Экспериментальная установка

Схема экспериментального теплообменника на тепловых трубах изображена на рис. 8.2. Верхняя часть теплообменника представляет собой канал холодного воздуха, нижняя часть – канал горячего воздуха. Оба канала пересекают пучок тепловых труб Т–Т.

В канал горячего воздуха комнатный воздух всасывается с помощью вентилятора В–1, далее поступает в конфузор, в котором расположен спиральный нагреватель, выполненный из нихромовой проволоки и имеющий две ступени нагрева. В этом месте комнатный воздух нагревается и затем поступает в пространство между оребренными тепловыми трубами Т–Т. Отдав часть теплоты тепловым трубам, охлажденный воздух выходит через раструб Р–1 наружу.

В канал холодного воздуха комнатный воздух всасывается с помощью вентилятора В–2, поступает во вторую половину пространства между тепловыми трубами где принимает теплоту, отданную горячим воздухом, и нагретым выходит наружу через раструб Р–2.

Вентилятор В–1 и нагреватели питаются непосредственно от сети переменного тока напряжением 220 В.

Вентилятор В–2 с целью регулирования расхода воздуха питается от регулятора напряжения типа ЛАТР, позволяющего изменять напряжение питания от 0 до 220 В.

На входе и выходе каждого канала расположены термопары, измеряющие температуры воздуха.

Показания термопар регистрируется цифровым вольтметром, подключенным к ним через шаговый переключатель.

Средняя скорость воздуха υ в каждом из каналов определяется с помощью лепесткового анемометра, порядок работы с которым описан в данной инструкции. Объемный расход V воздуха определяется произведением средней скорости υ на площадь поперечного сечения потока S:

V = υ · S

(8.3)

Рис. 8.2. Схема экспериментального теплообменника на тепловых трубах:

1 – пучок тепловых труб, 2 – термопары, измеряющие температуры горячего и холодного воздуха на входе и выходе соответственно, 3 – вентиляторы,

4 – нагреватель, 5 – колодка термопар, 6 – переключатель термопар;

7 – милливольтметр.

Рис. 8.3. Панель управления лабораторной установкой:

1 – сигнальная лампочка включения сети; 2 – тумблер включения сети;

3 – выключатель вентилятора 3 – 1 и нагревателя 4 канала горячего воздуха;

4 – выключатель вентилятора 3 – 2 канала холодного воздуха;

5 – разъем для подключения ЛАТРа, регулирующего питание вентилятора 3 – 2;

6 – двухпозиционный тумблер переключения мощности питания нагревателя 4.

Порядок выполнения работы

Управление установкой осуществляется с пульта управления, схема которого приведена на рис. 8.3.

1. Установить тумблер выключения сети (поз.2) в верхнее положение "Сеть". При этом загорится сигнальная лампочка (поз.1) на левой боковой стенке подставки.

2. Установить выключатель вентилятора В–1 и нагревателя Н (поз.3) в положение ВКЛ. При этом одновременно начинают работать вентилятор канала горячего воздуха В–1 и нагреватель Н.

ВНИМАНИЕ: Нагреватель не может работать длительное время без обдува воздухом. Поэтому, если при включении нагревателя вентилятор не заработал, необходимо немедленно отключить установку от электропитания, поставив тумблер выключения сети в нижнее положение, и сообщить об этом преподавателю.

3. Установить тумблер выключателя вентилятора канала холодного воздуха В–2 (поз.4) в верхнее положение ВКЛ. При этом вентилятор В–2 начинает работать.

4. С помощью ЛАТРа установить необходимую скорость вращения лопастей вентилятора В–2.

5. С помощью лепесткового анемометра определить среднюю скорость движения воздуха в выходных раструбах Р–1 и Р–2 обоих каналах и вычислить его объемный расход. Геометрические размеры раструбов: для Р–1 высота а = 130 мм, ширина в = 135 мм; для Р–2 высота а= 135 мм, ширина в = 135 мм.

6. По имеющемуся в лаборатории термометру определить температуру комнатного воздуха Тк.

7. Переключая шаговый переключатель снять показания всех четырех термопар по милливольтметру, определить относительные температуры ΔТ на входе и выходе горячего и холодного воздуха с помощью градуировочной таблицы (Приложение 2), а также абсолютные температуры Т, прибавив к относительным температурам комнатную: Т = Т_к + ΔТ.

8. Не изменяя расходов воздуха в каналах, переключить тумблер переключения мощности питания нагревателя Н (поз.6) во второе положение, изменив тем самым мощность нагревателя. Определить новые значения температур теплоносителей.

9. С помощью ЛАТРа установить новое значение скорости вращения лопастей вентилятора В–2 в канале холодного воздуха и повторить все предыдущие измерения, описанные выше в пп.5–8.

Данные всех измерений и вычислений занести в таблицы 8.1-8.2.

Таблица 8.1

Показания анемометра	Номер опыта

Холодный воздух
Начальное показание анемометра
Конечное показание анемометра
Средняя скорость воздуха, м/с
Объемный расход холодного воздуха V_хол, м³/с
Площади выходных раструбов канала м²
Горячий воздух
Начальное показание анемометра
Конечное показание анемометра
Средняя скорость воздуха, м/с
Объемный расход горячего воздуха V_гор, м³/с
Площади выходных раструбов канала м²

Таблица 8.2

№ пп	Температура горячего воздуха на входе Т_гор^вх	Температура горячего воздуха на выходе Т_гор^вых	Температура холодного воздуха на входе Т_хол^вх	Температура холодного воздуха на выходе Т_хол^вых	Термодинамическая эффективность теплообменника Е	Q_в кДж	Т_х.с,, °С
мВ	°С	мВ	°С	мВ	°С	мВ	°С

Сравнив результаты опытов, сделать вывод о зависимости эффективности теплообменника:

§ от входной температуры горячего воздуха;

§ от расхода холодного воздуха.