Обработка опытных данных

Обработка опытных данных позволяет определить коэффициент теплоотдачи α и коэффициент гидравлического сопротивления ζ для исследуемого канала с УПН.

Определяем тепловой поток по холодному теплоносителю, кВт:

, (1)

где G – массовый расход воздуха, кг/с;

C_p – удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении, кДж/кгК.

Массовый расход воздуха вычисляется по формуле

где - плотность воздуха при температуре входа в установку (), кг/м³;

d_c – диаметр расходомерного сопла, м;

- скорость воздуха в сопле, м/с, определяемая по формуле

где - расходный коэффициент сопла.

Скорость воздуха в теплообменнике для холодного и горячего теплоносителей определяется по формуле

где - площадь проходного сечения, м²;

- плотность воздуха для соответствующих каналов, кг/м².

Экспериментальное значение коэффициентов теплоотдачи, отнесенное к поверхности со стороны исследуемого канала, определяется из уравнения теплопередачи:

, (2)

Средний температурный напор между теплоносителями определяется по формуле:

где - среднелогарифмический температурный напор, определяемый по зависимости:

и - соответственно большее и меньшее значения разницы температур на концах теплообменника. Значение следует увеличить на 2°С из-за наличия перетоков между каналами.

- безразмерный коэффициент, зависящий от схемы движения теплоносителей и параметров R и P.

График для определения приведен на рис.3.

Рис.3 Зависимость

Коэффициент теплопередачи связан с коэффициентами теплоотдачи исследуемого и эталонного каналов следующими зависимостями:

, (3)

где и – КПД поверхности теплообмена со стороны эталонного и исследуемого каналов соответственно. Они определяются по формуле:

, (4)

где - КПД ребра, определяемой по формуле:

, (5)

и - площадь поверхности разграничивающих пластин и площадь поверхности оребрения.

Значение гиперболического тангенса определяем по зависимости

. (5а)

Величина x в формуле (5а) имеет следующее значение:

где - толщина ребра, м;

- высота ребра, м;

- коэффициент теплопроводности ребра, Вт/м^.К.

Коэффициент теплоотдачи для эталонного (первый) и исследуемого (второй) каналов определяется по критериальной зависимости вида:

, (6)

а коэффициент гидравлического сопротивления определяется из зависимости вида:

где - критерий Стентона;

- критерий Рейнольдса;

- критерий Прандтля;

- эквивалентный диаметр канала;

f, П – площадь сечения канала и его периметр.

Коэффициент теплоотдачи для исследуемого канала определяется из решения трансцендентной системы уравнений (2 – 6) методом последовательных приближений или в системе MathCad.

Коэффициент гидравлического сопротивления для исследуемого канала рассчитывается по формуле Дарси-Вейсбаха:

, (7)

где L – длина теплообменного канала, м;

- перепад статического давления, который определяется из соотношения:

где - общее гидравлическое сопротивление канала.

Потери давления на входе в канал и выходе из него рассчитываются по формулам:

где - отношение площади свободного сечения канала к площади фронтального сечения канала;

и - необратимые потери, зависят от и Re и заданы по условию (приложение 1).

Результаты экспериментов для исследуемого канала аппроксимируются с помощью метода наименьших квадратов.

Экспериментальные данные по эффективности процесса теплоотдачи эталонного (1) и исследуемого (2) каналов представлены в таблице 2. Для исследуемого канала (2) приведены 15 вариантов. В таблице 3 представлены данные по коэффициенту гидравлического сопротивления.

Таблица 2

№п/п	Эталонный канал (1)		Исследуемый канал (2)
№п/п	(StPr^2/3)₂	Re₁	(StPr^2/3)₂	Re₂
1	1,2*10^-2	4,0*10²	0.014	4,0*10²
	8,0*10^-3	6,2*10²	0.012	6,2*10²
	5,8*10^-3	10³	0.01	10³
	3,8*10^-3	2,0*10³	8.095*10^-3	2,0*10³
2	1,2*10^-2	4,0*10²	0.015	4,0*10²
	8,0*10^-3	6,2*10²	0.013	6,2*10²
	5,8*10^-3	10³	0.012	10³
	3,8*10^-3	2,0*10³	9.09*10^-3	2,0*10³
3	1,2*10^-2	4,0*10²	0.016	4,0*10²
	8,0*10^-3	6,2*10²	0.014	6,2*10²
	5,8*10^-3	10³	0.012	10³
	3,8*10^-3	2,0*10³	9.721*10^-3	2,0*10³
4	1,2*10^-2	4,0*10²	0.015	4,0*10²
	8,0*10^-3	6,2*10²	0.013	6,2*10²
	5,8*10^-3	10³	0.012	10³
	3,8*10^-3	2,0*10³	8.907*10^-3	2,0*10³
5	1,2*10^-2	4,0*10²	0.011	4,0*10²
	8,0*10^-3	6,2*10²	9.324*10^-3	6,2*10²
	5,8*10^-3	10³	8.113*10^-3	10³
	3,8*10^-3	2,0*10³	6.191*10^-3	2,0*10³
6	1,2*10^-2	4,0*10²	9.158*10^-3	4,0*10²
	8,0*10^-3	6,2*10²	8.005*10^-3	6,2*10²
	5,8*10^-3	10³	6.941*10^-3	10³
	3,8*10^-3	2,0*10³	5.26*10^-3	2,0*10³
7	1,2*10^-2	4,0*10²	0.01	4,0*10²
	8,0*10^-3	6,2*10²	8.86*10^-3	6,2*10²
	5,8*10^-3	10³	7.655*10^-3	10³
	3,8*10^-3	2,0*10³	5.761*10^-3	2,0*10³
8	1,2*10^-2	4,0*10²	0.015	4,0*10²
	8,0*10^-3	6,2*10²	0.012	6,2*10²
	5,8*10^-3	10³	0.01	10³
	3,8*10^-3	2,0*10³	6.881*10^-3	2,0*10³
9	1,2*10^-2	4,0*10²	9.666*10^-3	4,0*10²
	8,0*10^-3	6,2*10²	8.142*10^-3	6,2*10²
	5,8*10^-3	10³	6.788*10^-3	10³
	3,8*10^-3	2,0*10³	4.767*10^-3	2,0*10³
10	1,2*10^-2	4,0*10²	9.666*10^-3	4,0*10²
	8,0*10^-3	6,2*10²	8.142*10^-3	6,2*10²
	5,8*10^-3	10³	6.788*10^-3	10³
	3,8*10^-3	2,0*10³	4.767*10^-3	2,0*10³
11	1,2*10^-2	4,0*10²	0.011	4,0*10²
	8,0*10^-3	6,2*10²	9.282*10^-3	6,2*10²
	5,8*10^-3	10³	7.793*10^-3	10³
	3,8*10^-3	2,0*10³	5.549*10^-3	2,0*10³
12	1,2*10^-2	4,0*10²	0.016	4,0*10²
	8,0*10^-3	6,2*10²	0.013	6,2*10²
	5,8*10^-3	10³	0.011	10³
	3,8*10^-3	2,0*10³	8.07*10^-3	2,0*10³
13	1,2*10^-2	4,0*10²	0.015	4,0*10²
	8,0*10^-3	6,2*10²	0.012	6,2*10²
	5,8*10^-3	10³	0.01	10³
	3,8*10^-3	2,0*10³	7.253*10^-3	2,0*10³
14	1,2*10^-2	4,0*10²	0.013	4,0*10²
	8,0*10^-3	6,2*10²	0.011	6,2*10²
	5,8*10^-3	10³	8.735*10^-3	10³
	3,8*10^-3	2,0*10³	5.843*10^-3	2,0*10³
15	1,2*10^-2	4,0*10²	0.015	4,0*10²
	8,0*10^-3	6,2*10²	0.012	6,2*10²
	5,8*10^-3	10³	9.944*10^-3	10³
	3,8*10^-3	2,0*10³	6.699*10^-3	2,0*10³

Таблица 3

№п/п

Эталонный канал (1)

Исследуемый канал (2)

ξ₁

Re₁

ξ₂

Re₂

0.128

4,0*10²

0.527

4,0*10²

0.091

6,2*10²

0.433

6,2*10²

0.064

10³

0.352

10³

0.032

2,0*10³

0.234

2,0*10³

0.128

4,0*10²

0.349

4,0*10²

0.091

6,2*10²

0.281

6,2*10²

0.064

10³

0.184

10³

0.032

2,0*10³

0.429

2,0*10³

0.128

4,0*10²

0.321

4,0*10²

0.091

6,2*10²

0.256

6,2*10²

0.064

10³

0.201

10³

0.032

2,0*10³

0.125

2,0*10³

0.128

4,0*10²

0.474

4,0*10²

0.091

6,2*10²

0.386

6,2*10²

0.064

10³

0.311

10³

0.032

2,0*10³

0.204

2,0*10³

0.128

4,0*10²

0.435

4,0*10²

0.091

6,2*10²

0.358

6,2*10²

0.064

10³

0.291

10³

0.032

2,0*10³

0.195

2,0*10³

0.128

4,0*10²

0.146

4,0*10²

0.091

6,2*10²

0.115

6,2*10²

0.064

10³

0.089

10³

0.032

2,0*10³

0.054

2,0*10³

0.128

4,0*10²

0.206

4,0*10²

0.091

6,2*10²

0.163

6,2*10²

0.064

10³

0.128

10³

0.032

2,0*10³

0.079

2,0*10³

0.128

4,0*10²

0.194

4,0*10²

0.091

6,2*10²

0.153

6,2*10²

0.064

10³

0.119

10³

0.032

2,0*10³

0.073

2,0*10³

0.128

4,0*10²

0.299

4,0*10²

0.091

6,2*10²

0.246

6,2*10²

0.064

10³

0.2

10³

0.032

2,0*10³

0.134

2,0*10³

0.128

4,0*10²

0.948

4,0*10²

0.091

6,2*10²

0.757

6,2*10²

0.064

10³

0.596

10³

0.032

2,0*10³

0.375

2,0*10³

0.128

4,0*10²

0.755

4,0*10²

0.091

6,2*10²

0.599

6,2*10²

0.064

10³

0.468

10³

0.032

2,0*10³

0.29

2,0*10³

0.128

4,0*10²

0.86

4,0*10²

0.091

6,2*10²

0.689

6,2*10²

0.064

10³

0.545

10³

0.032

2,0*10³

0.345

2,0*10³

0.128

4,0*10²

1.177

4,0*10²

0.091

6,2*10²

0.962

6,2*10²

0.064

10³

0.777

10³

0.032

2,0*10³

0.512

2,0*10³

0.128

4,0*10²

0.651

4,0*10²

0.091

6,2*10²

0.523

6,2*10²

0.064

10³

0.415

10³

0.032

2,0*10³

0.265

2,0*10³

0.128

4,0*10²

0.704

4,0*10²

0.091

6,2*10²

0.613

6,2*10²

0.064

10³

0.53

10³

0.032

2,0*10³

0.399

2,0*10³

Результаты экспериментов для исследуемого канала аппроксимируются с помощью метода наименьших квадратов зависимостями вида:

. (8)

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

1 2 3 4 5 6

Ремонт посудомоечных машин своими руками

Показатели тесноты корреляционной связи для многофакторной корреляционно-регрессионной модели

Дифференциальное уравнение гармонических колебаний и его решение

Календарный (паспортный) и биологический возраст, их соотношения, критерии определения биологического возраста на разных этапах онтогенеза

Угловая скорость и угловое ускорение

Система охраны труда и безопасности в медицинских организациях

Самый сильный аргумент, почему эволюция человека не могла быть