Розрахунок параметрів транспортування рідини по трубопроводу незмінного перерізу між двома ємностями

Мета роботи: ознайомитись з розрахунком параметрів транспортування рідини між двома великими резервуарами, що виконується згідно основних положень гідродинаміки.

Багато технологічних процесів і харчових виробництвах пов’язані з подачею рідини від одного резервуару у інший. Наприклад, сиропи, чи розсоли завчасно заготовлюють і зберігають у великих ємностях. Потім, по мірі необхідності, вони відбираються з ємностей для зберігання і передаються у технологічну апаратуру для використання. Інколи транспортування виконується за допомогою насосів, проте часто зустрічаються схеми, до рідини перетікають між двома резервуарами самоплинно, за рахунок різниці рівнів. Якщо трубопровід достатньо широкий, рідина не в’язка і однорідна, такий спосіб транспортування надійний і дозволяє знизити витрати на електроенергію, необхідну для роботи насосів, спростити схеми обслуговування устаткування.

Рисунок. Схема установки самоплинного транспортування рідини

З іншого боку, в разі, якщо під час роботи відбувається значна зміна рівнів рідини у складському резервуарі, її подача через трубопровід теж буде непостійною. Тому реалізуючи такі схеми подачі рідин, намагаються спроектувати широкі, але невисокі резервуари.

Проведемо аналітичний розрахунок параметрів подібного самоплинного транспортування рідини між двома резервуарами – складським і технологічним. Схема такої установки приведена на рисунку.

Верхній резервуар – складський, у ньому зберігається завчасно заготовлений технологічний розчин, який по нахиленому трубопроводу подається у технологічний резервуар, який розташований нижче.

Для розрахунку опишемо вихідні умови роботи системи.

Всі висоти будуть розраховуватись відносно обраного нами «нульового» рівню (лінія 0-0 на рисунку.

Нехай рівень рідини (води) у складському резервуарі – z₁, у технологічному – z₂. Отже, перепад рівнів можна позначити як Н.

Зовнішній тиск на рівні поверхні рідини складського резервуару – р₁, її площа поверхні – S₁. Тиск на рівні поверхні у технологічному резервуарі – р₂, площа поверхні – S₁.

Трубопровід прямий, має довжину L, диаметр d, коефіцієнт шорсткості стінок позначимо як .

Рідина має густину , динамічну в’язкість .

Задача – визначити розхід рідини Q.

 

Розв’язок задачі

Згідно визначення, розхід рідини можна розрахувати по формулі

(1),

де - швидкість руху рідини, - площа поперечного перерізу трубопроводу.

Оскільки

(2),

наша задача полягає у знаходження швидкості руху рідини .

Згідно рівняння Бернуллі, для нашої установки можна записати

(3).

Тут і - швидкості переміщення рідини на границях 1-1 і 2-2, - повні втрати гідродинамічного напору при переміщення рідини від рівня 1 до рівня 2.

Оскільки площі резервуарів набагато більші, ніж площа трубопроводу, швидкість переміщення рідини в них значно менша, ніж швидкість переміщення рідини по трубопроводу: . Тому ми можемо прирівняти і до нуля. Рівняння (3) спроститься

(4),

звідки

(5).

З іншого боку, відомо, що втрати напору для рідини, яка рухається через трубопровід незмінного перерізу, можна розрахувати

(6),

де - коефіцієнти втрати напору при вході і виході з трубопроводу відповідно, - коефіцієнт гідродинамічного тертя, L i d – довжина і діаметр трубопроводу відповідно. Фактично перший і другий член у дужках показують втрати напору при вході і виході рідини у трубопровід, третій – під час руху по ньому зі швидкістю .

Прирівняємо праві частини рівнянь (5) і (6).

. (7)

Спростимо (7) припустивши, що обидва резервуари відкриті і знаходяться на близьких висотах. Тоді тиски на поверхню рідин в них можна вважати рівними, а отже і

.

Звідси можна обчислити швидкість рідини у трубопроводі

. (8)

За допомогою формули (8) можна розрахувати швидкість руху рідини, підставити результат у (1) і отримати потрібну відповідь.

Проте, у (8) є низка невідомих змінних. У найпростішому випадку розраховують для перпендикулярно під’єднаного трубопроводу з гострою кромкою з’єднання. Для цього випадку .

залежить від режиму руху рідини і від параметрів стінок трубопроводів. Режимів руху розрізняють п’ять:

1. Ламінарний.

2. Перехідний

3. Слабко турбулентний

4. Середньо турбулентний

5. Сильно турбулентний.

Для стінок трубопроводів вводять такі коефіцієнти шорсткості стінок (м):

Нові сталеві труби 0,05 – 0,15*10^-3

Сталеві з незначною корозією 0,20 – 0,30*10^-3

Нові чавунні, пластикові 0,30*10^-3

Асбестоцементні 0,30 – 0,8*10^-3

Старі сталеві 0.50 – 2,00*10^-3

 

Для першого режиму руху розраховують за формулою: (Re – число Рейнольдса).

Для другого режиму руху розраховують за формулою: .

Для третього режиму руху розраховують за формулою: .

Для четвертого режиму руху розраховують за формулою: .

Для п’ятого режиму руху розраховують за формулою: .

 

Таким чином, спершу ми вважаємо, що режим руху рідини – п’ятий. Застосовуємо відповідну формулу для розрахунку , підставляємо знайдене значення у (8) і обчислюємо . Для знайденого розраховуємо число Рейнольдса , де n - кінематичний коефіцієнт в’язкості, м²/с. Якщо знайдене число Рейнольдса більше, ніж , розрахунок швидкості закінчено, її значення підставляємо у (1) і знаходимо кінцеву відповідь.

Якщо ні, проводимо розрахунок по четвертому режиму руху (використовуючи для нього розраховане на попередньому етапі число Рейнольдса Re₅), підставляємо знайдене значення у (8) і обчислюємо . Для знайденого розраховуємо число Рейнольдса. Якщо воно в межах , розрахунок швидкості закінчено, її значення підставляємо у (1) і знаходимо кінцеву відповідь.

Якщо ні, проводимо розрахунок по третьому режиму руху (використовуючи для нього розраховане на попередньому етапі число Рейнольдса Re₄), підставляємо знайдене значення у (8) і обчислюємо . Для знайденого розраховуємо число Рейнольдса. Якщо воно в межах , розрахунок швидкості закінчено, її значення підставляємо у (1) і знаходимо кінцеву відповідь.

Якщо ні, проводимо розрахунок по другому режиму руху (використовуючи для нього розраховане на попередньому етапі число Рейнольдса Re₃), підставляємо знайдене значення у (8) і обчислюємо . Для знайденого розраховуємо число Рейнольдса. Якщо воно в межах , розрахунок швидкості закінчено, її значення підставляємо у (1) і знаходимо кінцеву відповідь.

Якщо ні, проводимо розрахунок по першому режиму руху (використовуючи для нього розраховане на попередньому етапі число Рейнольдса Re₂), підставляємо знайдене значення у (8) і обчислюємо .

Таким чином можна обрахувати розхід рідини, що рухається по трубопроводу незмінного перерізу під впливом перепаду рівнів у резервуарах.

У більшості випадків, реальні трубопроводи працюють у 5, рідше – у 4 режимах. Дуже рідко зустрічається 3 режим. 2 і 1 на практиці зустріти майже неможливо через те, що розходи води у них надто мізерні.

 

Приклад розрахунку

Дано: перепад рівнів між резервуарами 3 м. У резервуарах вода температурою 25 ⁰С. Вони з’єднані новою пластиковою трубою довжиною 88 м і діаметром 0,08 м. Розрахуйте об’ємний розхід води.

Розв’язок:

Площа перерізу трубопроводу: м².

Пробний розрахунок для п’ятого режиму руху.

= 1,368 м/с

Перевіримо число Рейнольдса для такого режиму руху, прийнявши до уваги, кінематичний коефіцієнт в’язкості для води (табл.):

.

Перевіримо, чи підходить таке число Рейнольдса для п’ятого режиму руху:

.

Оскільки граничне число для 5 режиму (133333) більше, ніж наше, формула для 5 режиму не підходить.

Переходимо до розрахунку по 4 режиму.

Площа перерізу трубопроводу та сама: м².

Пробний розрахунок для 4 режиму руху:

=0,315 м/с

Перевіримо число Рейнольдса для такого режиму руху, прийнявши до уваги кінематичний коефіцієнт в’язкості для води (табл.):

Перевіримо, чи підходить таке число Рейнольдса для четвертого режиму руху:

.

Оскільки наше число Рейнольдса вкладається у цей інтервал, ми знайшли швидкість руху води і можемо знайти її об’ємний розхід.

м³/с = 1,58 л/с

Таким буде розхід води у нашій системі.

 

Контрольні завдання

Дано: перепад рівнів між резервуарами А м. У резервуарах вода температурою В ⁰С. Вони з’єднані трубою з матеріалу С довжиною D м і діаметром E м. Розрахуйте об’ємний розхід води.

Таблиця з даними для контрольних варіантів

A	B	C	D	E
		Нові чавунні		0,08
		Нові сталеві		0,09
		Пластикові		0,05
		Старі сталеві		0,06
		Пластикові		0,04
		Старі сталеві		0,02
		Сталеві з незначною короз		0,05
		Пластикові		0,06

 

Лабораторна робота 4.

Дослідження процесу нестаціонарної теплопередачі

 

Мета роботи: ознайомлення з прикладом теплообмінного процесу, що проходить у нестаціонарних умовах та з розрахунком основних параметрів такого процесу.

 

Теплообмінні процеси займають одне з найголовніших місць серед інших стадій у харчових технологіях. Більшість операцій з обробки сировини відбуваються при нагріванні, або охолодженні. Один з найрозповсюджениших способів зберігання харчової продукції теж передбачає теплообмін, без якого неможливе ні охолодження, ні заморожування. Теплообмінні операції зустрічаються як основні – спрямовані на зміну характеристик харчової продукції (нагрівання, варка, смаження), так і у якості допоміжних, що забезпечують нормальне проходження інших (нагрівання задля випаровування, охолодження для транспортування, нагрівання для забезпечення дезінфекції тощо). Крім того, нагрівання і охолодження часто зустрічаються на допоміжних стадіях обробки харчової сировини.

Серед різних класифікацій теплообмінних процесів, можна виділити ту, що базується на незмінності, чи змінності температури тіла, яке е джерелом нагрівання, чи охолодження. У цьому сенсі розрізняють стаціонарний теплообмін (нагрівник/холодильник має незмінну температуру і температура у даній точці поверхні теплообміну незмінна) і нестаціонарний (нагрівник/холодильник в ході процесу міняє свою температуру). У цій роботі ми ознайомимось з прикладом нестаціонарного теплообмінного процесу та дослідимо його основні параметри.

Основне рівняння теплопередачі для такого процесу може бути записане так

, (1)

де К_Т – коефіцієнт теплопередачі, - різниця температур на поверхні теплопередачі, F – площа поверхні теплопередачі, - час теплопередачі.

У нестаціонарному режимі теплопередачі величина міняється по всій поверхні теплопередачі, тому замість неї використовують інтегральну середню різницю температур, що розраховується за формулою

, (2)

. (3)

Тут

- температура рідини в об’ємі середовища (рідини, яка охолоджується) на початку і в кінці сеансу охолодження;

- температура рідини в об’ємі середовища (рідини, яка охолоджується) в даний поточний момент часу;

- температура рідини, що надходить у змійовик теплообмінника (ця температура незмінна);

- температура води на виході зі зміє вика (вона змінна);

С₂, G₂ – теплоємність і вагова витрата води, що проходить крізь теплообмінник (змійовик).

 

СХЕМА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЇ УСТАНОВКИ

Установка складається із ємності (1), всередині якої розміщений змійовиковий теплообмінник (2). Всередині ємності розміщений електронагрівач (5) і мішалка (4). Вода у змійовик подається з напірної ємності (6), завдяки чому забезпечується постійний напір і розхід охолоджуючої води. Сам розхід регулюється краном-зажимом (7), а вимірюється ротаметром (8). Температури вимірюються термометрами (9), які розміщені всередині ємності, на вході і виході зі змійовика.

 

ХІД РОБОТИ

1. Заповнити ємність точно виміряною кількістю води. Якщо ємність вже повна – виміряти її об’єм шляхом вимірювання глибини води і площі її дзеркала.

2. Порахувати кількість петель змійовика всередині ємності, оцінити його довжину і знайти таким чином площу поверхні теплообміну (n – кількість петель змійовика, D₁, D₂ – діаметри трубки змійовика (0,014 м) і самої ємності.

3. Обережно подати воду у напірну ємність і встановити її потік так, щоб перелив був постійним, але незначним. Відкрити запірний кран і видалити всі повітряні пробки. Закрити запірний кран.

3а. При необхідності – проградуювати ротаметр. Для цього встановити певні розходи води (5, 8, 12, 15, 25, 40 поділок) і на кожному з них точно виміряти час за який через систему проходить 0,5, або 1 л води. Потім побудувати калібрувальний графік у координатах: поділки ротаметра – розхід води (л/хв.). Якщо градуювальник графік ротаметра доступний, пункт 3а не виконується.

4. Перекрити потік води через ємність і подачу у напірну ємність.

5. Включити мішалку і нагрівник і нагріти воду до 90 ⁰С.

6. Виключити нагрівник і при працюючий мішалці відкрити подачу води у напірну ємність та подати її через змійовик, встановивши вказаний викладачем потік (згідно поділок ротаметру). Записати показник ротаметру.

7. Через 30-40 с після цього виміряти температуру води у ємності і на вході у змійовик .

8. Через кожні 30-60 с записувати температуру води в ємності і на виході зі змійовика . Зробити таким чином 10-15 вимірювань (або дійти до температури в ємності, вказаної викладачем ). В будь якому разі остання із записаних температур води в ємності приймається в якості кінцевої .

9. Знайти відповідний показам ротаметра розхід води, що проходила крізь змійовик (V, м³/с).

10. Вимкнути прилад, закрити воду, привести у порядок робоче місце.

11. Всі дані занести у таблицю

Час досліду, с	Вода у ємності	Вода у змійовику
			V, м3/с
		Х	х
	х		х		х
	х		х		х
	х		х		х
	х	Х			х

 

 

ОБРОБКА ДАНИХ ЕКСПЕРИМЕНТУ

1. Побудувати залежності зміни температур і від часу.

2. Визначити на графіку умовний момент закінчення процесу і виділити на обраній ділянці 5-6 значень для проведення подальших розрахунків.

3. За рівнянням (3) розрахувати величини В і переконатись у тому, що вони незмінні в границях експериментальної похибки.

4. За об’ємною витратою води знайти масову витрату (кг/с).

5. Використовуючи обчислені вище величини В та інші, розрахувати коефіцієнти теплопередачі К_Т використовуючи рівняння (3). Теплоємність води взяти з довідникової літератури для відповідних значень температури води. Переконатись в тому, що К_Т теж незмінні в границях експериментальної похибки.

6. Обчисливши вагу рідини в ємності , знайти загальну кількість переданного тепла за весь процес . Теплоємність взяти з довідникової літератури для середньої температури між і .

7. Використовуючи рівняння (2) і середнє значення В, обчислити .

8. Використовуючи всі обчислені величини по рівнянню (1) знайти розрахункову тривалість процесу і порівняти її з реальною.

 

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Теплопередача в нестаціонарному режимі.

2. Основні способи нагрівання й охолодження у харчовій промисловості.

3. Основні типи теплообмінних апаратів та їх будова.

 

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.:

Химия, 1971. - С. 321 - 325, 326 - 342, 344 - 357.

2. Солтис М., Закордонський В. Теоретичні основи процесів хімічної технології: Навч. посібник. Львів: ЛНУ, 2002. С.160-176.

3. Гончаров А.І., Середа. І. П. Хімічна, технологія: Підр. Київ: Вища школа, 1979. Частина І. С. 111-128.

4. Ю. М. Плаксин, Н. Н. Малахов, В. А. Ларин. Процессы и аппараты пищевых производств. – М.: КолосС, 2007. – С. 333-455.

 

Лабораторна робота 5.

Дослідження процесу стаціонарної теплопередачі

 

Мета роботи: ознайомлення з прикладом теплообмінного процесу, що проходить у стаціонарних умовах та з розрахунком основних параметрів такого процесу.

Процеси стаціонарного теплообміну досить розповсюджені у харчових технологіях і зустрічаються, наприклад, у апаратах тривалої термообробки сировини (автоклави, випарювачі), де подача теплоносія стаціонарна, втрати тепла після початку процесу і виведення апарату на робочий режим теж незмінні так, що протягом тривалого часу теплообмінні процеси йдуть при стабільних різницях температур між теплоносієм і об’єктом нагрівання (охолодження) – у стаціонарних умовах.

Найчастіше теплообмін у цих апаратах відбувається через циліндричну стінку, тому у лабораторній роботі відтворено саме цей варіант теплообмінного апарату. У ньому через центральну трубу теплообмінника пропускається гаряча вода, а через кожух, у протихід (прямохід) воді у центральній трубі, холодна.

Основне рівняння теплопередачі

(*)

для теплообміну через циліндричну стінку у такій конструкції може бути записане так:

(**).

Вираз у знаменнику може бути замінений на простіший:

(***).

Перший член зліва описує процес тепловіддачі від об’єму трубного простору до границі стінки внутрішньої труби радіусу , другий – теплопередачу через стінку (середній радіус якої дорівнює , третій - теплопередачу від границі стінки внутрішньої труби радіусом до об’єму міжтрубного простору.

Середня різниця температур (температурний напір) може бути розрахована по формулі

(****).

У цих формулах - довжина циліндричної стінки, через яку здійснюється теплообмін, - її площа, - коефіцієнт теплопередачі, - середня ефективна різниця температур у теплообміннику, - коефіцієнти тепловіддачі у трубних просторах, - товщина циліндричної стінки, - її внутрішній і зовнішній радіуси, - коефіцієнт теплопровідності матеріалу стінки, - більша і менша різниця температур, зафіксовані на кінцях теплообмінника (тобто різниця температур води у трубному і у міжтрубному просторах, зафіксовані на різних кінцях теплообмінника). Детальніші пояснення стосовно фіксації і застосування величин, необхідних для розрахунків у роботі, наведені нижче.

Експериментальна установка схематично зображена на рисунку.

Рисунок. Схема експериментальної установки

Вона складається зі скляного теплообмінника виду «труба в трубі» з циліндричними стінками, виготовленими з пірексового скла (1). На вході і виході з теплообмінника встановлені пари термометрів (2), які дозволяють фіксувати температуру у внутрішній трубі і міжтрубному просторі теплообмінника. Крайні термометри показують температуру у внутрішній трубі, внутрішні – у між трубному просторі. Вода для нагріву через напірну ємність (3), яка стабілізує розхід води, подається у трубку із вмонтованим електричним нагрівником (4). Живлення на нагрівник подається з регулюючого трансформатора (5). Після нагрівання вода подається у внутрішню трубу теплообмінника, проходить через неї і виходить через магістраль. Розхід води в ній регулюється краном (6), а вимірюється шляхом фіксації часу заповнення мірної ємності (7). Охолоджуюча вода через власну напірну ємність (8) подається у міжтрубний простір теплообмінника, проходить його у протихід чи прямохід з нагрітою водою і через магістраль із запірним краном (9) виливається у каналізацію. Цей кран дозволяє регулювати розхід води, який вимірюється шляхом фіксації часу заповнення мірної ємності (10).

ХІД РОБОТИ

1. Обережно відкрити крани і подати воду у напірні ємності (3) і (8) так, щоб рівень води в них тримався трохи вище переливних отворів.

2. Повністю відкрити запірні крани (6) і (10) і дочекатися встановлення потоку води у магістралях та видалення всіх повітряних пробок. При необхідності пробки видалити шляхом «прокачування» еластичних частин магістралей.

3. Прикрити запірні крани (6) і (10) до положення, вказаного викладачем і переконатись, що рівень води у напірних ємностях лишається вище переливних отворів.

4. Подати вказану викладачем напругу на нагрівник і через кожні 2 хв. записувати покази всіх чотирьох термометрів, встановлених на теплообміннику. Дочекатися моменту, коли покази всіх термометрів будуть незмінні протягом 6 хв., що вказує на те, що режим теплообміну стабілізувався. Всі покази термометрів до моменту встановлення режиму теплообміну у таблицю не заносити, фіксувати їх у чернетці. Вода на вході у теплообмінник повинна бути нагріта мінімум до 50 ⁰С, на виході – бути мінімум на 5 ⁰С холодніша, в іншому разу результати будуть неточні.

5. Виміряти розхід води у трубі і між трубному просторі 3-5 разів. Результати вимірювання розходів і покази 4-х термометрів занести у таблицю.

6. Виключити нагрівник, перекрити запірні крани (6) і (10), перекрити подачу води у напірні ємності та повернути весь лабораторний інвентар асистенту.

7. Заповнити таблицю експериментальних вимірювань.

Трубний простір	Міжтрубний простір
Розхід води, м3/с	Час вимірювання температури	Температура, 0С	Розхід води, м3/с	Час вимірювання температури	Температура, 0С
Вхід	Вихід	Вхід	Вихід

Розміри конструктивних елементів теплообмінника:

Внутрішня труба: =1,235 м; зовнішній і внутрішній діаметри м, м.

Зовнішня труба: =1,235 м; зовнішній і внутрішній діаметри м, м.

ОБРОБКА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДАНИХ

1. Виходячи з відомих геометричних розмірів теплообмінника, розрахувати величину площі циліндричної поверхні теплообміну (м²). Фактично це площа поверхні внутрішньої труби теплообмінника. Розрахунок середнього радіусу наведений у п. 7 теоретичного розрахунку (наступний розділ).

2. Виходячи з виміряних об’ємних розходів води розрахувати середній об’ємний розхід (м³/с).

3. Розрахувати кількості теплоти, що віддала тепла вода (Q_г) і отримала охолоджуюча (Q_х). Для цього скористатися формулою , де - середня теплоємність води для трубного чи міжтрубного простору (з довідкової таблиці), - маса води, що пройшла через трубний, чи між трубний простір, кг; - різниця температур на вході і на виході.

4. Визначити втрати тепла у довкілля .

5. Виходячи з виміряних різниць температур на кінцях теплообмінника визначити, яка з них використовуватиметься як , а яка - і розрахувати середній температурний напір по (****).

6. Розрахувати величину експериментального коефіцієнту теплопередачі К_Т з (*): .

7. Згідно наведеної нижче методики розрахувати теоретичне значення К_Т і порівняти його з експериментальним.

 

 

ПОРЯДОК ТЕОРЕТИЧНОГО РОЗРАХУНКУ К_Т

1. Розрахувати коефіцієнт тепловіддачі для трубного простору . Для цього слід розрахувати площу поперечного перерізу внутрішньої труби виходячи з її внутрішнього діаметру (радіусу) .

2. Знайти середню швидкість руху води у внутрішній трубі , де - середній виміряний об’ємний розхід води.

3. Знайти характеристичне число Рейнольдса для потоку води у внутрішній трубі (d_в – внутрішній діаметр труби, - кінематична в’язкість води з довідникової таблиці для середньої температури між кінцями внутрішньої труби).

4. Виходячи зі знайденого числа Рейнольдса, розрахувати число Нуссельта для відповідного режиму руху води використовуючи необхідні дані з довідкової таблиці для середньої температури між кінцями труби:

 

Re>10000 (турбулентний)

2300<Re<10000 (перехідний)

Re<2300 (ламінарний)

Для останнього варіанту число Грасгофа обчислюють за формулою . Тут - діаметр внутрішньої поверхні трубки, - прискорення вільного падіння, - коефіцієнт теплового розширення води з довідкової таблиці, - середній температурний напір з (****), - кінематична в’язкість води з довідкової таблиці.

 

5. Маючи розраховане число Нуссельта, обчислюють , де - коефіцієнт теплопровідності води з довідкової таблиці, - діаметр внутрішньої поверхні трубки.

6. Аналогічно розраховують для міжтрубного простору. Тут в якості еквівалентного діаметру скрізь використовують величину , де - діаметр внутрішньої стінки зовнішньої труби, - діаметр зовнішньої стінки внутрішньої труби. Число Нусельта для міжтрубного простору розрахувати за рівняннями згідно п 4 вище (відповідно до отриманого числа Рейнольдса). Після цього знаходять .

7. Знайшовши і розраховують величину К_Т за формулою (***). У цій формулі прийняти середній радіус циліндричної стінки внутрішньої труби , коефіцієнт теплопровідності для скла пірекс Дж/(с м К)

8. Порівняти експериментальну і теоретичну величину коефіцієнту тепловіддачі К_Т.

 

 

Довідкова таблиця

Деякі фізичні властивості води

СХЕМА ПЕРЕРІЗІВ І РОЗМІРІВ ТРУБ ТЕПЛООБМІННИКА

 

вода

 

вода

 

вода скло вода

 

ПОЯСНЮЮЧИЙ ПРИКЛАД ДЛЯ РОЗРАХУНКІВ ПО ЛАБОРАТОРНІЙ РОБОТІ

Вихідні дані: отримані експериментальні результати.

Трубний простір: t_вх=64, t_вих=48, час витікання 0,5 л води – 106 с.

Міжтрубний простір: t_вх=14, t_вих=29, час витікання 0,5 л води – 140 с.

 

РОЗРАХУНОК ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЇ ВЕЛИЧИНИ К_Т

1. = м – це середній радіус трубного простору. Площа поверхні теплообміну: = 0,289 м².

 

2. Об’ємні і масові розходи води.

 

Трубний простір: 1 л набрався за 212 с, отже об’ємний розхід води V_Т = 1/212 = 0,00472 л/с, або 0,00472*10^-3 м³/с = 4,72*10^-6 м³/с.

 

Міжтрубний простір: 1 л набрався за 280 с, отже об’ємний розхід води V_МТ = 1/280 = 0,00357 л/с, або 0,00357*10^-3 м³/с = 3,57*10^-6 м³/с.

 

3. Кількості теплоти, віддані трубним і отримані міжтрубним просторами .

 

Трубний простір: різниця температур між кін