WNIKANIE CIEPŁA W WARSTWIE FLUIDALNEJ

1. Wprowadzenie:
Proces fluidyzacji polega na zawieszeniu drobnoziarnistego ładunku sypkiego w strumieniu gazu płynącym od dołu przez porowate dno do kolumny, do góry. Przy odpowiedniej prędkości gazu warstwa ładunku początkowo nieruchoma wzniesie się do pewnego poziomu H, przy którym można stwierdzić intensywny ruch cząstek ciała stałego.

2. Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest doświadczalne wyznaczenie zależności współczynnika wnikania ciepła w warstwie fluidalnej αf od liniowej prędkości powietrza, liczonej na pusty przekrój rury αf = f(w) dla stałej intensywności ogrzewania.

5. Prowadzenie doświadczenia:

Ustawiliśmy stałe grzanie i co jakiś czas zmienialiśmy prędkość gazu, spisywaliśmy temperaturę ścianki grzejnika i w komorze, oraz przeliczone wskazanie mikromanometru.

6. Oznaczenia:
∆p- spadek ciśnienia [Pa]
U- napięcie [V]
I- natężenie prądu grzejnika [A]
T_ś.g.- temperatura ścianki grzejnika [۫C]
T_p.k.- temperatura przestrzeni w komorze [۫C]
Q- Strumień cieplny [W]
α- współczynnik przepływu zwężki, α = 0,62
A- powierzchnia ściany grzejnej
V- objętościowe natężenie przepływu
w_r- prędkość lokalna [m/s]
A_r- przekrój rury
δ_p- gęstość powietrza, δ_p=1,2 [kg/m³]
g- przyciąganie ziemskie, g = 9,81 [m/s²]
∆h- przeliczone wskazanie mikromanometru

α_f- współczynnika wnikania ciepła w warstwie fluidalnej

δ_CH3OH- gęstość metanolu, δ_CH3OH= 790 [kg/m³]

∆T- temperatura pomiędzy powierzchnią grzejną i warstwą fluidalną

7. Obliczenia:

a) obliczenie Δp- spadku ciśnienia [Pa] według wzoru: Δp =Δh*δ_CH3OH*g
b) obliczenie w_r- prędkości lokalnych [m/s] według wzoru: w_r= α *[(2*Δp)/δ_p]^1/2
c) obliczenie A_r- przekroju rury [m²], dla D= 0,145 m i π ≈ 3,14 według wzoru: A_r= π*(D/2)²
d) obliczenie V- objętościowego natężenia przepływu [m³/s] według wzoru: V= w_r* A_r
e) obliczenie ∆T- temp. pomiędzy powierzchnią grzejną i warstwą fluidalną [K] według wzoru: ∆T= T_ś.g.- T_p.k

f) obliczenie A- powierzchni ściany grzejnej [m²], dla π ≈ 3,14, d=0,024 m i L= 0,1215 m, według wzoru: A=2*π*(d/2)*L+π*(d/2)²
g) obliczenie Q- strumienia cieplnego [W] według wzoru: Q= U*I
h) obliczenie α_f- współczynnika wnikania ciepła w warstwie fluidalnej [kg/(s²*K)] według wzoru: α_f= Q/(A*∆T) ← Q= α_f*A*∆T

10. Wnioski:
Im większe natężenie przepływu powietrza (w_r) tym mniejsza jest różnica temperatur między ścianką grzejną i gazem w komorze (∆T), a większy współczynnik wnikania ciepła warstwy fluidalnej (α_f). Czyli warstwa fluidalna ułatwia wymianę ciepła.

1

---