Опис дослідної установки та принцип її роботи

На рис.12 показана схема експериментальної установки для визначення коефіцієнта теплопередачі у випарнику.

Гріюча (первинна) пара надходить із парового котла (на схемі не показаний) через сепаратор 6 у гріючу камеру 10 випарника. Тиск пари регулюється вентилем 11 і вимірюється манометром 12.

Гріюча камера випарника складається із циліндричної обичайки 8, до неї приварені дві трубні решітки 5 і 15, у які впаяні кип¢ятильні трубки 13 і центральна циркуляційна труба 14, що утворюють поверхню нагріву випарника, технічна характеристика якої наведена на стенді.

Перед дослідами випарник заповнюють водою із водопроводу або із збірника конденсату 18. Для зливання води служить вентиль 3. Рівень води у випарнику задається керівником і контролюється за водомірним склом 9.

Первинна пара надходить у міжтрубний простір гріючої камери і конденсується на поверхні трубок, віддаючи теплоту фазового перетворення воді, яка заповнює усі кип¢ятильні трубки, циркуляційну трубу і підтрубний простір 4 між нижньою трубною решіткою та днищем випарника. За рахунок цієї теплоти вода у трубках кипить і пароводяна суміш піднімається у надтрубний (сепараційний) простір. Тут вода відокремлюється від пари і циркуляційною трубою опускається у під-трубний простір, звідки знову надходить у трубки. Таким чином, у випарнику виникає безперервний природний рух пароводяної суміші. Цей рух зумовлений різницею густин пароводяної суміші у кип¢ятильних трубах і в циркуляційній трубі. Густина пароводяної суміші у циркуляційній трубі більша ніж у кип¢тильних трубах, що пов¢язано з різним паровмістом.

Конденсат гріючої пари, що утворюється на поверхні трубок, стікає на нижню трубну решітку і по трубі 22 відводиться у вимірник конденсату 27 Рис.2. Конденсат, що утворюється на стінках гріючої камери, стікає у простір між стінками і стаканом 7, звідки через вентиль 2 відводиться у дренаж.

Вимірник конденсату 27 являє собою циліндричний стакан, який для запобігання теплообміну з навколишнім середовищем поміщений у парову оболонку 28, сполучену з гріючою камерою трубкою 23. Температура всередині і зовні вимірника однакова, що виключає можливість конденсації у ньому пари. Трубка 23 забезпечує також вільне відведення конденсату із гріючої камери. Конденсат періодично зливається із вимірника і парової оболонки через вентилі 30 і 31.

Гази, що не конденсуються, відводяться із гріючої камери разом з частиною пари через вентиль 24.

Вторинна пара, що утворюється під час кипіння води, підіймається у надтрубному просторі, проходить через сепаратор 17 і відводиться у конденсатор 19. Тиск вторинної пари вимірюється манометром 16.

У конденсаторі пара конденсується на зовнішній поверхні змійовика, через який проходить холодна вода з водопроводу. Витрату води регулюють вентилем 21. Гази, що не конденсуються, відводяться із конденсатора через вентиль 26. Конденсат стікає у вимірник об¢єму конденсату вторинної пари 29. Температура конденсату вимірюється термометром 25. Із вимірника і парової оболонки конденсат періодично зливається через вентилі 33 і 32 у дренажну трубу 34.

Рис.12

 

Порядок проведення дослідів

1. Отримати у керівника завдання.

2. Ознайомитись з вимірювальними приладами та визначити ціну поділки шкали кожного з них.

3. За допомогою вентиля 20 або 35 заповнити випарник водою до рівня, заданого керівником. Під час дослідів рівень потрібно підтримувати постійним, добавляючи воду у випарник.

4. Відкрити вентиль 21 для подачі охолодної води у конденсатор вторинної пари.

5. Відкрити вентиль 11 для подачі гріючої пари у випарник і встановити тиск пари, що відповідає першому режиму роботи. Під час дослідів тиск треба підтримувати сталим.

6. Продути через вентиль 1 сепаратор 6. Продувку закінчити, коли із дренажної трубки 34 з¢явиться пара.

7. Аналогічно продути гріючу камеру та парову оболонку вимірника 27 за допомогою вентилів 2 та 30.

8. Відкрити на ¼ оберта вентилі 24 та 26 для видалення із гріючої камери 10 та із конденсатора 19 газів, що не конденсуються. Видалення газів проводити перед кожним дослідом.

9. Злити конденсат із вимірників 27 та 29, для чого відкрити вентилі 31 та 33.

10. Закрити вентилі 31 та 33, і коли у вимірниках з¢явиться конденсат, увімкнути секундомір, одночасно записавши у журнал спостережень початковий об¢єм конденсату у кожному вимірнику.

11. Після закінчення часу першого досліду (задається керівником) записати кінцевий об¢єм конденсату. Об¢єм конденсату, який утворився за час досліду у см³, визначається як різниця між кінцевим та початковим об¢ємами конденсату у вимірнику.

12. Якщо вимірники не заповнені конденсатом, дослід повторити, не зливаючи його. В іншому випадку злити конденсат із вимірників і, не змінюючи режим, повторити дослід. У процесі кожного досліду записувати у журнал спостережень тиск гріючої пари за манометром 12, тиск вторинної пари за манометром 16 і температуру конденсату вторинної пари у вимірнику 29 – за термометром 25.

13. Аналогічно провести досліди за інших режимів, змінивши тиск гріючої пари.

14. Після закінчення останнього досліду:

а) закрити вентиль 11 для припинення подачі пари у випарник;

б) закрити вентиль 21 для припинення подачі води у конденсатор;

в) злити конденсат із вимірників;

г) приступити до обробки результатів дослідів.