Sprawozdanie z ćwiczeń

Inżynieria procesowa

Wyznaczanie współczynnika przenikania ciepła

I. Schemat układu pomiarowego

II. Dane wymiennika i układu pomiarowego

III. Obliczenia

1. Gęstość, lepkość i ciepło właściwe powietrza w temp. 26,3˚C i wody w 47,3˚C

Wyróżnik	Powietrze		Woda
		20˚C	30˚C	45˚C	50˚C
ρ	1,164	1,127	990,2	988,1
η	1,824 · 10^-5	1,868 · 10^-5	0,6051 · 10^-3	0,5551 · 10^-3
c	1 012	1 013	4176	4178

Interpolacja gęstości dla powietrza dla temperatury 26,3˚C:

1,164 - 1,127 = 0,037

0,037 - 10˚C

x - 1˚C

x = 0,0037

0,0037 - 1˚C

x - 6,3˚C

x = 0,02331

1,164 - 0,02331 = 1,141

Analogicznie interpolowano gęstość wody dla temp. 47,3˚C oraz lepkość i ciepło właściwe wody i powietrza w danych temperaturach i otrzymano:

Wyróżnik	Powietrze 26,3˚C	Woda 47,3˚C
ρ	1,141	989,2
η	1,852 · 10^-5	0,5821 · 10^-3
c	1 012,63	4 176,92

2. Współczynnik poprawkowy ε dla prądu krzyżowego

gdzie:

- wartość ochłodzenia wody [˚C],

- wartość ogrzania powietrza [˚C],

- różnica temperatur wody na wlocie i powietrza na wlocie [˚C].

Odczytana z tabeli wartość poprawki ε w prądzie krzyżowym wynosi 0,990.

3. Średnia logarytmiczna różnica temperatur Δt_m w prądzie krzyżowym

Dla przeciwprądu:

gdzie:

- średnia wartość różnicy temperatur powietrza i wody na wylocie [˚C],

- różnica temperatur wody na wlocie i powietrza na wylocie [˚C],

- różnica temperatur wody na wylocie i powietrza na wlocie [˚C],

[˚C]

Dla prądu krzyżowego z uwzględnieniem poprawki ε:

[˚C]

4. Maksymalna prędkość przepływu powietrza

mmH₂O = 60,9 Pa

1 mmH₂O - 9,80665 Pa

6,21 mmH₂O - x

x = 6,21 · 9,80665

x = 60,9 Pa

gdzie:

- prędkość maksymalna przepływu powietrza w rurociągu [m/s],

- maksymalne ciśnienie dynamiczne przepływu powietrza [Pa],

- gęstość powietrza w temp. 26,3˚C [kg/m³].

5. Liczba Reynoldsa i logRe

gdzie:

ρ_p - gęstość powietrza w w temp. 26,3˚C [kg/m³],

d - średnica króćca wylotowego powietrza [m],

- prędkość maksymalna przepływu powietrza w rurociągu [m/s],

η_p - lepkość dynamiczna powietrza w temp. 26,3˚C [kg/m · s].

473

logRe = log200 473 = 5,3

6. Średnia prędkość przepływu powietrza

Na podstawie wykresu
:

7. Masowe natężenie przepływu wody

8. Masowe natężenie przepływu powietrza

gdzie:

- objętościowe natężenie przepływu powietrza [m³/s],

S - powierzchnia przekroju rurociągu [m²],

- średnia prędkość przepływu powietrza[m/s].

d - średnica rurociągu [m]

9. Ilość ciepła oddanego przez wodę

gdzie:

- ilość ciepła oddanego przez wodę
,

- masowe natężenie przepływu wody
,

- ciepło właściwe wody w temp. 47,3˚C
,

- temperatura wody na wlocie [˚C],

- temperatura wody na wylocie [˚C].

2807

10. Ilość ciepła pobranego przez powietrze

gdzie:

- ilość ciepła pobranego przez powietrze
,

- masowe natężenie przepływu powietrza
,

- ciepło właściwe powietrza w temp. 26,3˚C
,

- temperatura powietrza na wylocie [˚C],

- temperatura powietrza na wlocie [˚C].

2989

11. Współczynnik przenikania ciepła

gdzie:

K - współczynnik przenikania ciepła
,

A - powierzchnia wymiany ciepła [m²],

- średnia wartość różnicy temperatur powietrza i wody na wylocie [˚C].

IV. Tabela wyników pomiarów i obliczeń

V. Wniosek

Stosowany wymiennik przeponowy charakteryzował się wysokim współczynnikiem przenikania ciepła, gdyż przepony były metalowe.

2

---