2020-04-12
80
Для цилиндрической стенки коэффициент теплопередачи находится из уравнения
(10)
Трубы сделаны из нержавеющей стали λСТ = 14.4 + 0.016*t. Среднюю температуру стали t найдем следующим образом t = (t`1+ t``1+ t`2+ t``2)/4. Поверхностью теплообмена между теплоносителем является внутренняя труба, у которой d1 и d2 это внутренний и внешний диаметры соответственно. Величины α1 и α 2 – это коэффициенты теплоотдачи снаружи и внутри трубы. Чтобы оценить их величины необходимо вычислить число Рейнольдса - критерий режима течения. В нашем опыте предполагается, что течение теплоносителей ламинарное.
, (11)
для труб Re > 4000 соответствует турбулентному течению; w – скорость теплоносителя, м/с (её можно оценить как w=V/F, где F – площадь сечения канала);ν-кинематическая вязкость,м2/c (её значение берется из таблиц при средней температуре теплоносителя); l0 – характерный размер поверхности теплообмена. Для внутреннего контура l0 – это внутренней диаметр внутренней трубы. Для внешнего контура l0 – это разность между внутренним диаметром внешней трубы и внешним диаметром внутренней трубы l0 = d`1 – d`2 .
Тогда для внутреннего контура можно записать выражение:
(12),
а для внешнего
(13)
В случае же ламинарного течения жидкости, для обеих труб справедливо выражение:
(14)
Поскольку разница между теплофизическими свойствами теплоносителей в средних сечениях каналов и в пристенных слоях отличается мало поправку Δt принимаем равной 1.
Pr – число Прандтля, в нашем случае функция температуры и берется из таблиц при средней температуре теплоносителя.
Nu – безразмерная теплоотдача (число Нуссельта)
(15)
Здесь, l0 – для внутреннего контура внутренний диаметр внутренней трубы, а для внешнего – l0 = d`1 – d`2; λЖ – теплопроводность теплоносителя (воды), также берется из таблиц при средней температуре теплоносителя.
Из соотношения (14) определяют α1 и α2:
(16)
Критериальные методы оценки весьма неточны, но полученные значения коэффициентов теплопередачи не должны расходиться более чем на 15%.
2.2. Состав установки и назначение элементов.
- Рабочий участок (труба а трубе).
- Водоподогреватель.
- Насос водоподогревателя.
- Расширительный бачок водоподогревателя.
- Вентиль расширительного бачка.
- Вентиль регулирования расхода горячей воды во внутренней трубе.
- Радиатор (холодильник) для охлаждения воды, текущей в наружной трубе рабочего участка.
- Насос холодильника.
- Расширительный бачок радиатора.
- Измеритель расхода воды, текущей во внутренней трубе рабочего участка.
- Измеритель расхода воды, текущей во внешней трубе рабочего участка.
- Вентилятор радиатора(холодильника) с источником питания.
К1, К2, К3, К4 – вентили, регулирующие режимы течения (прямоток или противоток) и расход воды во внешней трубе рабочего участка.
ВМ – вентили Маевского, предназначенные для удаления воздуха из системы.
t1- температура воды на входе во внутреннюю трубу рабочего участка.
t2- температура воды на выходе из внутренней трубы рабочего участка.
t3- температура воды на входе во внешнюю трубу рабочего участка в условиях прямотока.
t4- температура воды на выходе из внешней трубы рабочего участка в условиях прямотока.
При включении противотока воды во внешней трубе t3 и t4 поменять местами.
