Truba ichida truba
Download 322.32 Kb. Pdf ko'rish
|
1-laboratoriya
- Bu sahifa navigatsiya:
- Ishning nazariy asoslari
- Ishni bajarish tartibi
- Laboratoriya qurilmasining sxemasi.
- Tajriba ko’rsatkichlarini hisoblash
- Hisobot jadvali
- Nazorat savollari
- Adabiyotlar
|
6-LABORATORIYA ISHI “TRUBA ICHIDA TRUBA” TURIDAGI ISSIQLIK ALMASHINISH QURILMASINING ISSIQLIK BERISH KOEFFITSIENTINI ANIQLASH
Ishning nazariy asoslari
Ko’pchilik texnologiya jarayonlarining intensivligi, isitish yoki sovutish jarayonini qanday amalga oshirilayotganiga bog’liq.
Issiqlik jarayonlari – haroratlar farqi mavjud bo’lganda, harorati yuqori bir jismdan harorati past ikkinchi jismga issiqlikning o’tish holati tushuniladi.
Bunday jarayonlar issiqlik almashinish qurilmalarida amalga oshiriladi. Issiqlik almashinish jarayonlarida qatnashuvchi moddalar issiqlik tashuvchi agentlar deb ataladi. Isituvchi agentlar yuqori haroratga ega bo’lib, o’zidan issiqlikni isitilayotgan muhitga beradi. Sovitilayotgan muhitga nisbatan past haroratga ega bo’lgan va o’ziga muhitdan issiqlikni oluvchi moddalar sovutuvchi agentlar deb ataladi.
Issiqlik tashuvchi agentlardan sovutuvchi agentlarga issiqlik tarqalishining uchta turi mavjud: 1. Issiqlik o’tkazuvchanlik (yoki konduktsiya hodisasi); 2. Konvektsiya; 3. Issiqlikning nurlanishi.
Bir-biriga tegib turgan zarrachalarning tartibsiz harakati natijasida sodir bo’ladigan issiqlikning o’tish jarayoni issiqlik o’tkazuvchanlik deyiladi.
Issiqlik o’tkazuvchanlik yo’li bilan uzatilayotgan issiqlik miqdori Fure qonuniga asosan topiladi:
dn dt dQ (6.1)
Gaz yoki suyuqliklarda makroskopik hajmlarning harakati va ularni aralashtirish natijasida yuz beradigan issiqlikning tarqalishi konvektsiya
deb ataladi. Konvektsiya iki xil bo’ladi. Gaz yoki suyuqliklarning har xil qismlaridagi zichliklarning farqi natijasida hosil bo’ladigan issiqlikning almashinishi tabiiy yoki erkin konvektsiya deyiladi. Tashqi kuchlar ta‘sirida (nasoslar yordamida uzatish, mexanik aralashtirgichlar bilan aralashtirish paytida) majburiy konvektsiya hosil bo’ladi.
Issiqlik tashuvchi agentdan trubaning devoriga yoki trubaning devoridan sovutuvchi agentga issiqlikning o’tishiga - issiqlik berish deyiladi va u Nyutonning sovutish qonuniga asosan aniqlanadi:
) ( m d t t F Q (6.2)
ya‘ni, vaqt ichida o’tayotgan issiqlik miqdori Q devor yuzasi va muhit temperaturalarinig farqiga ) ( m d t t hamda jarayonning davomliligiga to’g’ri proportsionaldir. Hozirgi vaqtda konvektiv issiqlik almashinish jarayonlarini tezlatishni bir necha xil turlari o’rganilgan va yangi qurilmalarda (isitgichlarda) qo’llanishga tavsiya etilgan.
Bir fazali suyuqliklarning truba ichida oqib o’tayotganda quyidagi yo’llar bilan issiqlik almashinishni tezlatish mumkin: sun‘iy yo’l bilan truba yuzasida turbulizatorlar, g’adir-budirliklar va qirralar hosil qilish, spiralsimon qirralar yordamida oqimga aylanma harakat berish, shnekli va oqimga to’lqinsimon yo’nalish beruvchi moslamalar yordamida amalga oshiriladi.
Bug’larni kondensatsiyalash jarayonida esa kondensat yupqa qatlamni turbulizator yoki qirralar yordamida buzish, maxsus qurilma orqali tomchisimon kondensatsiya hosil qilish, oqimga yoki issiqlik almashinish yuzasiga aylanma harakat berish usullari yordamida issiqlik jarayonini tezlatish mumkin. Issiqlik almashinish jarayonini tezlatish uchun faqat truba yuzasining samaradorlik ko’rsatkichi yetarli emas. Bundan tashqari issiqlik almashinish qurilmalarini yig’ish texnologiyasi, mustahkamligi, truba yuzasining ifloslanish darajasi, foydalanish xususiyatlari kabi ko’rsatkichlarga ahamiyat berish kerak.
Hozirgi paytda oqimni sun‘iy ravishda turbulizatsiya qilish usullari bilan konvektiv issiqlik almashinishni tezlatish eng samarador usul deb tan olingan.
Bunday qulay va samarali usullardan biri dumalatib zichlash orqali trubalarda sun‘iy g’adir-budirliklar hosil qilishdir (6.1-rasm) d D d h t D
6.1-rasm. Silliq (a) va dumalatib zichlashtirilgan (b) trubalarning bo’ylama kesimlari tasviri.
Issiqlik berish koeffitsienti devorning 1 m 2 yuzasidan suyuqlikka 1 s vaqt ichida, devor va suyuqliklar farqi 1 С bo’lganda, berilgan issiqlikning miqdorini bildiradi va u quyidagi o’lchov birligiga ega:
2 2 ) (
(6..3)
devor yuzasidan atrof muhitga yoki aksincha atrof muhitdan devorga issiqlik o’tishi intensivligini xarakterlaydi. Issiqlik berish koeffitsienti ko’pchilik faktorlarga: oqimning tezligiga w va zichligiga , uning qovushqoqligi , muhit issiqlik va fizik xossalariga, issiqlik sig’imi c , issiqlik o’tkazuvchanlik koeffitsiyenti , suyuqlikning hajmiy kengayish koefffitsiyenti , devorning shakli, o’lchami va uning g’adir- budirligiga bog’liq, ya‘ni: , , , , , , , , l c w f (6.4) Issiqlik berish koeffitsiyenti ko’pchilik faktorlarning funktsiyasi bo’lganligi uchun, bu koeffitsientni Nusseltning kriterial tenglamasidan topish mumkin:
l Nu (6.5)
xarakterlaydi; l -aniqlovchi geometrik o’lcham (trubalar uchun uning diametri), m;
-muhitning issiqlik o’tkazuvchanlik koeffitsienti, Vt /(mK).
Konvektiv issiqlik almashinishning kriterial tenglamasi umumiy holda quyidagi ko’rinishga ega:
...) ,
, (Re,
Pe Fo Gr f Nu
(6.6) Dumalatib zichlash usuli bilan olingan trubalar uchun issiqlik almashinish tezligi quyidagi ko’rsatkichlarga bog’liq:
) ,
, Pr,
(Re, D t D d D h f Nu (6.7)
bu yerda s d T T , temperatura faktori; D h / – dumalatib zichlashning o’lchovsiz diametri;
– dumalatib zichlashning o’lchovsiz qadami.
Bug’larni silliq trubali qurilmalarda kondensatsiyalash paytida, bug’ tarkibiga havo qo’shilib qolsa, issiqlik almashinishnig tezligi keskin ravishda kamayib ketadi. Lekin, kondensatorlardagi silliq trubalar, dumalatib zichlash usuli bilan olingan trubalar bilan almashtirilsa, issiqlik almashinish tezlashadi va bu jarayon ushbu funktsiya orqali ifodalanadi:
) , , , , , , Re (Re, P D t D t D d D h f Nu PL (6.8)
bu yerda ) / ( b x G G havo bug’ aralashmasidagi havoning miqdori, %; x G – havoning sarfi, kg/s; b G –bug’ning sarfi, kg/s; Р –qurilmadagi bosim, Pa; PL Re – kondensat yupqa qatlami oqimining Reynolds soni. Ре–Pekle kriteriysi, jarayonning gidrodinamik sharoiti va muhitning hossalarini belgilaydi. ;
c a
bu yerda a –temperatura o’tkazuvchanlik koeffitsiyenti, m 2 /s; Pr Prandtl kriteriysi suyuqlikning qovushoqlik va temperatura o’tkazuvchanlik hossalarining nisbatini ifoda qiladi.
a v v l w a l w Pe : Re Pr (6.9)
Reynolds kriteriysi oqimdagi inertsiya va ishqalanish kuchlarning nisbatini aniqlaydi.
v d w p d w Pe Re Re (6.10)
Fure kriteriysi noturg’un issiqlik jarayonlarida temperatura maydonining o’zgarish tezligi – muhitning o’lchami vaqt va kattaliklari – o’rtasidagi bog’liqlarni belgilaydi.
2
a Fo
(6.11)
zichliklarining farqi ta‘sirida hosil bo’lgan oqimning gidrodinamik rejimini ifodalaydi:
2 3 (6.12)
hajmiy kengayish koeffitsiyenti, K / 1 ; t devor va atrof muhit orasidagi temperaturalar farqi.
Issiqlik o’tkazishning har qanday holati uchun alohida kriterial tenglama mavjud.
Shunday qilib, oqimning har bir rejimi alohida kriterial tenglama bilan ifodalanadi. Turbulent rejimda
25 ,
43 , 0 8 , 0 Pr Pr Pr Re 023
, 0
s Nu
(6.13) Laminar rejimda: 25 , 0 1 , 0 43 , 0 33 , 0 Pr Pr Pr Re 17 , 0 g s Gr Nu (6.14) bu yerda
Pr -suyuqlikning o’rtacha temperaturasida hisoblanadi; d Pr -devorning o’rtacha temperaturasida hisoblanadi.
Kondensatsiyalanayotgan bug’ning issiqlik berish koeffitsiyenti kondensatsiyalanish kriteriysi orqali hisobga olinadi:
t C r K P
(6.15)
r -bug’lanish issiqligi, J/kg. Kondensatsiyalanish kriteriysi К isituvchi agentning agregat holati o’zgarishini xarakterlaydi.
va c lar isituvchi agentning o’rtacha temperaturasiga asosan beriladi.
Laboratoriya ishini bajarishdan maqsad – isituvchi agentdan trubaning devoriga yoki trubaning devoridan sovituvchi agentga issiqlik o’tganda issiqlik berish koeffitsiyentlarini aniqlash.
Ishni bajarish tartibi Quyidagi rasmda eksperimental qurilma sxemasi tasvirlangan. Qurilma naporli bak 19, “truba ichida truba” tipidagi issiqlik almashinish qurilmadan 12 va suv sarfini o’lchovchi asboblardan iborat. Isituvchi agent sifatida issiq suv ishlatiladi va u issiqlik almashinish qurilma trubasining ichki qismida yo’naltiriladi. Sovituvchi agent sifatida sovuq suv ishlatilib, u trubalar va qurilmaning ichki devori oralig’idagi bo’shliqda harakat qiladi. Issiqlik almashinish qurilmasida issiq va sovuq suv o’zaro qarama-qarshi yo’nalishda harakat qiladi.
6.2-rasm. Laboratoriya qurilmasining sxemasi. 1-9 termoparalar; 10-termoparalarni potentsiometrga ulaydigan qurilma; 11- potentsiometr; 12-issiqlik almashinish qurilmasi; 13,14-suv sarfini o’lchaydigan RS rotametri; 15-18-suv sarfini rostlovchi moslamalar; 19-bosim hosil qiluvchi idish; 20-suv balandligini ko’rsatuvchi naycha; 21-issiq suv beriladigan truba. Temperatura termoparalar yordamida o’lchanadi va ularning tartib raqami quyidagi jadvalda berilgan.
Termo-
paralar tartib
raqami
O’lchanayotgan temperatura Belgilani shi 1.
Issiq suv qurilmaga kirishdan oldin t 1 2. Issiq suv qurilmaga chiqqandan so’ng t 2
Sovuq suv qurilmaga kirishdan oldin t 3 4. Sovuq suv qurilmaga chiqqandan so’ng t 4
5. Ichki devor atrofidagi suvning temperaturasi t 5
Kichik truba ichki devorining temperaturasi t 6 7. Kichik truba tashqi devorining temperaturasi t 7
Katta trubaning ichki devori atrofidagi suyuqlik temperaturasi t 8 9. Bakdagi suvning temperaturasi t 9
Laboratoriya ishida issiqlik berish koeffitsiyentini aniqlash quyidagi tartibda olib boriladi: 1. Naporli bak 19 suv bilan to’ldiriladi va termopara 9 yordamida uning temperaturasi aniqlanadi. Buning uchun termoparalarni potentsiometrga ulaydigan qurilmani 0 (nol) holatiga qo’yiladi. 2. Sovuq suv berila boshlanadi. Uning sarfi rotametr 13 yordamida o’lchanadi. 3. So’ng issiq suv berib, uning sarfi, rotametr 14 yordamida o’lchanadi. 4. Hamma termoparalarning ko’rsatkichlari aniqlanadi va yozib olinadi. 5. Besh minut vaqt o’tgandan keyin qaytadan hamma termoparalar ko’rsatkichi aniqladi va yozib olinadi. 6. Sovuq yoki issiq suvning sarfi ko’paytiriladi va 4, 5 bandlardagi ishlar qaytariladi.
Tajriba ko’rsatkichlarini hisoblash Isituvchi agentdan devorga berilayotgan issiqlik miqdori quyidagi tenglamadan aniqlanadi:
) (
1 1 1 t t c G Q
(6.16) bu yerda 1
-isituvchi agentning sarfi, kg/s; 1
-o’rtacha temperaturadagi 2 2
' t t t r o isituvchi agentning issiqlik sig’imi. Tenglamadan Q ning qiymatini aniqlab, isituvchi agentdan truba djevori orasidagi tajribaviy issiqlik berish koeffitsiyenti 1 quyidagi formuladan topiladi:
) (
1 1 1 1 t t F Q (6.17) bu yerda 1
- truba devorining yuzasi, 2 1 193 , 0 m F . Isitilgan truba devoridan sovutuvchi agentga o’tayotgan issiqlik miqdori quyidagi formula yordamida aniqlanadi:
) ( 3 4 2 2 1
t c G Q (6.18) bu yerda 2
-sovutuvchi agent sarfi, kg/s; 2
-o’rtacha temperatura 2 4 3 '
t t r o dagi sovuq agentning issiqlik sig’imi, К kg J / . Truba devori va sovutuvchi agent orasidagi issiqlik berish koeffitsiyenti 2
) ( 3 4 2 2 2
t F Q (6.19) bu yerda 2
-ichki trubaning yuzasi, 2 1 139 , 0 m F . Issiqlik berish koeffitsienti qiymatini kriterial tenglamadan aniqlanadi:
25 ,
1 , 0 43 , 0 33 , 0 ) Pr Pr ( Pr Re 17 , 0 d s Gr Nu (6.20) d Re (6.21)
bu yerda -suyuqlikning tezligi, sekundli sarf tenglamasidan topiladi: F V с (6.22)
bu yerda s V -suyuqlikning hajmiy sarf miqdori, m/s; S -trubaning ko’ndalang kesimi, 4 / 2 d F . Trubalar ko’ndalang kesimi uchun , 021
, 0 ( 4 / 2 m d d F e
) 028
, 0
d e . Tegishli jadvaldan olinadi.
Pr (6.23)
bu yerda , ,
-o’rtacha temperaturadagi suyuqlikning issiqlik sig’imi, qovushoqligi va issiqlik o’tkazuvchanlik koeffitsientlari (tegishli jadvaldan olinadi).
t d g Gr e 2 3
(6.24) bu yerda -hajmiy kengayish koeffitsientining qiymati, tegishli jadvaldan olinadi; t -devor va atrof muhit orasidagi temperaturalar farqi; e d -truba
diametri; -suyuqlikning kinematik qovushoqligi (tegishli jadvaldan olinadi). 1 , 1 25 , 0 Pr / Pr d s
bu yerda d Pr -kriteriyni hisoblash uchun suyuqlikning fizik-kimyoviy kattaliklari devorning temperaturasi buyicha olinadi. Issiqlik o’xshashlik kriteriylarining qiymatlarini bilgan holdagina, Nusselt kriteriysini aniqlash mumkin. So’ngra,
koeffitsiyenti topiladi: d Nu (6.25) bu yerda -issiqlik o’tkazuvchanlik koeffitsiyenti (tegishli jadvaldan olinadi). So’ngra tajribaviy va hisobiy larning qiymatlari taqqoslab tajribaning xatosi % larda aniqlanadi. Hisobot jadvali
Suv sarfi Temperatura, С 1 tajr
2 tajr
3 tajr
4 tajr
5 tajr
hisob Issiq
Sovuq t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 t 7 t 8 t 9
m / 3
s m / 3
Nazorat savollari 1. Nyutonning sovutish qonuni. 2. Issiqlik berish koeffitsiyenti va uning turli faktorlarga bog’liqligi. 3. Issiqlik berishni hisoblash uchun kriterial tenglamalar: a) isituvchi agentning agregat holati o’zgarganda; b) isituvchi agentning agregat holati o’zgarmaganda.
1. N.R.Yusupbekov, H.S. Nurmuhamedov, P.R. Ismatullaev “Kimyo va oziq-ovqat sanoatlarning jarayon va qurilmalari fanidan hisoblar va misollar”. – Toshkent, Nisim, 1999.-351 b. 2. Z.Salimov, I.Tuychiev. “Ximiyaviy texnologiya protsesslari va apparatlari”. –Toshkent, O’qituvchi, 1987.-406 b. 3. K.F. Pavlov, P.G.Romankov, A.A.Noskov. “Primer i zadachi po kursu protsessov i apparatov ximicheskoy texnologii”. –L.:Ximiya, 1981. -575 s. 4. N.I. Gelperin «Osnovne protsess i apparat ximicheskoy texnologii». – M.: Ximiya, 1981. –kn.1. -410 s.
Download 322.32 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|