Основы теплопередачи (Михеев М.А.) (1013624), страница 55
Текст из файла (страница 55)
Нагрев г трубки-калориметра можно л производить также с помо- щью воды, масла или конФнг. 117. схема опытной установки денсирующегося пара. Для длк изучении тепдоотдачн в попе- каждого ряда труб в пучке речном потоке жидкости. опыт проводится при разных à — опыт ые трубки, собранные в пучок; ив трубка Пранлтлк! М вЂ” мнкроманометр, внизу СКОРОСТях ТЕКущсй СрсдЫ. схема опытной трубки — электрического РЕЗультатЫ ОпыТа Обрабатываются в виде зависимости а =1(те) или 11и=-7" (1се, Рг). 3. Для изучения теплоотдачи при движении жидкости внутри трубы нагрев удобнее производить с помощью воды или конденсирующегося пара. Последнее предпочтительнее, потому что температура стенки по длине трубы при этом остается постоянной.
Количество же переданного тепла определяется по изменению теплосодержания протекающей через трубу жидкости (фиг. 178). Прн этом особое внимание надо уделять измерению температуры жидкости в конце трубы; КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛООТДАЧИ й 471 315 перед местом измерения необходимо хорошее перемешивание жидкости. Результаты опытов также обрабатываются в виде зависимости а=Дуя) и Ми =7 Яе, )эг). 4. Для определения коэффициента теплоотдачи при кипении жидкости может быть использована такая методика. Берется сосуд, который наполовину или три четверти своего объема заполняется испытуемой'жидкостью (фиг. 179). Поверх- у-з Р 4 г у еж т слтвияп тРУйт Фиг.
178. Схема опытной установки для изучения теплоотдачи при вынужденном движении жидкости в трубе. 1 и 2 — вход и выход жидкости; 3 и Š— вход пара я выход кояденсата; 1,„ — места измерения температуры поверхности; 11 — местаизмерения температуры жидкости; р — места измерения давления; внизу показаны детали задеаки термопар и отбора даваенин.
ность нагрева может быть изготовлена в виде трубки или плитки с электрическим нагревом. Сверху. сосуд плотно закрывается крышкой, через которую проходят провода и производится измерение температуры, давления и расход получаемого пара. Количество переданного тепла учитывается по расходу электрической энергии или количеству полученного пара. Чтобы не учитывать потери в окружающую среду„весь сосуд помещается в другой, в котором с помощью особого нагревателя та же жидкость поддерживается при слабом кипении. 5. Схема простейшего прибора для изучения коэффициента теплоотдачи при конденсации паров представлена на фиг. 180 [99]. Поверхностью конденсации является трубка, через которую протекает охлаждающая вода.
Пар подается через патрубок и заполняет все пространство вокруг трубки. От потерь тепла в окружающую среду кожух хорошо изолирован. Расход тепла измеряется по изменению теплосодержания охлаждающей воды или по количеству конденсата, если потери тепла невелики и известны. В опытах с конденсацией пара необходимо измерять температуру пара, его давление в кожухе, температуру стенки трубки, расход охлаж- 316 мктоды изучения твплопкркдачи 1Г» и Фиг. !80. Схема опытнойустановки для изучения теплоотдачн при конденсации пара. у — оклаждаюшая вола~ уи а — поавод пара н отвод «онаенсата; б — мнкроманометр; б — теплоеаи изолнпна; б — смотровое окошко. Фиг.
179. Схема опытной установки для изучения теплоотдачи при кипении жидкости. у — гогуд с яспытуемой жидкостью; 2 — вто. рой согул. в котором жидкость поддерживается в састоанви слабого кипения; а — электрический нагреватель; 4 — испытуемая трубка; б — электрический нагреватель; б— перелвижная термопара для измерения темнературы жидкости; Гы — места .измереняа температуры степки. дающей воды, ее начальную температуру и изменение тем- пературы.
Для визуального наблюдения процесса конденса- ции в кожухе делаются два окошечка б'. 48. ОпРеделение коэФФициентА лучеиспускАния Подробное описание различных методов определения коэффициента лучеиспускання имеется в обзорной работе автора [631. В последние годы Г. М. Кондратьевым был разработан новый метод, основанный на нестационарном режиме охлаждения [43). Самым простым способом определения коэффициента лучеиспускания является сравнение тепло- отдачи испытуемого тела с теплоотдачей абсолютно черного тела или тела, коэффициент лучеиспускания которого известен. Берут два тела, например, две трубки, диаметр и длина которых равны между собой, и замеряют нх теплоотдачу.
При тождественных условиях теплообмена и равных температурах поверхности разность общих расходов энергии определится разностью их излучательной способности, а именно: козФФнцизнт сопротинлю!ия $491 317 откуда При этом значениеС!.должно быть известно, а Я! и Яа за- меряются при исследовании общей теплоотдачи. ' 49. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ! ИДРАВЛИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ При изучении гидравлического сопротивления в качестве рабочей жидкости в опытах можно брать любую жидкость. Но проще всего работать с водой, все рзмерения при этом Фиг. 181. Схема опытной установки для изучения гидравлического сопротивления.
т — напорнмй питательныа бак с постоянным уровнем; У вЂ” испытуемая труба; Л вЂ” пьезометрнческие трубки; а — места отбора давления и ваадухоотделители; б — обработки входного сечения; б -устройство отборного отверстия для замера давления. сводятся к замеру температуры жидкости 1у, расхода ст' и перепада давления Ьр !фиг. 181). По этим данным затем вычисляется коэффициент сопротивления 8 и значение критерия Йе! 2 Ьр сс таста Ьр р таус зл' зы ОТ' сос! 4 О уса =в т яде! И ' отдсльиыв зАдлчи твплопегедАЧИ ~ "э Н Результаты опытов обрабатываются в виде зависимости ~ =ДКе), котораь справедлива для всех жидкостей (см.
ф 40). Наибольшее внимание в этим опытах должно быть уделено измерению диаметра, отбору давления и замеру его перепада. Подробные указания по всем этзм вопросам можно найти в специальной литературе ~34). 50. ИСПЫТАНИЕ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ Задачей испытания теплообменных аппаратов является изучение условий их работы, т. е. определение степени нагрева и охлаждения рабочих жидкостей, количества переданного тепла, коэффициента теплопередачи,потери тепла в окружающую среду и гидравлического сопротивления. Для получения этих характеристик необходимо измерять расход рабочих жидкостей, их температуру при входе и выходе и перепад давления при различных режимах работы аппарата.
Дальнейшая обработка опытных данных никаких трудностей не представляет и производится по формулам, приведенным в девятой главе. Тепловые потери во внешнюю среду по возможности должны определяться независимо или с помощью тепломера или путем измерения распределения температуры по поверхности и расчета по соответствующим формулам. При более детальном изучении работы аппарата необходимо знание коэффициентов теплоотдачи а, и а,. Для этого при испытании дополнительно должна быть измерена температура разделяющей стенки (поверхности нагрева). По испытанию теплообменных аппаратов и, в частности, паровых котлов хорошим пособием может служить работа В. И.
Дешкина [2Ц. ГЛАВА ДВЕНАЛКАГАЯ ОТДЕЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ 5Ь ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА ЧЕРЕЗ СТЕРЖЕНЬ Рассмотрим передачу тепла через призматический стержень„ поперечное сечение которого равно у, а периметр сечения У. Стержень находится в среде, температуру которой условно примем равной нулю. Температура стержня изменяется лишь по его длине и является функцией только длины, т. е. 8= У(х). В основании стержня температура равна й . Значение коэффициентов теплопроводности и теплоотдачй известны и равны ~ и а,.
Треб, ется установить закон изменения температуры по стержню и количество передаваемого тепла через стержень при стационарном тепловом режиме. На расстоянии х от начала стержня выделим элемент дли. ной дх и составим для него уравнение теплового баланса (фиг. 182). 1тярндлчА тепла чкгкз сткгЖЬч1Ь Очевидно, что Я' — Яо = Щ.
(а) Согласно закону Фурье' Я" = — >, у' — (О + — ' ах) . Следовательно, а — а-=~Я=~+-," — '8 ~х. (Ь) Фиг. 182. Теплопередача через бесконечно длинный стержень. С другой стороны: с(Я = аэ .У. О э1х. (с) Приравняв друг к другу (Ь) и (с) и произведя сокращенле, получим: дэа а .ц лаз;.У' и=-т/ "У1(м. т 1г где Если а, не зависит от х, то и=сопя(.
Тогда общий интеграл линейного дифференциального уравнения второго порядка (1) имеет следующий вид: О=С е '+Сэа- 1' (2) Значения постоянных инте~рирования С, и С, устанавливаются из граничных условий. В зависимости от длины стержня эти условия различны, поэтому они будут рассмотрены раздельно.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
