Nazwisko i imię:
AGH Buchcic Piotr
Laboratorium Grzejnictwa Elektrycznego
Wydział: Rok: Rok Kierunek: Grupa:
EAIiIB 2013/2014 Studiów: Elektrotechnika 18 00
III
Temat Ćwiczenia: Nagrzewanie mikrofalowe.
Data wykonania: Data Ocena:
18 03 2014r. zaliczenia:
1. Schemat mikrofalówki:
2. Dane znamionowe:
Napięcie zasilające [V] 230
Częstotliwość napięcia zasilającego f [Hz] 50
Max moc pobierana z sieci P1 [W] 1300
Max moc użyteczna P2 [W] 65
Zakres częstotliwości mikrofalowej f [MHz] 2,4
3. Badanie sposobu regulacji wielkości mocy mikrofalówki:
Moc średnia została wyliczona ze wzoru:
1
= ( " + " )
ś
Magnetron Magnetron Czas cyklu
Nastawa Moc średnia Psr
załączony wyłączony pracy
Czas tz Moc Pz MocPw
Czas tw[s] T[s] [W]
[s] [W] [W]
Slowdefrost 5,5 1300 26,65 40 32,15 255,55
Slowcook-
13,8 1300 17,7 40 31,5 592
defrost
Fast cook-
31,15 1300 0 40 31,15 1300
defrost
4. Badanie przestrzennego rozkładu mocy dla małego wsadu:
Nagrzewanie wsadu odbywało się w czasie 30s. Dla każdej z poniższych konfiguracji umieszczenia.
Pomiar temperatury został dokonany przed i po nagrzaniu.
Pozycje umieszczania wsadu wewnątrz mikrofalówki:
13 23 33
12 22 32
11 21 31
Do obliczeń wykorzystano poniższe dane i wzory:
Materiał
Woda Szkło Kasza Piasek
Ciepło właściwe
4190 670 1850 700
J/kg
Ilość ciepła: = ( - )
Moc wsadu: =
Gdzie: m- masa, - ciepło właściwe, - temperatura końcowa, - temperatura początkowa
Masa szkła  80g, masa wody  180g, razem  260g
Przykładowe obliczenia dla małego wsadu (1 szklanka):
( )
= 0,08 " 670 43 - 25 = 964,8
( )
( )
= 0,18 " 4190 43 - 25 = 13575,6
( )
1290,4 + 18100,8
= = 484,68
30
Pozycja wsadu Temperatura Ilość ciepła
Moc we
(1 szklanka z
początkowa końcowa dla szkła dla wody
wsadzie na
wodą)
tP[�C] tk[�C] Q1[J] Q2[J]
danej pozycji
P[W]
11 23 47
964,8 13575,6 484,68
12 24 45
1125,6 15838,2 565,46
13 25 43
857,6 12067,2 430,827
21 47 60
1125,6 15838,2 565,46
22 45 68
1232,8 17346,6 619,313
23 43 63
804 11313 403,9
31 60 75
1286,4 18100,8 646,24
32 68 83
696,8 9804,6 350,047
33 63 80
804 11313 403,9
Przykładowe obliczenia dla dużego wsadu (4 szklanki):
Uśrednienie temperatur z 4 szklanek dla pozycji 11 :
----------- Szklanka 1 Szklanka 2 Szklanka 3 Szklanka 4 Średnia
Tpocz [�C] 24 24 25 24 24,25
Tkońc [�C] 50 53 53 58 53,5
( )
= 0,32 " 670 53,5 - 24,25 = 6217,6
( )
( )
= 0,72 " 4190 53,5 - 24,25 = 87487,2
( )
1567,8 + 22060,35
= = 780,87
120
Moc we
Temperatura Ilość ciepła
Masa wsadzie
Pozycja
Masa Masa
wsadu na danej pozycji
wsadu:
dla szkła dla wody
początkow końcowa
szkła wody
P [W]
[g] Q2 [J]
Q1 [J]
a tp [�C] tk [�C]
[g] [g]
11
0,32 0,72 1,04 24,5 53,5 6217,6 87487,2 780,87
12
0,32 0,72 1,04 53,5 77 5038,4 70894,8 632,78
13
0,32 0,72 1,04 26,5 54 5896 82962 740,48
21
0,32 0,72 1,04 54 77,5 5038,4 70894,8 632,78
22
0,32 0,72 1,04 17 50,5 7182,4 101063 902,04
23
0,32 0,72 1,04 50,5 72 4609,6 64861,2 578,92
31
0,32 0,72 1,04 28,5 57 6110,4 85978,8 767,41
32
0,32 0,72 1,04 57 79 4716,8 66369,6 592,39
33
0,32 0,72 1,04 15,5 49 7182,4 101063 902,04
Sumaryczna moc
Moc urządzenia 6529,72
Czas pracy wsadu
[W]
[W]
1300 [s] 120
5. Badanie sprawności kuchenki w zależności od wielkości wsadu:
Podczas pracy kuchenki na pełnej mocy przy czasie 90s dokonano pomiarów nagrzewania
się: A) 1/3, B) 1, C) 3, D) 6, E) 9 szklanek wody. Przed pomiarem zmierzono średnią
temperaturę wsadu. W trakcie nagrzewania zmierzyliśmy moc kuchenki, po nagrzaniu
średnią temperaturę wsadu. Obliczono przyrosty temperatur i moc wydzieloną we wsadzie,
wyznaczono sprawność ze wzoru:
= 100 [%]
Wsad Masa Temperatura Ciepło Moc Sprawność
Szkła Wody Początkowa Końcowa Szkła Wody
m1 [kg] m2[kg] tp [�C] tk [�C] Q1[J] Q2[J] P [W] � [%]
452,23
A
0,08 0,09 28 91 3376,8 23757,3 34,79
5
B
0,08 0,18 30 69 2090,4 29413,8 525,07 40,39
C
0,24 0,54 29 52 3698,4 52039,8 928,97 71,46
1050,1
D
0,48 1,08 29 42 4180,8 58827,6 80,78
4
1217,4
E
0,72 1,72 41 50,5 4582,8 68464,6 93,65
6
Sprawność w funkcji masy wsadu
100,00
90,00
80,00
70,00
60,00
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
Masa wsadu [ Kg]
6. Badanie nagrzewania się różnych materiałów:
Dla maksymalnej mocy grzania i czasu 90s umieszczono w mikrofalówce kolejno szklankę z
wodą, kaszą i suchym piaskiem. Zmierzono ich temperaturę przed i po nagrzewaniu.
Obliczono przyrosty temperatur, moc wydzieloną we wsadzie i sprawność.
Wsad Masa Temperatura Ciepło Moc Sprawność
Szkła Substancji Początkowa Końcowa Szkła Wody
m1 [g] m2 [g] tP [�C] tk [�C] Q1[J] Q2[J] P [W] n [%]
woda 0,08 0,18 35 92 3055,2 42989,4 511,61 39,35
kasza 0,08 0,135 26 139 6056,8 28221,8 380,87 29,30
piasek 0,08 0,371 22 52 1608 7791 104,43 8,03
7. Wnioski:
Poprzez zmianę nastawy mocy mikrofalówki zmienia się czas działania magnetronu.
Dla rozkładu pól mikrofalówki, można stwierdzić, że najlepsze warunki do nagrzewania są
gdy wsad ustawimy na środku mikrofalówki.
Najwyższa sprawność ma miejsce przy największym wsadzie.
Moc podtrzymania nie zmienia się podczas zmiany nastawy mikrofalówki i jest identyczna
dla każdego zakresu.
Największą zmianę temperatury uzyskano podczas nagrzewania kaszy, a najmniejszą dla
piasku.
Sprawność [%]