POLITECHNIKA WROCŁAWSKA INSTYTUT TECHNIKI CIEPLNEJ I MECHANIKI PŁYNÓW |
LABORATORIUM Z TERMODYNAMIKI |
Nr ćwiczenia:
18 |
WALDEMAR BINKOWSKI PAWEŁ JADŻYN ANDRZEJ AMROGOWICZ ADRIAN LESZCZYŃSKI |
Temat: WYZNACZENIE WSPÓŁCZYNNIKÓW PRZEJMOWANIA CIEPŁA DLA KONWEKCJI WYMUSZONEJ I NATURALNEJ |
Data wykonania ćwiczenia:
Wtorek 9.15-10.45 21.04.'97 |
Uwagi:
|
||
CEL ĆWICZENIA:
zarejestrowanie przebiegu temperatury walca w funkcji czasu , czyli krzywych grzania i chłodzenia
wyznaczenie współczynników przejmowania ciepła dla konwekcji wymuszonej i naturalnej
TABELE POMIAROWE
Krzywe koloru czerwonego na wykresie otrzymanym podczas ćwiczenia ,
dotyczą walca miedzianego , natomiast krzywe koloru niebieskiego - aluminiowego
tabele dla chłodzenia wymuszonego
należy dodać , że rejestrowanie zmian temperatury odbywało się przy posuwie 2,5 mm/s
walec miedziany
Lp
|
Δt [] |
Δtp [] |
Y
|
τ
[s] |
1 |
75,9 |
75,9 |
0 |
0 |
2 |
67,6 |
75,9 |
-0,16 |
8 |
3 |
60,0 |
75,9 |
-0,24 |
16 |
4 |
50,6 |
75,9 |
-0,33 |
26 |
5 |
42,4 |
75,9 |
-0,58 |
36 |
6 |
37,6 |
75,9 |
-0,70 |
44 |
7 |
31,8 |
75,9 |
-0,87 |
52 |
8 |
28,2 |
75,9 |
-0,99 |
60 |
9 |
25,9 |
75,9 |
-1,07 |
68 |
10 |
22,4 |
75,9 |
-1,22 |
76 |
11 |
16,5 |
75,9 |
-1,53 |
92 |
12 |
12,9 |
75,9 |
-1,77 |
108 |
13 |
10,6 |
75,9 |
-1,97 |
124 |
14 |
8,8 |
75,9 |
-2,15 |
140 |
walec aluminiowy
Lp
|
Δt [] |
Δtp [] |
Y
|
τ
[s] |
1 |
70,6 |
70,6 |
0 |
0 |
2 |
65,9 |
70,6 |
-0,07 |
8 |
3 |
57,6 |
70,6 |
-0,20 |
16 |
4 |
50,6 |
70,6 |
-0,33 |
26 |
5 |
43,5 |
70,6 |
-0,48 |
36 |
6 |
38,8 |
70,6 |
-0,60 |
44 |
7 |
34,1 |
70,6 |
-0,73 |
52 |
8 |
30,6 |
70,6 |
-0,84 |
60 |
9 |
27,1 |
70,6 |
-0,96 |
68 |
10 |
8,2 |
70,6 |
-2,15 |
140 |
b) tabele dla chłodzenia naturalnego
należy dodać , że rejestrowanie zmian temperatury odbywało się przy posuwie 0,25 mm/s
walec miedziany
Lp
|
Δt [] |
Δtp [] |
Y
|
τ
[s] |
1 |
77,6 |
77,6 |
0 |
0 |
2 |
62,4 |
77,6 |
-0,22 |
80 |
3 |
51,8 |
77,6 |
-0,40 |
160 |
4 |
41,1 |
77,6 |
-0,64 |
240 |
5 |
34,1 |
77,6 |
-0,82 |
320 |
6 |
28,2 |
77,6 |
-1,01 |
400 |
7 |
23,5 |
77,6 |
-1,19 |
480 |
8 |
20,0 |
77,6 |
-1,36 |
560 |
9 |
16,5 |
77,6 |
-1,55 |
640 |
10 |
14,1 |
77,6 |
-1,70 |
720 |
11 |
11,8 |
77,6 |
-1,88 |
800 |
12 |
10,6 |
77,6 |
-1,99 |
880 |
walec aluminiowy
Lp
|
Δt [] |
Δtp [] |
Y
|
τ
[s] |
1 |
75,3 |
75,3 |
0 |
0 |
2 |
57,6 |
75,3 |
-0,27 |
80 |
3 |
45,9 |
75,3 |
-0,50 |
160 |
4 |
36,5 |
75,3 |
-0,72 |
240 |
5 |
28,8 |
75,3 |
-0,96 |
320 |
6 |
23,5 |
75,3 |
-1,16 |
400 |
7 |
18,8 |
75,3 |
-1,39 |
480 |
8 |
15,3 |
75,3 |
-1,59 |
560 |
9 |
12,4 |
75,3 |
-1,80 |
640 |
10 |
10,6 |
75,3 |
-1,96 |
720 |
11 |
8,2 |
75,3 |
-2,21 |
800 |
12 |
7,1 |
75,3 |
|
880 |
3. PRZYKŁADOWE OBLICZENIA WIELKOŚCI W TABELACH
a) konwekcja wymuszona
dla walca miedzianego
np.: dla punktu 1
6,45 - odczyt dla pierwszego punktu z wykresu
chłodzenia otrzymanego podczas ćwiczenia
dla walca miedzianego
- temperatura (zmienna) walca
- temperatura początkowa walca (początek chłodzenia)
dla walca aluminiowego
np.: dla punktu 2
5,6 - odczyt dla pierwszego punktu z wykresu
chłodzenia otrzymanego podczas ćwiczenia
dla walca aluminiowego
konwekcja naturalna
dla walca miedzianego
np.: dla punktu 2
5,3 - odczyt dla drugiego punktu z wykresu
chłodzenia otrzymanego podczas ćwiczenia
dla walca miedzianego
dla walca aluminiowego
np.: dla punktu 2
4,9 - odczyt dla drugiego punktu z wykresu
chłodzenia otrzymanego podczas ćwiczenia
dla walca aluminiowego
WYKRESY
a) dla konwekcji wymuszonej
dla konwekcji naturalnej
5.OBLICZENIA WSPÓŁCZYNNIKÓW:
KIERUNKOWYCH OTRZYMANYCH PROSTYCH
PRZEJMOWANIA CIEPŁA
dla konwekcji wymuszonej:
współczynnik kierunkowy prostej przy chłodzeniu walca miedzianego
obliczenie dla punktu 8
współczynnik przejmowania ciepła przy chłodzeniu walca miedzianego
m. -masa walca
Cp - ciepło właściwe , dla miedzi =
F - pole powierzchni walca
ρ - gęstość właściwa , dla miedzi =
v - objętość walca
h - wys.walca = 0,02 m.
d - śred. walca = 0,01 m
współczynnik kierunkowy prostej przy chłodzeniu walca aluminiowego
obliczenie dla punktu 8
współczynnik przejmowania ciepła przy chłodzeniu walca aluminiowego
m. -masa walca
Cp - ciepło właściwe , dla aluminium =
F - pole powierzchni walca
ρ - gęstość właściwa , dla aluminium =
v - objętość walca
h - wys.walca = 0,02 m.
d - śred. walca = 0,01 m
dla konwekcji naturalnej
współczynnik kierunkowy prostej przy chłodzeniu walca miedzianego
obliczenie dla punktu 11
współczynnik przejmowania ciepła przy chłodzeniu walca miedzianego
m. -masa walca
Cp - ciepło właściwe , dla miedzi =
F - pole powierzchni walca
ρ - gęstość właściwa , dla miedzi =
v - objętość walca
h - wys.walca = 0,02 m.
d - śred. walca = 0,01 m
współczynnik kierunkowy prostej przy chłodzeniu walca aluminiowego
obliczenie dla punktu 11
współczynnik przejmowania ciepła przy chłodzeniu walca aluminiowego
m. -masa walca
Cp - ciepło właściwe , dla aluminium =
F - pole powierzchni walca
ρ - gęstość właściwa , dla aluminium =
v - objętość walca
h - wys.walca = 0,02 m.
d - śred. walca = 0,01 m
ZESTAWIENIE WYNIKÓW CZYLI OBLICZONYCH WSPÓŁCZYNNIKÓW
PRZEJMOWANIA CIEPŁA
KONWEKCJA WYMUSZONA |
KONWEKCJA NATURALNA |
MIEDŻ |
MIEDŻ |
ALUMINIUM |
ALUMINIUM |
WNIOSKI
Należy wspomnieć iż obliczenia i wykresy wykonaliśmy tylko dla chłodzenia , pomijając
grzanie , gdyż aby obliczyć interesujące nas wielkości zachodzące podczas nagrzewania
powinniśmy mieć daną temperaturę nagrzewającego walec powietrza , niestety
nie prowadziliśmy takowych pomiarów
Z otrzymanych współczynników przejmowania ciepła dla konwekcji wymuszonej
i naturalnej widać , że miedź oddaje dużo szybciej ciepło , czy to przy wymuszeniu czy naturalnie i choć nie badaliśmy procesów zachodzących podczas grzania w obydwu walcach , to z wykresów otrzymanych podczas ćwiczenia możemy stwierdzić iż miedź jest lepszym przewodnikiem od aluminium