Указания к выполнению работы

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ТЕПЛООТДАЧА ПРИ КИПЕНИИ ВОДЫ В БОЛЬШОМ ОБЪЕМЕ

1. Цель работы - углубление знаний по теории теплообмена при кипении, знакомство с экспериментальным и расчетным способом определения коэффи­циентов теплоотдачи при кипении; оценка влияния различных факторов на ин­тенсивность процесса кипения.

Задание

2.1. Изучить основные теоретические положения, необходимые для проведения данной работы, по рекомендуемой литературе и руководству к лабораторной работе.

2.2. Ознакомиться с устройством лабораторного стенда и порядком проведения работы, после чего получить допуск у преподавателя.

2.3. Определить экспериментально коэффициенты теплоотдачи от гори­зонтальной трубы при кипении воды для различных значений температурных напоров.

2.4. Рассчитать средний теоретический коэффициент теплоотдачи в зави­симости от температурного напора и плотности теплового потока.

2.5. Построить и сравнить экспериментальные и теоретические зависимо­сти коэффициента теплоотдачи а от температурного напора ∆ и от плотности теплового потока q.

2.6. Оформить отчет согласно требованиям к оформлению отчета.

Указания к выполнению работы

Кипение - это процесс интенсивного парообразования в объеме жидкости, перегретой относительно температуры насыщения. Различают кипение на по­верхности и кипение в объеме. На практике (в теплоэнергетике, в химической промышленности, в атомной энергетике и т.д.) обычно встречаются процессы кипени на твердых поверхностях нагрева (поверхности труб, стенки каналов). Существуют два основных режима кипения: пузырьковый и пленочный.

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, определяе­мый по следующей формуле:

где

Q - 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 можно определить по формуле:

_ср = 0,075[ 1+10 ()^2/3 ]()^1/3 q^2/3

Все теплофизические свойства в этой формуле определяются по температуре насы­щения.

Для воды эта формула имеет более простой вид:

α = 0,18 1−0,045𝑝 2/3 α_ср = , где

р - давление, МПа;

q = Q/F - плотность теплового потока, Вт/м².

Если известным является температурный напор ∆ = , то для расчета по формулам используется связь между ∆ и q, устанавливаемая законом Ньютона-Рихмана:

q = a_ср - ∆