Методические рекомендации по выполнению лабораторных работ для студентов всех форм обучения всех специальностей Бийск (стр. 6 из 12)
4. Температуру стенки рассчитывают по формуле (3.14).
5. Определяют среднюю температуру пленки конденсата:
.6. Плотность, теплоемкость и кинематическую вязкость пленки конденсата находят по таблице А.1 (Приложение А) при средней температуре пленки конденсата, и значения заносят в таблицу 4.
7. Коэффициент теплоотдачи высчитывают по формуле (3.12); полученное значение коэффициента теплоотдачи сравнивают с литературными данными (ориентировочное значение коэффициента теплоотдачи при конденсации насыщенного водяного пара на наружной поверхности горизонтальной трубы составляет от 9300 до 15000
).Вариант 2. Определение коэффициента
теплоотдачи от стенки к воде
1. По известному давлению водяного пара находят температуру его конденсации.
2. Определяют большую и меньшую разности температур на концах теплообменника по формулам
; 
.3. Среднюю разность температур определяют по формуле
или по формуле 
.4. Среднюю температуру воды в теплообменнике определяют по формуле
.5. Определяют среднюю скорость жидкости из уравнения расхода:
,где S – площадь поперечного сечения внутренней трубы,
.6. Вычисляют значение критерия Рейнольдса по формуле (3.9). Все теплофизические параметры жидкости берут при ее средней температуре.
7. В зависимости от режима движения воды в трубах выбирают расчетную формулу (3.6)–(3.8) для определения критерия Нуссельта.
8. Находят коэффициент теплоотдачи от стенки к жидкости из критерия Нуссельта (3.10); полученное значение коэффициента теплоотдачи сравнивают с литературными данными (ориентировочное значение коэффициента теплоотдачи при вынужденном турбулентном течении в трубах и каналах составляет от 1200 до 5800
).Все расчетные величины заносят в таблицу 6.
Таблица 6 – Вычисляемые величины
| Наименование | Обозначение, размерность | Значение |
| Разность температур |  | |
 | ||
| Средняя разность температур |  | |
| Средняя температура жидкости |  | |
| Средняя скорость жидкости | w, м/с | |
| Критерий Рейнольдса | Re | |
| Критерий Нуссельта | Nu | |
| Коэффициент теплоотдачи |  , |
Вариант 3. Расчет КПД теплообменника
1. По известному давлению водяного пара находят температуру его конденсации.
2. Определяют большую и меньшую разности температур на концах теплообменника по формулам
; .3. Среднюю разность температур определяют по формуле
или по формуле .4. Среднюю температуру воды (молока или пива) в теплообменнике определяют из уравнения
.5. Количество тепла, переносимого от пара к воде, находят из уравнения теплового баланса (3.4).
6. Вычисляют коэффициент теплопередачи опытный из
формулы (3.1).
7. Определяют расход греющего пара из уравнения теплового баланса, при этом учитывают степень сухости пара х = 0,95:
.8. Вычисляют значение коэффициента теплоотдачи от пара к наружной поверхности стенки из уравнения (3.14). Все теплофизические характеристики конденсата греющего пара берут при температуре пленки конденсата:
.9. Вычисляют значение критерия Рейнольдса. При расчете среднюю скорость воды определяют из уравнения расхода.
10. В зависимости от режима движения воды в трубах выбирают расчетную формулу (3.6)–(3.8) для определения критерия Нуссельта.
11. Находят коэффициент теплоотдачи от наружной отдачи стенки к воде из критерия Нуссельта (3.10).
12. Рассчитывают термическое сопротивление стенки и загрязнения по уравнениям:
,где
– толщина стенки ( = 2,5·10-3 м); 
– коэффициент теплопроводности стенки ( = 46,5 
; 
,где
– толщина загрязненной по одну сторону стенки ( = 0,5 мм); 
– коэффициент теплопроводности загрязнений(
= 2 
.13. Значение коэффициента теплопередачи определяют из уравнения (3.2).
14. Используя расчетные значения коэффициента теплопередачи и действительной поверхности теплообмена, определяют возможную тепловую нагрузку аппарата по формуле (3.1).
15. Определяют КПД теплообменника:
.Все вычисленные значения заносят в таблицу 7.
Таблица 7 – Вычисляемые величины
| Наименование | Обозначение, размерность | Значе-ние |
| Разность температур | | |
| | ||
| Средняя разность температур |  | |
| Средняя температура жидкости | | |
| Тепловая нагрузка аппарата (опытная) | Q, Вт | |
| Коэффициент теплопередачи опытный | К, | |
| Расход греющего пара | D, кг/с | |
| Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке |  , | |
| Средняя скорость жидкости | w, м/с | |
| Критерий Рейнольдса | Re | |
| Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде |  , | |
| Коэффициент теплопередачи расчетный | К´, | |
| Тепловая нагрузка аппарата (опытная) | Q´, Вт | |
| КПД теплообменника | η, % |
16. Определяют лимитирующую стадию переноса тепла и находят пути интенсификации процесса.
Контрольные вопросы
1. Теплопередача – это….
2. Коэффициент теплопередачи.
3. Уравнение теплового баланса.
4. Критерий Нуссельта.
5. Теплопередача при конденсации пара.