Теплоотдача при кипении воды в большом объеме
Ознакомление с экспериментальным и расчетным способом определения коэффициентов теплопередачи при кипении. Определение среднего коэффициента теплоотдачи при пузырьковом кипении однокомпонентных жидкостей. Рассмотрение и анализ закона Ньютона-Рихмана.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 13.02.2016 |
| Размер файла | 195,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ФИЛИАЛ ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МЭИ» в г. Смоленске.
Кафедра промышленной теплоэнергетики
Лабораторная работа
«Теплоотдача при кипении воды в большом объеме»
Смоленск 2015
Введение
Цель работы: углубление знаний по теплообмену при кипении, знакомство с экспериментальным и расчетным способом определения коэффициентов теплопередачи при кипении, оценка влияния факторов на интенсивность кипения.
Задание.
Изучить теоретические положения в заданной литературе.
Ознакомится с лабораторной установкой.
Определить экспериментально коэффициенты от горизонтальной трубы при кипении воды для различных значений температурных напоров.
Рассчитать средний теоретический коэффициент теплоотдачи в зависимости от температурного напора и плотности теплового потока.
Построить и сравнить экспериментальные и теоретические зависимости коэффициента теплоотдачи от температурного напора и и от плотности теплового потока .
Оформить отчет согласно требованиям к оформлению.
1. Основные формулы
Кипение - процесс интенсивного парообразования в объеме жидкости, перегретой относительно температуры насыщения.
Интенсивность теплоотдачи при кипении определяется физическими свойствами кипящей жидкости, давлением и температурным напором.
Основным параметром, характеризующим интенсивность теплоотдачи, является средний коэффициент теплоотдачи между стенкой и кипящей жидкостью:
,
где - количество теплоты, передаваемое стенкой воде в единицу времени, Вт; F - поверхность нагрева, м2; - средняя температура стенки, °С; - температура насыщения, °С.
Теоретически средний коэффициент теплоотдачи при пузырьковом кипении однокомпонентных жидкостей в большом объеме:
,
Все теплофизические свойства определяются по температуре насыщения. Для воды формула имеет более простой вид:
,
где р- давление, МПа;
- плотность теплового потока, Вт/м2.
Если известным является температурный напор , то для расчета по формулам используется связь между и , устанавливаемая законом Ньютона-Рихмана:
.
Тепловой потом от опытной трубки и жидкости равен электрической мощности, потребляемой трубкой:
.
где - сопротивление трубки в зависимости от температуры, Ом;
- сопротивление трубки при 0°С;
- ток в цепи опытной трубки, А;
К=30 - коэффициент трансформации;
- вторичный ток в цепи трансформатора тока, определяемый по амперметру, А.
- среднеарифметическая температура стенки, °С.
Размеры трубки:
dн = 11 мм - внешний диаметр
l= 0,25 м - длина
2. Описание экспериментальной установки
Экспериментальная установка для изучения теплоотдачи при пузырьковом кипении жидкости в большом объеме состоит из двух резервуаров значительной емкости, опытной трубки и измерительных приборов. теплоотдача кипение ньютон
Внешний резервуар служит для предварительного подогрева воды до температуры насыщения при помощи электрических нагревателей Н1 и Н2 . Регулирование мощности нагревателей осуществляется с помощью регулятора напряжения РНО1. Одновременно внешний резервуар устраняет теплопотери в окружающую среду из внутреннего (рабочего) объема.
В рабочем объеме находится опытная трубка, выполненная из нержавеющей стали. Нагрев трубки производится за счет непосредственного пропускания электрического тока низкого напряжения. Опытная трубка соединяется токовводами через измерительный трансформатор тока ТТ с силовым трансформатором СТ и регулятором напряжения РНО2.
Для измерения температур предусмотрена установка четырех хромелькопелевых термопар (ТП1-ТП4,). Термопары ТП1, ТП2, заложены внутри опытной трубки и служат для измерения температуры стенки tс. Температура жидкости вблизи опытной трубки измеряется термопарой ТП3 . Контроль за температурой во внешнем резервуаре осуществляется термопарой ТП4.
Холодные спаи термопар размещены в компенсационной коробке, которая поддерживает их температуру постоянной и равной 20 °С. Поэтому для расчета действительных температур необходимо вводить поправку на отличие температуры холодных спаев от 0 °С.
Таблица 1 Обработка результатов
|
№ опыта |
I, А |
R, Ом |
Q, Вт |
||||||
|
1 |
103,4 |
103,1 |
100,6 |
99,0 |
78 |
0,0362 |
220,2 |
25502 |
|
|
2 |
104,3 |
103,5 |
100,6 |
99,0 |
99 |
0,0362 |
355,1 |
41127 |
|
|
3 |
105,0 |
103,8 |
100,6 |
99,0 |
120 |
0,0363 |
522,2 |
60475 |
|
|
4 |
105,5 |
104,1 |
100,6 |
99,0 |
138 |
0,0363 |
691,1 |
80031 |
Для опыта №1:
103,25°С
0,0362 Ом
=782*0,0362= 220,2 Вт
,
,
Средний коэффициент теплоотдачи при пузырьковом кипении однокомпонентных жидкостей в большом объеме можем выразить из закона Ньютона-Рихмана:
,
Где - температурный напор
=0,5(100,6+99) = 99,8°С
°С
,
Определим теоретический по формуле:
,
P=0,1 Мпа (по температуре насыщения)
,
Таблица 2
|
Опыт |
, |
Опыт |
Теория |
||
|
1. |
3,45 |
25502 |
7392 |
2959 |
|
|
2. |
4,1 |
41127 |
10031 |
4069 |
|
|
3. |
4,6 |
60475 |
13147 |
5262 |
|
|
4. |
5 |
80031 |
16006 |
6343 |
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Элементарные виды теплообмена (теплопроводность, конвекция теплоты и тепловое излучение). Переход жидкости в пар (кипение). Пример распределения температуры в объеме кипящей воды. Процесс теплоотдачи при кипении. Уравнение и коэффициент теплоотдачи.
научная работа [531,6 K], добавлен 22.04.2015Механизм процесса теплоотдачи при кипении воды. Зависимость теплового потока от температурного напора (кривая кипения). Описание устройства измерительного участка. Измерение теплового потока и температурного напора. Источники погрешностей эксперимента.
лабораторная работа [163,2 K], добавлен 01.12.2011Кипение как процесс перехода из жидкой фазы в газообразную (пар). Выделение теплоты при конденсации пара (скрытая теплота конденсации). Режимы процесса кипения. Образование пузыря в несмачиваемой впадине на стенке. Коэффициент теплоотдачи при кипении.
презентация [4,3 M], добавлен 15.03.2014Сущность и дифференциальные уравнения конвективного теплообмена. Критерии теплового подобия. Определение коэффициента теплоотдачи. Теплопередача при изменении агрегатного состояния теплоносителей (кипении и конденсации). Расчет ленточного конвейера.
курсовая работа [267,9 K], добавлен 31.10.2013Определение коэффициента теплоотдачи при сложном теплообмене. Обмен теплотой поверхности твёрдого тела и текучей среды. Использование уравнения Ньютона–Рихмана при решении практических задач конвективного теплообмена. Стационарный тепловой режим.
лабораторная работа [67,0 K], добавлен 29.04.2015Изучение понятия теплоотдачи, теплообмена между потоками жидкости или газа и поверхностью твердого тела. Конвективный перенос теплоты. Анализ основного закона конвективного теплообмена. Уравнение Ньютона-Рихмана. Получение критериев теплового подобия.
презентация [189,7 K], добавлен 09.11.2014Описание процесса передачи тепла от нагретого твердого тела к газообразному теплоносителю. Определение конвективного коэффициента теплоотдачи экспериментальным методом и с помощью теории подобия. Определение чисел подобия Нуссельта, Грасгофа и Прандтля.
реферат [87,8 K], добавлен 02.02.2012Методы расчёта коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи. Вычисление расчётного значения коэффициента теплопередачи. Определение опытного значения коэффициента теплопередачи и сопоставление его значения с расчётным. Физические свойства теплоносителя.
лабораторная работа [53,3 K], добавлен 23.09.2011Расчет потери теплоты паропровода. Факторы и величины коэффициентов теплопроводности и теплопередачи, график их изменения. Определение коэффициентов излучения абсолютно черного и серого тел. Прямоточная или противоточная схемы включения теплоносителей.
контрольная работа [134,3 K], добавлен 16.04.2012Сущность метода определения местного коэффициента теплоотдачи при течении теплоносителя в трубе. Измерение коэффициента теплоотдачи для различных сечений трубы при различных скоростях движения воздуха. Определение длины начального термического участка.
лабораторная работа [545,9 K], добавлен 19.06.2014Анализ и изображение изотермического процесса. Закон Ньютона–Рихмана. Свободная и вынужденная конвекция. Физический смысл коэффициента теплоотдачи, его зависимость от различных факторов. Основные особенности дизельных и карбюраторных двигателей.
контрольная работа [229,1 K], добавлен 18.11.2013Особенности процесса парообразования. Реальный газ, образующийся при испарении или кипении воды, как рабочее тело в теплотехнике. Виды пара, доля сухого пара во влажном паре. Критическая (удельные объемы пара и жидкости сравниваются ) и тройная точки.
презентация [240,5 K], добавлен 24.06.2014Содержание закона Фурье. Расчет коэффициентов теплопроводности для металлов, неметаллов, жидкостей. Причины зависимости теплопроводности от влажности материала и направления теплового потока. Определение коэффициента теплопередачи ограждающей конструкции.
контрольная работа [161,2 K], добавлен 22.01.2012Понятие кипения как интенсивного парообразования при нагревании жидкости. Поглощение теплоты при кипении, расчет ее количества, необходимого для перевода жидкости в пар. Удельная теплота парообразования. Непрерывное образование и рост пузырьков пара.
презентация [124,4 K], добавлен 26.11.2012Основные положения молекулярной теории строения вещества. Скорость движения молекул вещества. Переход вещества из газообразного состояния в жидкое. Процесс интенсивного парообразования. Температура кипения и давление. Поглощение теплоты при кипении.
презентация [238,0 K], добавлен 05.02.2012Потери теплоты в теплотрассах. Конвективная теплоотдача при поперечном обтекании цилиндра при течении жидкости в трубе. Коэффициент теплопередачи многослойной цилиндрической стенки. Расчет коэффициента теплопередачи. Определение толщины теплоизоляции.
курсовая работа [133,6 K], добавлен 06.11.2014Понятие и внутреннее устройство простейшей тепловой трубы, принцип ее действия и взаимосвязь элементов. Теплопередача при пленочном кипении, путем теплопроводности, конвекции и излучения через пленку пара. Предпосылки и причины температурного перепада.
реферат [603,0 K], добавлен 08.03.2015Теплоотдача при вынужденном движении теплоносителей; естественной конвекции, изменении агрегатного состояния вещества. Движение жидкости около горизонтальной и вертикальной поверхности. Значения коэффициента теплоотдачи для разных случаев теплообмена.
презентация [1,3 M], добавлен 24.06.2014Определение коэффициента теплоотдачи от внутренней поверхности стенки трубки к охлаждающей воде. Потери давления при прохождении охлаждающей воды через конденсатор. Расчет удаляемой паровоздушной смеси. Гидравлический и тепловой расчет конденсатора.
контрольная работа [491,8 K], добавлен 19.11.2013Определение массовой, объемной и мольной теплоемкость газовой смеси. Расчет конвективного коэффициента теплоотдачи и конвективного теплового потока от трубы к воздуху в гараже. Расчет по формуле Д.И. Менделеева низшей и высшей теплоты сгорания топлива.
контрольная работа [117,3 K], добавлен 11.01.2015
