Sprawozdanie
Laboratorium Wymiany Ciepła
Temat: Badanie wymiany ciepła w wymienniku typu  rura w rurze
1. Opis i schemat układu pomiarowego
W omawianym doświadczeniu badaliśmy proces wymiany ciepła w warunkach
konwekcji wymuszonej w przewodzie o przekroju kołowym, oraz wymiany ciepła przy
skraplaniu w przestrzeni pierścieniowej wokół rury poziomej. W celu doprowadzenia
stanowiska (Rys. 5.1.) do stanu ustalonego, dla zadanego wydatku czynnika zimnego
przeprowadziliśmy czynności regulacyjne na następujących obiektach:
- zawór (20) regulujący wydatek wody doprowadzanej do chłodnicy (19),
- suwak autotransformatora (13) zasilajÄ…cego przegrzewacz pary,
- zawór (21) i upust regulujący wydatek pary kierowany do wymiennika,
- zawór (22) regulujący wydatek wody zasilającej destylarkę.
Stan ustalony najskuteczniej osiągnęliśmy dostosowując wydatek wody chłodzącej
podawanej do chłodnicy (umieszczonej w ultratermostacie) do aktualnej mocy cieplnej całej
instalacji stanowiska.
W trakcie doświadczenia uzupełnialiśmy z sieci poziom wody w destylarce za pomocą
systemu przelewów (16), stosownie do wskazań wodowskazu (17) zainstalowanego na
destylarce, zapewniając w ten sposób zalanie wszystkich trzech grzałek elektrycznych (18)
destylarki. Nadmiar wody w destylarce był zrzucany przez przelew do sieci kanalizacyjnej.
1  płaszcz stalowy, który został zaizolowany, 2  rurka miedziana, 3  termostat, 4  zawór
regulacyjny natężenia przepływu, 5  pomiar temperatury na wejściu, 6  pomiar temperatury
na wyjściu, 7  woltomierz cyfrowy, 8  przełącznik siedmiopozycyjny, 9  termos, 10 
zbiornik pomiarowy, 11  zawór trójdrogowy, 12  przegrzewacz, 13  zasilanie
autotransformatora, 14  manometr, 15  temperatura pary, 16  system przelewów, 17 
wodowskaz, 18  grzałki, 19  chłodnica, 20, 21, 22  zawory, 23  naczynie pomiarowe, 24
 zawór odcinający.
2. Otrzymane wyniki pomiarów:
Wykres 1. Strumień ciepła na długości wymiennika
Wykres 2. Współczynnik przejmowania ciepła po stronie wody i po stronie pary na długości wymiennika
Wykres 3. Rozkład temperatury ścianki po stronie wody na długości wymiennika
aw(L)- współczynnik przejmowania ciepła po stronie wody
ap(L)-współczynik przejmowania ciepła po stronie pary
Wykres 4. Rozkład temperatury ścianki po stronie pary na długości wymiennika
4. Obliczanie współczynnika przejmowania ciepła po stronie wody
Dane:
- średnica wewnętrzna rury: d =8mm
w
- temperatura ścianki po stronie wody: T =89, 63oC (wartość średnia)
sw
T0 + T7
Tf = = 35,09°C
2
Parametry wody dla T :
f
W
 = 0,625
f
mK
m2
½ = 0,73Å"10-6
f
s
Prf = 5,011
Prw = 1,95
Liczba Reynoldsa:
w Å" dw
Re = = 4796,71
½
f
K =16,5
0
Liczba Nusselta:
Prf 0,25
ëÅ‚ öÅ‚
ìÅ‚ ÷Å‚
Nu = K0 Prw 0,43ìÅ‚ ÷Å‚ = 27,84
Prw
íÅ‚ Å‚Å‚
I z tego otrzymujemy:
Nu Å" w W
Ä…w = = 2366,41
dw m2K
Wartość współczynnika przejmowania ciepła po stronie wody wg wyliczeń komputerowych
wyniosła ąw
=4317,48 W/m2K, a wg wyliczeń za pomocą równań Newtona dla procesu
przejmowania ciepła od strony pary otrzymaliśmy ąw
=2366,41 W/ m2K. Widać zatem ,że
wartości wyliczone przez komputer i za pomocą wzorów kryterialnych są zbliżone do siebie.
5. Wnioski
Dwoma sposobami (za pomocą programu komputerowego korzystającego z równań
kryterialnych oraz równań Newtona dla procesu przejmowania ciepła od strony pary, w
zakresie w którym możliwe było dokonanie porównania wyników), otrzymaliśmy zbliżone
wartości współczynnika wymiany ciepła ze strony wody ąw
. Na niezgodność główny wpływ
miały poczynione przybliżenia stosowane we wzorach kryterialnych oraz pozostałych
równaniach służących do wyliczenia współczynnika wymiany ciepła. Powodem, dla którego
nie możliwe było uściślenie wzorów, a przez to wartości, była nie znajomość dokładnych
parametrów fizycznych wody. Kolejnym czynnikiem wpływającym na dokładność wyników
były pomiary oraz dokładność przeprowadzonych badań.
Skład: