Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции г. Белгород, 11 июня 2020 г

36 
Рис. 2. Общий вид лабораторной экспериментальной установки
по исследованию параметров МТ с ТАМФП 
В состав установки также входят верхняя теплоизолированная, как наружный 
корпус МТ емкость объемом 0,80 л и в нижняя (сосуд Дьюара), объемом 1,00 л. Под 
верхней емкостью имеется также устройство для регулирования расхода, контроли-
руемого по углу поворота рукоятки от α = 90ᵒ (закрат) до α = 0ᵒ (полностью открыт) 
шарового крана. Верхняя емкость и сосуд Дьюара присоединены к змеевику дюри-
товым шлангом общей длиной l
1
= 1,51 м и внутренним диаметром d
1
= 6,2 мм, со-
ответствующим наружному диаметру d
1
= 6,2 мм змеевикокого теплообменника. 
В этой экспериментальной установке осуществлялось перетекание воды через 
дюритовый шланг длиной l
1
= 1,51 м, внутренним d
1
= 6,2 мм и медный змеевик 
длиной l
2
= 3,14 м, внутренним диаметром d
2
= 5,2 мм МТГ из верхней теплоизоли-
рованой емкости в нижнюю (сосуд Дьюара). Были проведены гидравлические испы-
тания, при которых экспериментально определялся массовый расход воды по
формуле 
𝑚
в 
=
𝑉
в
𝜌
в
𝜏
, кг/с 
(1) 
где 𝑉
в
– объем перетекающей воды, м
3
; 
𝜌
в
− плотность воды, кг/м
3
; 
𝜏 − время пере-
текания воды, с. 
Результаты гидравлических испытаний при среднем геометрическом напоре 
Н = 0,66 м показывают, что при повышении температуры воды с 20,6 ᵒС до 82,9 ᵒС 
массовый расход воды увеличится с 𝑚
в 
= 1,10*10
-2
кг/с до 1,36*10
-2
кг/с, что объяс-
няется соответствующим уменьшением вязкости воды. За счет изменения степени 
открытия шарового крана, контролируемого по углу поворота рукоятки от 85ᵒ до 0ᵒ 

37 
массовый расход изменялся от 𝑚
в
𝑚𝑖𝑛
= 5,95*10
-3
кг/с до 
𝑚
в
𝑚𝑎𝑥
=13,6*10
-3
кг/с при 
температуре холодной воды t
хв
= 20,0 ᵒС. 
Были также определены значения кинематического коэффициента вязкости 
автомобильного масла марки 10W-40. Эксперименты проводились методом Пинке-
вича путем замера времени истечения масла при из верхнего резервуара в нижний 
при напоре 2,04 м через шланг длиной l
3
= 2,14 м. Из формулы Пуазейля выражался 
кинематический коэффициент вязкости масла ν
м
. При повышении температуры от
t
м
= 26,0 ᵒС до 70,0 ᵒС коэффициент вязкости снижался от ν
м
=3,49*10
-5 
м
2
/с до 
1,15*10
-5 
м
2
/с.
В ряде работ показано [2, 6], что тепловая мощность МТГ, т.е. количество 
тепла выделяемого МТГ в единицу времени через внутренний корпус теплогенера-
тора может быть определена по формуле 
𝑄
мт
= 0,125 𝐾
мт
𝜌
вж
𝑛
мт
3
𝐷
мт
5
(
𝐻
мт
𝐷
мт
), Вт,
(2) 
где 𝜌
вж
– плотность высоковязкой жидкости, кг/м
3
; 
𝑛
мт
 – частота вращения вала 
МТГ, об/с; 𝐻
мт
, 𝐷
мт
– высота и диаметр корпуса МТГ, м; 
𝐾
мт
– конструктивный ко-
эффициент, с
-1
.
Коэффициент 𝐾
мт
может быть определен по формуле 
𝐾
мт
=
𝜋
3
𝜈
вж
4(𝑎+𝑏)𝑎
, c
-1
,
(3) 
где 𝜈
вж
– кинематическая вязкость ВЖ, завиящая от температуры, м
2
/с; 𝑎, 𝑏 – рассто-
яние между дисками и их толщина; м. 
Тепловая мощность МТГ, используемая для подогрева теплоносителя при 
квазистационарном процессе после того, как весь МФП расплавится
𝑄
мт
= 𝑚
в 
𝐶
в
(𝑡
гв
− 𝑡
хв
) + 𝑘
мфп
𝐹
нк
(𝑡
фп
− 𝑡
нв
) , 
(4) 
где 𝑚
в 
– массовый расход теплоносителя, кг/с; 
𝐶
в
– удельная теплоемкость воды, 
Дж/кг*К; 𝑡
гв
и 𝑡
хв
– температуры горячей и холодной воды, К; 
𝑘
мфп
− коэффициент 
теплопередачи от МФП к наружному воздуху, Вт/м
2
*К; 𝐹
нк
– площадь наружного 
корпуса,м
2
; 
𝑡
фп
и 𝑡
нв
– температуры фазового перехода (плавления и кристаллиа-
ции) и наружного воздуха, ᵒС. 
Из формулы (4) может быть определена температура горячей воды 𝑡
гв
на вы-
ходе из МТГ с ТАФП 
𝑡
гв
=
𝑄
мт
− 𝑘
мфп
𝐹
нк
(𝑡
фп
−𝑡
нв
) 
𝑚
в 
𝐶
в
+ 𝑡
хв
(5)
Результаты численного моделирования основных параметров МТГ с ТАФП 
по формулам (2), (3) и (5) приведены в таблице.
Таблица

жүктеу/скачать 6.35 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: