Изучение процесса теплопередачи в кожухотрубчатом теплообменнике

Изучение процесса теплопередачи в кожухотрубчатом теплообменнике

Лабораторная работа № 2

Изучение процесса теплопередачи в кожухотрубчатом теплообменнике

Цели работы

1.       Приобретение навыков экспериментального исследования тепловых процессов;

2.       Овладение методами расчёта коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи;

.        Определение опытного значения коэффициента теплопередачи и сопоставление его значения с расчётным

Исходные данные

Параметры кожухотрубчатого теплообменника

Внутренний диаметр кожуха, D, м                                        0,200

Внутренний диаметр труб, м                                                  0,010

Наружный диаметр труб, м                                                    0,014

Число ходов                                                                            1

Общее число труб, шт.                                                           61

Длина труб, L, м                                                                     0,500

Коэффициент теплопроводности материала стенки,          17,5

Поверхность теплопередачи, м2    1,15

Теплоемкость воды,    4190

Толщина загрязнения, м       0,002

Экспериментальные данные

Таблица 1 - Экспериментальные данные

теплопередача кожухотрубчатый теплообменник

Исходные формулы и расчёты

1.       Массовый расход теплоносителей,

Для горячего теплоносителя:

Вход

Выход

Среднее значение: 0,360

Для холодного теплоносителя:

Вход

Выход

Среднее значение: 0,367

2.       Площади живых сечений, м2

3.       Определяющие размеры (эквивалентные диаметры) межтрубного пространства, ℓ, м

трубного пространства,  м

4. Тепловой баланс теплообменника

 (Вт)

 (Вт)

 (Вт)

5.         Расчёт средней движущей силы

6.         Опытное значение коэффициента теплопередачи,

Вычисление расчётного значения коэффициента теплопередачи

1.       Задаёмся температурой стенки горячего теплоносителя:

2.       Вычисляем определяющую температуру горячего теплоносителя:

3.       Физические свойства теплоносителя:

Находим из таблицы при температуре .

4.       Вычисляем объёмный расход теплоносителя и среднюю скорость в трубном и межтрубном пространстве теплообменника:

5.       Вычисляем значения критериев подобия Re и Pr

6.       Вычисляем выражение:

Определяем по графику значение критерия Нуссельта:

7.       Вычисляем среднее значение коэффициента теплоотдачи:

8.       Вычисляем величину удельного потока от горячего теплоносителя к стенке:

9.       Вычисляем величину, обратную коэффициенту теплопередачи:

10.     Вычисляем температуру стенки холодного теплоносителя:

 °C

11.     Выполняем пункты 2, 3, 4, 5, 6, 7 для холодного теплоносителя;

12.     Вычисляем величину удельного потока от стенки к холодному теплоносителю:

13.     Задаёмся новым значением температуры стенки со стороны горячего тепло-носителя и повторяем расчёты;

14.     На основании проведённых расчётов строим зависимости

 и

По графику определяем:  и

15.     Вычисляем расчётное значение коэффициента теплопередачи: