Исследование теплообмена в поворотных камерах компактных змеевиков | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Спецвыпуск

Опубликовано в Молодой учёный №23 (103) декабрь-1 2015 г.

Дата публикации: 15.12.2015

Статья просмотрена: 7 раз

Библиографическое описание:

Денисенко И. П. Исследование теплообмена в поворотных камерах компактных змеевиков // Молодой ученый. — 2015. — №23.1. — С. 25-27. — URL https://moluch.ru/archive/103/23623/ (дата обращения: 23.07.2018).

 

Для проектирования и расчетов теплообменных устройств с компактным змеевиком (рис. 1) необходимы данные по теплообмену поворотных камер.

Безымянный

Рис.1. Разрез элемента однопоточного змеевика: 1 — прямые теплообменные трубы; 2 — отсеки поворотные; 3 — коллекторные соединительные трубы; 4 — перегородки дисковые

 

Исследование выполнялось на установке, схема которой приведена на рис. 2. В корпусе 9, образующем емкость, размещены медные прямая труба 6 и четыре поворотные камеры 10 с размерами, приведенными на рис. 2,г и табл.1. При проведении экспериментов корпус заполнялся водой, которая приводилась в состояние активного кипения с помощью электронагревателя 11. Из расположенного над установкой бака постоянного уровня (на рис.2 не показан) в качестве рабочей жидкости подавалась вода в прямую трубу 6 и поочередно в каждую из четырех поворотных камер 10. При этом теплота передавалась соответственно через стенки прямой трубы и поворотных камер от кипящей под атмосферным давлением воды в корпусе 9 к потоку воды в исследуемых элементах.

Таблица 1

Конструктивные размеры поворотных камер (рисунок 2,г)

 камеры

b, мм

с, мм

а, мм

b+2с, мм

Площадь теплопередачи

F·104, м2

1

9

6

5

21

6,71

2

11,4

7,3

6,3

26

8,03

3

15,8

5,2

8,1

26,2

10,875

4

18,5

8,9

10,2

36,3

11,967

 

Описание: рис3.1т.jpg

Рис. 2 Схема экспериментальной установки: а — продольный разрез; б — поперечный разрез; в — вид сверху; г — поворотная камера; 1 — термопары для измерения температуры потока; 2 — смесительные камеры; 3 — термометры расширения; 4 — импульсные соединительные трубки; 5 — крышка; 6 — прямая труба; 7 — термопары для измерения температуры стенки трубы; 8 — U-образный дифманометр; 9 — корпус; 10 — поворотные камеры; 11 — электронагреватель; 12 — вольтметр; 13 — амперметр; 14 — автотрансформатор; 15 — уровень воды; стрелками показано направление движения потока

 

Расход потоков воды через исследуемые элементы определялся по времени наполнения мерного сосуда, установленного в разрыв потока на выходе из элемента. Регулирование расхода воды осуществлялось с помощью вентиля на трубопроводе перед мерным сосудом.

Производились измерения температуры кипящей жидкости, температуры потока воды в смесительных камерах 2 (рис.2,а) на входе и выходе прямой трубы 6 и поворотных камер 10 с помощью термометров расширения 3. В смесительных камерах 2 дополнительно устанавливались термопары 1 типа ХК. Температура стенки прямой трубы измерялась с помощью термопар типа ХК, спаи которых зачеканивались и прижимались хомутами в девяти точках на верхней, боковой и нижней образующих трубы. Вторичным прибором для термопар служил цифровой милливольтметр типа ТРМ 101, проградуированный в оС. Градиент температуры на толщине медной прямой трубы диаметром 8х1 мм был пренебрежимо мал и при обработке опытных данных не учитывался.

Потребляемая электронагревателем мощность в экспериментах была постоянной и не изменялась.

По результатам измерений для каждого опыта определяли мощность передаваемого теплового потока по уравнению

, (1)

где G — расход воды в прямой трубе; с– теплоемкость воды; и  — температуры воды соответственно на входе и выходе трубы.

Средний коэффициент теплоотдачи потока воды со стенкой прямой трубы вычисляли по уравнению

, (2)

где средняя разность температур

 — средняя температура стенки, ;  — локальная температура в 9-ти точках на стенках трубы, измеренная с помощью термопар.

Коэффициент теплопередачи от кипящей в корпусе воды к потоку в прямой трубе вычисляли по уравнению

(4)

где δ — толщина стенки трубы.

При известных и к для каждого опыта определяли коэффициент теплообмена кипящей воды со стенкой прямой трубы по уравнению

(5)

Коэффициент теплоотдачи потока в поворотной камере определялся по уравнению

(6)

Обработка опытных данных по теплообмену в поворотных камерах привела к уравнению подобия

, (7)

где для камеры № 1 — с = 0,36 и n = 0,63, № 2 — с = 0,66 и n = 0,59, № 3 — с = 0,96 и n = 0,45, № 4 — с = 0,89 и n = 0,47.

В серии опытов установлено, что теплообмен в поворотных камерах в несколько раз превосходит по интенсивности теплообмен в прямой трубе. Наибольшее превышение наблюдается в области малых чисел Re. Интенсивность теплообмена в исследованных поворотных камерах несколько выше, чем в плавных поворотах на 180.

В исследованном диапазоне чисел Рейнольдса Re = 600 8·103 для каждой модельной поворотной камеры характер зависимости Nu = f(Re) свой и он одинаков во всем интервале чисел Re. Отсутствует свойственный потоку в прямой трубе излом зависимости Nu = f(Re) при переходе ламинарного режима течения в переходный в области Re 2300. Данное обстоятельство объясняется ранней турбулизацией потока в поворотных камерах.

Получено обобщенное эмпирическое уравнение теплообмена потока в поворотных камерах компактных змеевиков, позволяющее определять средний коэффициент теплоотдачи для интервала b/d = 1,5 2,63 в области Re = 600 8·103 с максимальной погрешностью 9 %.

 

Литература:

 

  1.                Печенегов Ю. Я., Денисенко И. П. Патент РФ «Однопоточный трубчатый змеевик» № 2382973, МПК F 28 F 1/00, опубл. 27. 02. 2010, БИ № 6.
  2.                Михеев М. А., Михеева И. М. Основы теплопередачи. — М.: Энергия. 1973. 320с.
  3.                Шак А. Промышленная теплопередача. — М.: Металлургиздат. 1961. 513с.
Основные термины (генерируются автоматически): прямая труба, камера, мерный сосуд, поворотная камера, температура стенки, уравнение.


Похожие статьи

Исследование свойств дымовой трубы для бытовой печи.

Можно записать достаточно точную формулу для изменения потерь давления в трубе от температуры

2. Рындин Д. Б. Федотов Д. В. Поверочный расчет дымохода для котлов с открытой камерой сгорания.

Особенности контроля и управления технологическим процессом...

Регулятор частично соединяет с баком камеру большого установочного поршня, в результате чего давление в этой камере уменьшается.

Хорошие результаты дает регулирование на основе результатов периодических измерений температуры стенки непосредственно перед...

Современное состояние исследований по интенсификации...

Теплоотдача в трубе с тангенциальным завихрителем на входе в трубу подробно исследовалась А. Абкаряном, А. Нау и P. West (США). Для низких чисел Рейнольдса (Red104) опытные данные обобщены уравнением (А. Нау и P. West) [1]

Методика исследования тепловлажностных процессов...

Для исследования тепловлажностного режима и измерения температуры грунта в углубленной хранилище нами разработан теплофизический

I – потенциометр, II – переключатель; III – термопары; IV – сборная коробка; V – сосуд Дьюара; VI – холодильная камера; VII – грунтовой...

Анализ характеристик оборудования для климатических испытаний

Ключевые слова: испытательное оборудование, климатические камеры, температура, относительная влажность.

Климатические камеры необходимы для создания определенных условий, в которых могут находиться средства измерения в процессе их эксплуатации.

Методы измерения скорости потока в скважинной геофизике

– линейная зависимость их выходного сигнала от скорости потока в установленном для прибора диапазоне (прямое измерение)

Принцип работы таких расходомеров основан на зависимости температуры подогреваемого термодатчика от скорости потока.

Автоматизация подачи заданных расходов воды с двумя...

Рис.1. Щитовой авторегулятор с камерой противодавления: 1-водовыпускная труба; 2-щитовой затвор; 3-ось вращения; 4-камера противодавления; 5-щит; 6-основание; 7-гибкая оболочка; 8-отверстие; 9-решетка;10-поплавок; 11- штанга.

Сопряжённый теплообмен при движении вязкой несжимаемой...

...стенки полости по координате y; — разность безразмерных температур между внешней

Характерные области прямого и возвратного течения, соответствующие описанным этапам

К вопросу о разрушении стальных труб большого диаметра при дефекте риска на внешней...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Исследование свойств дымовой трубы для бытовой печи.

Можно записать достаточно точную формулу для изменения потерь давления в трубе от температуры

2. Рындин Д. Б. Федотов Д. В. Поверочный расчет дымохода для котлов с открытой камерой сгорания.

Особенности контроля и управления технологическим процессом...

Регулятор частично соединяет с баком камеру большого установочного поршня, в результате чего давление в этой камере уменьшается.

Хорошие результаты дает регулирование на основе результатов периодических измерений температуры стенки непосредственно перед...

Современное состояние исследований по интенсификации...

Теплоотдача в трубе с тангенциальным завихрителем на входе в трубу подробно исследовалась А. Абкаряном, А. Нау и P. West (США). Для низких чисел Рейнольдса (Red104) опытные данные обобщены уравнением (А. Нау и P. West) [1]

Методика исследования тепловлажностных процессов...

Для исследования тепловлажностного режима и измерения температуры грунта в углубленной хранилище нами разработан теплофизический

I – потенциометр, II – переключатель; III – термопары; IV – сборная коробка; V – сосуд Дьюара; VI – холодильная камера; VII – грунтовой...

Анализ характеристик оборудования для климатических испытаний

Ключевые слова: испытательное оборудование, климатические камеры, температура, относительная влажность.

Климатические камеры необходимы для создания определенных условий, в которых могут находиться средства измерения в процессе их эксплуатации.

Методы измерения скорости потока в скважинной геофизике

– линейная зависимость их выходного сигнала от скорости потока в установленном для прибора диапазоне (прямое измерение)

Принцип работы таких расходомеров основан на зависимости температуры подогреваемого термодатчика от скорости потока.

Автоматизация подачи заданных расходов воды с двумя...

Рис.1. Щитовой авторегулятор с камерой противодавления: 1-водовыпускная труба; 2-щитовой затвор; 3-ось вращения; 4-камера противодавления; 5-щит; 6-основание; 7-гибкая оболочка; 8-отверстие; 9-решетка;10-поплавок; 11- штанга.

Сопряжённый теплообмен при движении вязкой несжимаемой...

...стенки полости по координате y; — разность безразмерных температур между внешней

Характерные области прямого и возвратного течения, соответствующие описанным этапам

К вопросу о разрушении стальных труб большого диаметра при дефекте риска на внешней...

Задать вопрос