Обработка результатов эксперимента. Средняя температура стенки трубки определяется как среднее арифметическое по результатам измерений в 12 точках
Средняя температура стенки трубки определяется как среднее арифметическое по результатам измерений в 12 точках, расположенных по всей поверхности трубки
tср = (t1 + t2 + … + t12) / 12, °С.
Полный тепловой поток от трубки в окружающую среду излучением и конвекцией
Q = U ∙ I, Вт,
где U – показание вольтметра, В, I – сила тока, протекающего через трубку, А (с учетом коэффициента трансформации). Тепловой поток излучением
Qизл = Q – Qк , Вт,
где Qк - потери теплоты конвекцией. Интегральный коэффициент излучения стальной трубки рассчитывается из формулы закона Стефана-Больцмана
ε = Qизл / {С0 ∙ Fтр ∙ [(Tср /100)4 - (Tв /100)4 ]}.
При вычислении ε постоянную излучения принять равной
где d – наружный диаметр трубки, м, ℓ - ее длина, м. Средние температуры стенки трубки и воздуха вдали от трубки
Tср = tср + 273, 15, K,
Тв = tв + 273, 15, К.
Результаты расчетов записываются в протокол (табл. 7). По результатам эксперимента определяется среднее арифметическое значение интегрального коэффициента излучения стальной трубы ε. Таблица 7 Протокол результатов измерений и расчетов интегрального
Окончание табл. 7
Контрольные вопросы: 1. От чего зависит и чем количественно определяется тепловое излучение тела? 2. Что понимается под излучательной способностью тела? Что называется коэффициентами отражения, поглощения и пропускания? 3. Сформулируйте закон Стефана-Больцмана в общем виде для абсолютно черного тела, для серого тела. 4. Сформулируйте закон Стефана-Больцмана для случая теплообмена излучением между двумя параллельными поверхностями и когда поверхность с большей температурой находится внутри другой поверхности с меньшей температурой. 5. В чем особенности излучения и поглощения газов?
Ключевые слова: излучение, интегральный коэффициент излучения материала, теплопоглощательные экраны, закон Стефана-Больцмана.
7. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕННИКА «ТРУБА В ТРУБЕ» Цели работы: экспериментальное определение среднелогарифмического температурного напора и коэффициентов теплопередачи для противоточной и прямоточной схем движения теплоносителей и сравнение полученных значений с расчетными.
Основные понятия
Теплообменными аппаратами (теплообменниками) называются устройства, предназначенные для передачи теплоты от более нагретого теплоносителя к менее нагретому. По принципу действия теплообменники подразделяются на рекуперативные, регенеративные и смесительные. Рекуперативными называются теплообменники, в которых теплота непрерывно передается от одной среды к другой через разделяющую их стенку. К таким теплообменникам относятся котлы, подогреватели, испарители, конденсаторы, пароперегреватели и др. Регенеративными называются теплообменники, в которых теплота переходит от одной среды к другой путем периодического контакта поверхности аппарата поочередно с горячей и холодной средами. Примерами таких теплообменников могут служить воздухоподогреватели котлов, газотурбинных установок и др. В смесительных теплообменниках теплота передается от одной среды к другой путем смешения этих сред. К ним относятся деаэраторы водоподготовительных установок котельных, градирни, барботажные аппараты и др. Наибольшее применение в промышленности нашли рекуперативные теплообменники, которые в свою очередь подразделяют на прямоточные, противоточные, с перекрестным и смешанным током. В прямоточных теплообменниках теплоносители движутся в одном направлении, в противоточных – в противоположных направлениях. В теплообменниках с перекрестным током теплоносители движутся перпендикулярно друг другу. При смешанном токе один из теплоносителей меняет направление движения на противоположное. Схемы движения теплоносителей представлены на рис. 15. В качестве теплоносителей в рекуперативных теплообменниках используются различные жидкости, газы и пары, в том числе вода и водяной пар. Конструктивно рекуперативные теплообменники выполняются в виде кожухотрубчатых и «труба в трубе». Кожухотрубчатый теплообменник состоит из кожуха и пучка труб, закрепленных в решетках. При этом создается два проходных канала: один образован из проходного сечения труб, другой – из межтрубного пространства. Внешний вид кожухотрубчатого теплообменника показан на рис. 16, пучка труб – на рис. 17. Схематическое изображение теплообменника с U и W-образными пучками представлено на рис. 18.
Рис. 15. Схемы движения теплоносителей в рекуперативных 1 – прямоток, 2 – противоток, 3 – перекрестный ток, 4 – смешанный ток
Теплообменник «труба в трубе» состоит из двух труб, расположенных одна в другой. Схематическое изображение этого теплообменника приведено на рис. 19.
Рис. 16. Внешний вид кожухотрубчатого теплообменника: 1, 2 - входной и выходной патрубки для первого теплоносителя, 3, 4 - входной и выходной патрубки для второго теплоносителя
Рис. 17. Устройство кожухотрубчатого теплообменника 1- трубные решетки, 2 - пучок труб
Рис. 18. Схематическое изображение кожухотрубчатого 1- кожух, 2 - пучок труб, 3 - трубная решетка, 4 - перегородка, 5, 7 - входные патрубки, 6, 8 - выходные патрубки теплоносителей
Рис. 19. Теплообменник «труба в трубе»: 1, 2 - входной и выходной патрубки первого теплоносителя,
|
