Nr ćw. 13	Zespół C	Temat ćwiczenia Wyznaczanie współczynników wnikania ciepła w przepływie wymuszonym.		Data oddania 06.01.2004.
Data wykonania 25.11.2003.		Imię i Nazwisko Rafał Łakomy Robert Ławro	Prowadząca mgr inż. Justyna Sadowska

1. Wprowadzenie.

Procesy wymiany ciepła można prowadzić przez bezpośredni kontakt nośników ciepła lub przez ściankę rozdzielającą czynniki. W aparaturze procesowej najczęściej stosuje się drugi sposób wymiany ciepła, zabezpieczający przed mieszaniem się czynników. Powierzchnię ścianki rozdzielającej nazywamy powierzchnią wymiany ciepła. Ze względu na przebieg procesu w czasie procesy wymiany ciepła dzielimy na ustalone i nieustalone. Procesy ustalone odpowiadają ciągłej pracy wymienników, przy której rozkład temperatury jest tylko funkcją współrzędnych przestrzennych. Procesy nieustalone przebiegają w wymiennikach o działaniu okresowym oraz podczas rozruchu i zatrzymywania aparatów o działaniu ciągłym.

Wymiana ciepła pomiędzy jednym a drugim ciałem może odbywać się przez przewodzenie, wnikanie i promieniowanie.

Przewodzenie ciepła jako jedyny mechanizm przenoszenia ciepła występuje w ciałach stałych.

Proces przenikania ciepła przez ściankę złożony jest z procesu wnikania ciepła od czynnika A do ścianki, przewodzenia przez ściankę i wnikania ciepła od ścianki do czynnika B.

Przenikanie ciepła opisuje zależność:

Q = k*F*ΔT_m

Gdzie:

• k jest średnim współczynnikiem przenikania ciepła.

• F jest powierzchnią wymiany ciepła

• ΔT_m moduł napędowy procesu,

• Q - ilość wymienionego ciepła.

Celem ćwiczenia jest wyznaczanie współczynnika wnikania ciepła od ścianki oraz zbadanie zależności tego współczynnika od charakterystycznych wielkości procesowych.

W skład zestawu badawczego wchodzą : ultratermostaty U-15, wymiennik ciepła typu rura w rurze, rotametry typu LD i termometry. Czynnikiem chłodzącym jest woda pobierana z sieci wodociągowej. Obieg czynnika gorącego jest zamknięty i przebiega przez układ termostatów służący do stabilizacji temperatury wlotowej czynnika do aparatu.

2. Obliczenia

Lp.	TA1 [K]	T A2 [K]	ΔTA [K]	TB1 [K]	TB2 [K]	ΔTB [K]	ΔTm	VA [dm^3 /s]	VB [dm^3 /s]
1	313,5	302	11,5	296,9	296	0,9	16,91004	0,05555556	0,05555556
2	313,5	300,3	13,2	293,3	292,8	0,5	17,91782	0,05555556	0,08333333
3	313,4	300	13,4	290,2	289	1,2	18,2341	0,05555556	0,11111111
4	313,4	299,9	13,5	287,7	286,8	0,9	18,61737	0,05555556	0,13888889
5	313,4	299,8	13,6	287,3	286,2	1,1	18,7892	0,05555556	0,16666667
1	313,5	300	13,5	289	286,3	2,7	19,34077	0,05555556	0,05555556
2	313,5	299,6	13,9	288,2	286,2	2	19,57055	0,05555556	0,08333333
3	313,5	300	13,5	287,7	286,2	1,5	19,44549	0,05555556	0,11111111
4	313,5	299,8	13,7	286,9	286,2	0,7	19,52292	0,05555556	0,13888889
5	313,5	299,5	14	287,5	286,2	1,3	19,49985	0,05555556	0,16666667
1	313,5	300,9	12,6	288,9	286,2	2,7	19,38254	0,05555556	0,05555556
2	313,5	300,8	12,7	288	286	2	19,44693	0,05555556	0,08333333
3	313,5	300,5	13	287,4	286	1,4	19,38284	0,05555556	0,11111111
4	313,5	300,2	13,3	287,1	286	1,1	19,56337	0,05555556	0,13888889
5	313,5	299,8	13,7	286,9	286	0,9	19,37229	0,05555556	0,16666667

Powierzchnia wymiany ciepła F = 0,066 [m²]

Rodzaj czynnika chłodzącego - woda

Rodzaj przepływu - burzliwy

Lp.	GA	GB	QA	QB	Qstr	k	ReA	PrA	NuA	αA	αB
1	55,55556	55,55556	3032,871	701,2883	2331,583	2089,114	12809,25	5,445918	77,7207	3,202093	6,228704
2	55,55556	83,33333	3126,19	596,0951	2530,095	2139,477	12809,25	5,445918	77,7207	3,202093	6,698862
3	55,55556	111,1111	3219,509	374,0204	2845,489	2364,441	12809,25	5,445918	77,7207	3,202093	9,541249
4	55,55556	138,8889	3289,499	233,7628	3055,736	2486,873	12809,25	5,445918	77,7207	3,202093	11,90667
5	55,55556	166,6667	3382,818	70,12883	3312,689	2671,335	12809,25	5,445918	77,7207	3,202093	17,78731
1	55,55556	55,55556	3102,86	561,0307	2541,83	1991,263	12809,25	5,445918	77,7207	3,202093	5,432745
2	55,55556	83,33333	3172,85	666,2239	2506,626	1940,629	12809,25	5,445918	77,7207	3,202093	5,071712
3	55,55556	111,1111	3266,169	748,0409	2518,128	1962,072	12809,25	5,445918	77,7207	3,202093	5,220831
4	55,55556	138,8889	3312,828	642,8476	2669,981	2072,141	12809,25	5,445918	77,7207	3,202093	6,080217
5	55,55556	166,6667	3359,488	771,4172	2588,071	2010,948	12809,25	5,445918	77,7207	3,202093	5,581821
1	55,55556	55,55556	3149,52	584,4069	2565,113	2005,173	12809,25	5,445918	77,7207	3,202093	5,537548
2	55,55556	83,33333	3219,509	666,2239	2553,285	1989,319	12809,25	5,445918	77,7207	3,202093	5,418295
3	55,55556	111,1111	3289,499	748,0409	2541,458	1986,651	12809,25	5,445918	77,7207	3,202093	5,39855
4	55,55556	138,8889	3336,158	642,8476	2693,311	2085,926	12809,25	5,445918	77,7207	3,202093	6,20045
5	55,55556	166,6667	3406,148	771,4172	2634,73	2060,683	12809,25	5,445918	77,7207	3,202093	5,982609

3. Wnioski

Współczynnik wnikania ciepła od ścianki do przestrzeni międzyrurowej zmienia się wraz ze zmianą natężenia przepływu czynnika chłodzącego. Zmieniają się również charakterystyczne wielkości procesowe takie jak: ilość wymienionego ciepła Q oraz współczynnik przenikania ciepła k.

---