1 . konfiguracja - uklad strumienii

(nie wiem czy to o to chodzi ale nic innego w podobnej temetyce nie znalazłam)

$$\frac{\mathbf{n}_{\mathbf{A}}\mathbf{\times}\mathbf{i}_{\mathbf{A}}}{\mathbf{n}_{\mathbf{B}}\mathbf{\times}\mathbf{i}_{\mathbf{B}}}$$

n_A x i_{A – liczba połączeń równoległych (n) i szeregowych (i) dla czynnika ciepłego}

n_B x i_B - _{liczba połączeń równoległych (n) i szeregowych (i) dla czynnika zimnego}

2. zalety i wady przepływów

1. Szeregowy:

• Długa droga przepływu

• Duze opory hydrauliczne

• Male natężenia przepływu – mały przekrój

1. Równoległy

• Krotka droga przepływu,

• Małe opory

• Szeroki zakres natężenia

• Prędkość w kolektorze wlotowym nie powinna przekraczac 3m/s

• Stosuje się zawsze w przypadku stosowania nasyconej pary wodnej

1. Mieszany

• Żądany odpowiedni zakres zmian temperatury (uk.szeregowy) przy jednoczesnym odpowiednim zakresie zmian natężenia przepływu (uk. Równoległy)

3. Rodzaje wymiennikow :

• Rozlaczne (wymienniki skręcane),

• Nierozłączne (lutowane, spawane)

Budowa wymiennika:

Rama płytowego wymiennika ciepła zbudowana jest z płyty czołowej (skręconej z belka górną, belką dolną i kolumną) oraz z płyty dociskowej.

Pomiędzy płytą czołową i dociskową umieszcza się określoną liczbę płyt z uszczelkami. Pakiet płyt ściśnięty jest przy pomocy śrub.

Płytowy wymiennik ciepła to 1/3 wielkości i 1/6 wagi rurowego wymiennika ciepła.

Fałdowanie płyt sprawia, że przestrzeń międzypłytowa jest silnie zmienna wzdłuż przepływu. Wywołuje to znaczne turbulencje w płynie i wzmaga mieszanie w płynie, przez co zmniejsza znacznie zanieczyszczenia powodujące pogorszenie procesu wymiany ciepła o ok. 20-25%. Ponadto ma to znaczenie wytrzymałościowe.

4. rodzaje ruchu ciepla (podzial, omowienie)

1. Przewodzenie – zachodzi w obrębie jednego ciała, w którym istnieją różnice temp. Ciepło płynie od miejsca o temp. Wyższej do miejsca o temp. Niższej

2. Konwekcja – obywa się w ten sposób, że cząsteczki ulegając przemieszczeniu stykają się z powierzchnia i oddają jej ciepło. W ten sposób ciepło przenoszone jest mechanicznie przez prądy czynnika.

3. Promieniowanie

Możemy podzielic także na:

1. Ruch ustalony (t=f(x,y,z))

2. Ruch nieustalony (t=f(x,y,z,tau))

5. Współczynnik przenikania, wnikania i przewodzenia( oznaczenie, symbol, jednostki)

• Współczynnik przewodzenia - λ $\frac{W}{\text{m\ K}}$ - wskazuje ile ciepła przepływa przez jednostkę przekroju w ciągu jednostki czasu przy spadku temperatury równy jedności na drodze jednostki grubości warstwy.

• Współczynnik wnikania – α $\frac{W}{m^{2}K}$ - określa ile ciepła wnika w ciągu jednostki czasu od czynnika do jednostki powierzchni ściany (lub odwrotnie) przy różnicy temperatury równej jedności miedzy czynnikiem a ścianą

• Współczynnik przenikania – K $\frac{W}{m^{2}K}$ - współczynnik określany dla przegród cieplnych, umożliwiający obliczanie ciepła przenikającego przez przegrodę cieplną, a także porównywanie własności cieplnych przegród .

6. Przepływ ciepła przez ściankę plaska, rozkład temperatury, równanie Fouriera i Newtona

Równanie Furriera - $\dot{\mathbf{Q}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{\lambda}}{\mathbf{s}}\mathbf{\ F\ (}\mathbf{t}_{\mathbf{1}}\mathbf{- \ }\mathbf{t}_{\mathbf{2}}\mathbf{)}$ [ W ]

Równanie Newtona - $\dot{\mathbf{\text{Q\ }}}\mathbf{= \ }\mathbf{\alpha}_{\mathbf{w}}\mathbf{\ F\ (}\mathbf{t}_{\mathbf{w}}\mathbf{- \ }\mathbf{t}_{\mathbf{1}}\mathbf{)}$ [W ]

Q – strumień ciepła oddany ścianie [ W ]

λ – wsp. Przewodzenia $\frac{W}{\text{m\ K}}$

s – droga przewodzenia [ m ]

F – powierzchnia przekroju przez które ciepło jest przewodzone [ m² ]

α – wsp. Wnikania $\frac{W}{m^{2}K}$

7. Definicja ustalonego i nieustalonego przepływu ciepła, przykłady

• Ruch ciepła ustalony – temperatura zależy od położenia punktu w przestrzeni t=(x, y, z)

(Ustalona wymiana ciepła może występować tylko w wymiennikach o działaniu ciągłym)

• Ruch ciepła nieustalony – temperatura zależy od położenia punktu oraz od czasu t=(x, y, z, Ƭ)

(Wymienniki ciepła o działaniu nieciągłym mogą realizować proces wymiany ciepła jednorazowo lub działać okresowo. W nich występują tylko nieustalone pola temperatury.)

8.Zalety przepływu współprądowego i przeciwprądowego, rozkład temperatury w tych przepływach.

Współprądowy

• Zalety :

1. Różnica temperatur płynu grzejnego i ogrzewanego jest stałą wzdłuż całego wymiennika

2. Temperatura ścianki jest wyższa od strony wlotu płynu grzejnego.

Przeciwprądowy

• Zalety :

1. Temp. Końcowa płynu grzanego jest w wymienniku przeciwprądowym wyższa niż w współprądowym przy tych samych temp. Wlotowych w obu wymiennikach

2. Średnia różnica temperatur w wymienniku przeciw®ądowym jest wyższa niż w współprądowym

3. Wymiennik przeciwprądowy przy tych samych gabarytach co współprądowy wymienia większą ilość ciepła.

9. Podaj i narysuj drogę czynnika gorącego i zimnego w wymienniku ciepła płaszczowo rurowym z przegrodami w wymienniku jedno, dwudrogowym.

10. Podaj wzór na powierzchnie wymiany ciepła

F =$\frac{Q}{(\alpha*(Ts - Tp))}$

Q- strumień ciepła [W ]

α- współczynnik wnikania ciepła [W (m2 × K)]

F - powierzchnia przekroju, przez które przewodzone jest ciepło[m2 ]

Ts – Tp - różnica temperatur pomiędzy ścianką a płynem

1. Obliczamy kinematyczny wpółczynnik lepkości ν=η/ρ

2. musimy policzyć Gr z wzoru, pamiętając, że lo dla rury pionowej lo=h, a dla rury poziomej lo=dz

3. liczymy iloczyn Pr*Gr

4. obliczamy liczbę Nusselta Nu=C*(Pr*Gr)ⁿ

5. współczynniki C,n odczytujemy z tabeli

6. podstawiamy dane do wzoru α=( Nu* λ) / d

11.Podaj tok obliczania wsp. Wnikania ciepła alfa dla konwekcji swobodnej w przypadku omawiania rury poziomej, pionowej, swobodnym strumieniu powietrza

α =$\frac{Nu*\ \lambda}{d}$

α -współczynnik wnikania ciepła [W/m2K]

λ- przewodność cieplna płynu [W/mK]

ν- kinematyczny współczynnik lepkości

1. Obliczamy kinematyczny wpółczynnik lepkości ν=η/ρ

2. musimy policzyć Gr z wzoru, pamiętając, że lo dla rury pionowej lo=h, a dla rury poziomej lo=dz

3. liczymy iloczyn Pr*Gr

4. obliczamy liczbę Nusselta Nu=C*(Pr*Gr)ⁿ

5. współczynniki C,n odczytujemy z tabeli

6. podstawiamy dane do wzoru α=( Nu* λ) /d

12. podaj tok wyznaczania alfa dla konwekcji wymuszonej

$$\alpha\ = \frac{Nu*\ \lambda}{d}$$

α -współczynnik wnikania ciepła [W/m2K]

λ- przewodność cieplna płynu [W/mK]

ν- kinematyczny współczynnik lepkości

1. musimy policzyć prędkość średnią wśr= (4*m)/πd²*ρ

2. musimy odczytać właściwości: λ, ρ,ν i liczbę Pr

3. musimy wyznaczyć liczbę Reynoldsa Re=(wdρ)/η lub Re=(wd)/ν

4. obliczamy liczbę Nusselta Nu=C*Re^A*Pr^B

5. współczynniki C,A i B odczytujemy z tabeli

6. podstawiamy dane do wzoru α=( Nu* λ) / d

13. podaj i opisz wzor na liczbe Grashoffa

$$\text{Gr}\ = \frac{g*\beta*t*\text{lo}^{3}}{\nu^{2}}$$

g- przyspieszenie ziemskie

lo- wymiar charakterystyczny ( dla ściany lub rury lo=h, dla kuli lub rury poziomej lo=dz)

β=1/(tśr+273,15) [1/K]

∆t- różnica temperatur

Ν- kinematyczny współczynnik lepkości [m²/s]

14. Podaj i opisz wzor na liczbe Re, Nu , Pr

$Nu = \frac{\alpha\ *d}{\lambda}$ $\text{Re}\ = \frac{\text{wdρ}}{\eta}$ $\Pr\ = \frac{cp*\eta}{\lambda}$

d- charakterystyczny wymiar liniowy związany z przepływem płynu [m],

ρ- gęstość płynu [kg/m3],

w- średnia prędkość przepływu płynu [m/s],

η -lepkość dynamiczna płynu[Pa·s],

λ- przewodność cieplna płynu [W/mK]

cp- ciepło właściwe

15. Po co liczymy opory przeplywu?

Opory przepływu liczymy po to, by dobrać odpowiednie elementy układu, aby np. wysokie ciśnienie, duża prędkość, nie zniszczyła całej instalacji. Urządzenie musi być na tyle wytrzymałe, aby podczas użytkowania nie doszło do jego zniszczenia. Musi pokonać opory liniowe zależne od średnicy i chropowatości przewodu oraz od prędkości przepływającego czynnika, miejscowe związane ze stratami ciśnienia i zależą przede wszystkim od kształtu i rodzaju zastosowanych elementów dodatkowych na drodze przepływu, tj. kolanka, zawory, kryzy, oraz opory hydrauliczne.

16. Typy przegród i ich zastosowanie

• Poprzeczne

• Wzdłużne

Stosuje się wtedy gdy jest wymagana dłuższa droga przebywania czynnika oraz gdy chcemy zwiększyć prędkość przepływu czynnika co prowadzi do zwiększenia współczynnika wnikania ciepła.