Порядок выполнения работы. 1. Подготовка к проведению лабораторной работы:

1. Подготовка к проведению лабораторной работы:

- хладагент в количестве 5 л залить в напорную емкость 9, после чего воздухоотводящая трубку 10 перекрыть зажимом 8,а напорную и приемную емкости установить в положение согласно рис. 25;

- подключить к сети:

- системный блок компьютера;

- монитор компьютера;

- блок питания коммутатора;

- термостат;

- шнур сигнала АЦП подключить к экспериментальной установке;

- краны 18 и 19 полностью открыть, установив тем самым максимальный расход теплоносителя и хладагента через теплообменник.

2. Включение экспериментальной установки и компьютерной системы регистрации технологических параметров:

- включить блок питания коммутатора и компьютер с помощью кнопки «Power» на системном блоке;

- войти в операционную систему Windows XP (OS Windows XP); в процессе загрузки OS Windows XP необходимо выбрать свою учетную запись и ввести пароль;

- после загрузки OS Windows XP запустить с рабочего стола системы файл с именем «Изучение теплообмена»;

- провести при необходимости начальную подстройку ВП (виртуального прибора); любой ВП состоит из лицевой панели и блок-схемы,при этом переход от лицевой панели к блок-схемеосуществляется посредством выбора команды «Window>Show Block Diagram»; обратный переход осуществляется аналогичным образом «Window>Show Front Panel»;

- очистить (перед запуском ВП) рабочие поля имеющихся графиков путем наведения курсора на соответствующий график на лицевой панели ВП в контекстном меню (щелчком правой кнопки мышки) и выбора команд «Data Operation>Clear Chart» («Операция с данными>Очистка диаграммы»);

- на лицевой панели ВП (рис.26) задать температуру термостата (рекомендуется 60 – 90 ⁰С) и включить его на циркуляцию по контуру «теплообменник - термостат»,

- нажатием кнопки со стрелкой на лицевой панели запустить ВП в работу.

3. Исследование теплообмена в условиях противоточного движения жидких хладагента и теплоносителя:

- после выхода температур теплоносителя T₃ и T₄ (на входе и выходе теплообменника) на стационарное значение открыть зажим 8,после чего хладагент из напорной емкости начнет перетекать в приемную через соответствующий контур теплообменника;

- после выхода температур хладагента T₁ и T₂ и расхода V₁ на стационарное значение (см. рис. 26) остановить ВП нажатием кнопки «Стоп» на лицевой панели;

- занести показания датчиков с лицевой панели в лабораторный журнал и вывести на печать графики выхода технологических параметров на стационарный режим.

4. Исследование теплообмена в условиях прямоточного движения жидких хладагента и теплоносителя:

- хладагент в количестве 5 л залить в напорную емкость 9, после чего воздухоотводящую трубку 10 перекрыть зажимом 8;

- произвести пересоединение шлангов установки в соответствии приведенными выше указаниями;

- очистить (перед запуском ВП) рабочие поля имеющихся графиков путем наведения курсора на соответствующий график на лицевой панели ВП в контекстном меню (щелчком правой кнопки мышки) и выбора команд «Data Operation>Clear Chart» («Операция с данными>Очистка диаграммы;

- нажатием кнопки со стрелкой на лицевой панели ВП запустить его в работу.

- после выхода температур теплоносителя T₃ и T₄ (на входе и выходе теплообменника) на стационарное значение открыть зажим 8,после чего хладагент из напорной емкости начнет перетекать в приемную через соответствующий контур теплообменника;

- подобрать высоту Н расположения напорной емкости, при которой величина расхода хладагента V₁ не будет отличаться от расхода, достигнутого в условиях противоточного движения сред;

- после выхода температур хладагента T₁ и T₂ и расхода V₁ на стационарное значение (см. рис. 26) остановить ВП нажатием кнопки «Стоп» на лицевой панели;

- занести показания датчиков с лицевой панели в лабораторный журнал и вывести на печать графики выхода технологических параметров на стационарный режим.

5. Исследование теплообмена при уменьшенной скорости движения теплоносителя в теплообменнике:

- краном 18 установитьрасход теплоносителя равным 0,5-0,75 значения расхода в условиях предыдущих экспериментов;

- повторить пункты 4-5 настоящего описания.

6. Исследование теплообмена в условиях противоточного движения газообразного хладагента и жидкого теплоносителя:

- произвести перекомпоновку установки в соответствии приведенными выше указаниями;

- подключить к сети установку для изучения псевдоожижения и запустить с рабочего стола компьютера файл с именем «псевдоожижение»;

- подключить к экспериментальной установке шнур сигнала АЦП;

- включить вентилятор указанной установки, установив максимальную скорость воздушного потока;

- нажатием кнопки со стрелкой на лицевой панели ВП запустить его в работу;

- определить скорость воздушного потока в колонне псевдоожижения, включенной в контур теплообменника;

- рассчитать по формуле (6) значение расхода V₁ хладагента (воздушного потока);

- подключить к установке для изучения теплообмена шнур сигнала АЦП, отсоединив его от установки псевдоожижения;

- произвести исследование теплообмена в условиях противотока и прямотока в соответствии с вышеописанной последовательностью.

7. Завершение работы с ВП и LabVIEW и Выход из ОС Windows XP:

- закрыть ВП, выбрав пункт меню «File Close» на Лицевой панели ВП, и закрыть LabVIEW как обычную программу.

- вызвать меню «Пуск» и выбрать «Выключение» для выхода из OS Windows XP.

8. Отключение установки:

- отключить установку в соответствии с последовательностью, изложенной в п. 2.

 

Рис.26. Графики выхода на стационарный режим теплообмена при противоточном движении теплоносителей

Контрольные вопросы

1. Какие процессы теплообмена относятся к простым?

2. Приведите примеры сложных процессов теплообмена.

3. Что является обобщенной движущей силой процесса теплоотдачи от теплоносителя к нагреваемой стенке теплообменника?

4. Что такое энтальпия?

5. Для чего вычисляется средняя разность температур теплоносителей в теплообменнике?

6. Можно ли назвать зависимость для вычисления теплового потока в теплообменнике феноменологической?

7. Напишите феноменологическую зависимость для вычисления теплового потока в любом сложном процессе теплопередачи.

8. В чем сущность энергетического баланса любого теплового аппарата?

9. Если от конвективного отопления жилого помещения перейти к инфракрасному, то будет ли нагреваться воздух, через который передается излучение?

10. Перечислите преимущества водяного пара как теплоносителя в пищевых производствах?

11. Назовите способы интенсификации теплообмена?

12. Приведите классификацию теплообменных аппаратов.

13. Перечислите основные преимущества и недостатки рекуперативных теплообменников?

14. Какие достоинства имеет пластинчатый теплообменник?

15. Что характеризует «тепловую нагрузку теплообменника»?

16. Какая схема движения теплоносителей обеспечит меньшую площадь теплообмена?

17. Всегда ли необходимо стравливать газы из полостей, обогреваемых водяным паром?

18. В каких технологических процессах используют теплообменники смешения?

19. Какие факторы оказывают влияние на коэффициент теплоотдачи от поверхности нагрева к жидкости?

20. Какие теплоносители обеспечивают наименьшее и наибольшее значения коэффициента теплоотдачи?

21. Что называется коэффициентом теплопередачи? Каков его физический смысл? Какие величины влияют на его величину?

22. Может ли температура горячего теплоносителя быть меньше температуры холодного теплоносителя на выходе теплообменника?

23. В каких случаях при расчете теплообменника можно пользоваться среднеарифметическим температурным напором?

24. Как организуются периодический и непрерывный процессы выпаривания?

25. С какой целью изготавливают и применяют более сложные по конструкции многокорпусные выпарные установки?

26. Для чего увеличивают диаметр центральной греющей трубы выпарного аппарата с центральной циркуляцией?

27. Почему выпарные аппараты, как правило, работают под вакуумом?

28. Что такое температурная депрессия и от чего она зависит?

29. Перечислите способы экономии пара при выпаривании.

30. Приведите классификацию конструкций выпарных аппаратов.

31. Дайте сравнительную технико-экономическую оценку работы выпарных установок с естественной и принудительной циркуляцией раствора.

Рекомендуемая литература

1. Плановский А.Н. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии / А.Н. Плановский, П.И. Николаев. М.: Химия, 1987. 496 с.

2. Малахов Н.Н.Процессы и аппараты пищевых производств / Н.Н.Малахов, Ю.М. Плаксин, В.А. Ларин. Орел: ОрелГТУ, 2003. 948 с.

3. Гельперин Я.И. Основные процессы и аппараты химической технологии / Я.И. Гельперин. М.: Химия, 1981. Т. 1. 384 с.

4. Справочник по теплообменникам. М.: Энергоатомиздат. 1987. Т. 1, 561 с.; т. 2. 352 с.

5. Хаузен X. Теплопередача при противотоке, прямотоке и перекрестном пото­ке / Х. Хаузен: Пер. с нем. М.: Энергоиздат, 1981. 383 с.

6. Промышленные тепломассообменные процессы и установки / Под ред. А. М. Бакластова. М.: Энергоатомиздат, 1986. 327 с.

7. Кутателадзе С. С.Справочник по теплопередаче / С.С. Кутателадзе, В.М. Боришанский. М.: Госэнергоиздат, 1959. 414 с.

8. Павлов К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии /К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков. М.: Химия, 1976. 551с.

9. Исаченко В. П. Теплопередача / В. П. Исаченко, В. А. Осипова, А. С. Сукомел. М.: Энергоиздат, 1981. 417 с.

10. Михеев М. А. Основы теплопередачи / М. А Михеев., И. М. Михеева М.: Энергия, 1977. 342 с.

11. Маньковский О. И. Теплообменная аппаратура химических производств / О. И. Маньковский, А. Р. Толчинский, М. В. Александров Л.:Химия, 1976. 368 с.

12. Таубман Е.И. Выпаривание / Е.И. Таубман. М.: Химия, 1982. 328 с.

13. Чернобыльский И.И. Выпарные установки / И.И. Чернобыльский. Киев: Изд. Киевского ун-та, 1960. 262 с.

14. Тананайко Ю.М. Методы расчеты и исследования пленочных процессов / Ю.М. Тананайко, Е.Г. Воронцов. Киев: Техника, 1975. 312 с.

15. Олевский В.М, Ручинский В.Р. Роторно-пленочные тепло- и массообменные аппараты / В.М Олевский, В.Р. Ручинский. М.: Химия, 1970. 216 с.