Politechnika Warszawska

Wydział Inżynierii Środowiska

OGRZEWNICTWO

LABORATORIUM

SPRAWOZDANIE

Zespół:

Mateusz Osicki

Tomasz Madejski

Prowadzący:

mgr. inż. Zenon Spik

COWiG 4

Semestr VI

Data wykonania ćwiczenia: 07.04.2009r.

Ćwiczenie 1

TEMAT: Badanie sprawności wymiennika pojemnościowego podgrzewacza ciepłej wody.

I. Wstęp

Celem doświadczenia laboratoryjnego było obliczenie sprawności wymiennika pojemnościowego podgrzewacza ciepłej wody η oraz ustalenie wartości współczynnika przejmowania ciepła od strony wody wodociągowej α₂. W tym celu dokonano pomiarów temperatury wody na zasileniu i powrocie zarówno w obiegu pierwotnym (woda grzejna) jak i w obiegu wtórnym (woda ogrzewana). Ponadto zmierzono w obu obiegach objętość wody, która przepłynęła w ciągu określonego czasu, w celu wyznaczenia strumienia objętości.

Wartości zmierzone, dane dotyczące wymiennika oraz wartości pewnych wielkości fizycznych były danymi wejściowymi do wzorów, którymi się posłużono do wyznaczenia η oraz α₂:

1.1

Gdzie:

=strumień objętości nośnika ciepła w obiegu pierwotnym [m³/s]

V₁ = objętość nośnika ciepła w obiegu pierwotnym [m³]

τ­₁ =czas pomiaru przepływu w obiegu pierwotnym [s]

1.2

Gdzie:

=strumień objętości nośnika ciepła w obiegu wtórnym [m³/s]

V₂ = objętość nośnika ciepła w obiegu wtórnym [m³]

τ­₂ =czas pomiaru przepływu w obiegu wtórnym [s]

1.3

Gdzie:

t_m = średnia arytmetyczna temperatur w obiegu wtórnym [ºC]

t₁ = temperatura czynnika zasilającego w obiegu wtórnym [ºC]

t₂ = temperatura czynnika powrotnego w obiegu wtórnym [ºC]

1.4

Gdzie:

T_m= średnia arytmetyczna temperatur w obiegów pierwotnym [ºC]

T₁= temperatura czynnika zasilającego w obiegu pierwotnym [ºC]

T₂= temperatura czynnika powrotnego w obiegu pierwotnym [ºC]

1.5

Gdzie:

= moc wymieniania ciepła w obiegu pierwotnym [W]

ρ = gęstośc wody odczytana dla temperatury T_m 975,25 [kg/m³]

c_p = ciepło właściwe wody odczytane dla temperatury T_m 4,19 [kJ/kgK]

1.6

Gdzie:

= moc wymieniania ciepła w obiegu wtórnym [W]

ρ = gęstośc wody odczytana dla temperatury t_m 998,26 [kg/m³]

c_p = ciepło właściwe wody odczytane dla temperatury t_m 4,183 [kJ/kgK]

[%] 1.7

Gdzie :

η = sprawnośc obiegu [%]

1.8

Gdzie:

A_rurki = powierzchnia wewnętrznego przekroju poprzecznego przewodu [m²]

d_w = średnica wewnętrzna rurki wężownicy [m]

1.9

Gdzie:

w = prędkośc przepływu wody w przewodzie pierwotnym [m/s]

1.10

Gdzie:

l = charakterystyczny wymiar liniowy (dla rur poziomych jest to ich średnica) [m]

υ = lepkość kinematyczna płynu 0,394·10^-6 [m²/s]

[-] 1.11

Gdzie:

Nu_f = wartość liczby Nusselta [-]

Re_f = wartość liczby Reynoldsa dla płynu [-]

Pr_f = wartość liczby Prandtla odczytana dla temperatury Tm Pr_f = 2,41 [-]

ε_l = współczynnik poprawkowy uwzględniający wpływ dł. rury, przyjmowany w zależności od stosunku l/d oraz liczby Re (w naszym przypadku ε_l = 1,00) [-]

ε_T = współczynnik uwzględniający zależność własności fizycznych od temperatury (dla cieczy przy chłodzeniu ε_T = (Pr_f/Pr_w)^0,11) [-]

ε_R = współczynnik poprawkowy uwzględniający zakrzywienie wężownicy (ε_R = 1+1,77·d_w/R) [-]

1.12

Gdzie:

α₁ = współczynnik przejmowania ciepła od strony wężownicy [W/m²K]

λ_f = współczynnik przewodzenia ciepła dla wody(przyjęte dla Tm=74,25) [W/mK]

d_w = średnica wewnętrzna rurki wężownicy [m]

1.13

Gdzie:

Q₁ = moc wymieniania ciepła w obiegu pierwotnym [W]

k_l = liniowy współczynnik przenikania ciepła [W/mK]

l = długość wężownicy [m]

Δt_log = średnia różnica logarytmiczna temperatur (Δt_log­ = (Δt₁-Δt₂)/ln(Δt₁/Δt₂) ) [K]

1.14

Gdzie:

Q₁ = moc wymieniania ciepła w obiegu pierwotnym [W]

k_l = liniowy współczynnik przenikania ciepła [W/mK]

l = długość wężownicy [m]

Δt_log = średnia różnica logarytmiczna temperatur (Δt_log­ = (Δt₁-Δt₂)/ln(Δt₁/Δt₂) ) [K]

Korzystając ze wzorów 1.13 i 1.14 po przekształceniach uzyskamy wzór na α₂:

1.15

Gdzie:

α₂ = współczynnik przejmowania ciepła od strony wodociągowej [W/m²K]

Q₁ = moc wymieniania ciepła w obiegu pierwotnym [W]

k_l = liniowy współczynnik przenikania ciepła [W/mK]

l = długość wężownicy [m]

Δt_log = średnia różnica logarytmiczna temperatur (Δt_log­ = (Δt₁-Δt₂)/ln(Δt₁/Δt₂) ) [K]

d_w = średnica wewnętrzna rurki wężownicy [m]

d_z = średnica zewnętrzna rurki wężownicy [m]

α₁ = współczynnik przejmowania ciepła od strony wężownicy [W/m²K]

λ = współczynnik przewodzenia miedzi [W/mK]

II. Schemat stanowiska pomiarowego

III. Obliczenia

Zgodnie z 1.1:

Zgodnie z 1.2:

Zgodnie z 1.3:

Zgodnie z 1.4:

Zgodnie z 1.5:

Zgodnie z 1.6:

Zgodnie z 1.7:

Zgodnie z 1.8:

Zgodnie z 1.9:

Zgodnie z 1.10:

Zgodnie z 1.11:

Zgodnie z 1.12:

Zgodnie z 1.15:

IV. Tabele

Dane pomiarowe:

Czas pomiaru przepływu w obiegu pierwotnym	τ­	s	90
Objętość nośnika ciepła w obiegu pierwotnym	V1	m^3	0,0191
Temperatura czynnika zasilającego w obiegu pierwotnym	T1	^oC	83,0
Temperatura czynnika powrotnego w obiegu pierwotnym	T2	^oC	65,5
Czas pomiaru przepływu w obiegu wtórnym	τ­	s	10
Objętość nośnika ciepła w obiegu wtórnym	V2	m^3	0,00191
Temperatura czynnika zasilającego w obiegu wtórnym	t1	^oC	29,0
Temperatura czynnika powrotnego w obiegu wtórnym	t2	^oC	10,1

α1 [W/m2K]	α2 [W/m2K]	η [%]	Nu [-]	Re [-]
4798	493	99,33%	143	34290

V. Podsumowanie

Siusiak poślad pierś-zastosuj swój umysłowy oręż!!! A nie na gotowca:D