Badanie sprawności wymiennika ciepła

Wymiennik ciepła – urządzenie służące do wymiany energii cieplnej pomiędzy dwoma jej nośnikami, tj. substancjami będącymi w stanie ciekłym lub gazowym. Wymienniki ciepła mogą mieć różną konstrukcję, lecz zwykle składają się z długiej rury wykonanej z tworzywa będącego dobrym przewodnikiem ciepła. W celu powiększenia powierzchni wymiany ciepła, wymiennik może być wyposażony w ożebrowanie. Jeśli celem wymiennika ciepła jest schłodzenie płynu roboczego, nazywa się go chłodnicą. Jeśli ogrzanie płynu roboczego – nagrzewnicą.

Stanowisko pracy:

Obliczenia:

$$\eta = \frac{Q_{2}}{Q_{1}}$$

$$t_{1} = \frac{84,6 + 68,1}{2} = 76,35\ $$

c_p=4,192

ρ= 978,7kg/m³ dla t’’₁

V₁=0,0186 m³/80s = 0,0002325 m3/s

Q₁ =  V₁ • ρ  • c_p • (t₁^′−t₁^″) = 0, 0002325 • 4, 192 • 10³ • 978, 7 • (84,6−68,1) = 15739 W

Q₁ =  μ •  c_p • (t₁^′ − t₁^″)

V₂=0,00188/12,58=0,000149

$$t_{2} = \frac{13,5 + 36,8}{2} = 25,15\ $$

c_p=4,179

ρ= 993,3kg/m³ dla t’’₂

Q₂ =  V₂ • ρ •  c_p • (t₂^″−t₂^′) = 0, 000149 • 4, 179  • 10³ •  993, 3 • (36,8−13,5) = 14411 W

$$U_{l} = \ \frac{1}{\frac{1}{d_{w} \bullet \pi \bullet \alpha_{1}} + \frac{1}{2 \bullet \pi \bullet \lambda_{m}}\ln\left( \frac{d_{z}}{d_{w}} \right) + \frac{1}{d_{z} \bullet \pi \bullet \alpha_{2}}}$$

$$W_{1} = \frac{4*0,0002325\ }{\pi*({0,020}^{2})} = 0,7401$$

Przyjmuje dane dla t₂ = 76, 35

Λ_76,35=67,25*10^-2 $\frac{W}{\text{mK}}$

ʋ_76,35=0,383*10^-6

Pr_f = 2,334

Przyjęte dla τ=75

$$\text{Re}_{1} = \frac{0,7401*0,020}{0,383*10^{- 6}} = 38647,52$$

$$\text{Nu}_{f1} = 0,021*\left( 38647,52 \right)^{0,8}*\left( 2,334 \right)^{0,43}*\left( \frac{2,334}{2,38} \right)^{0,11}*(1 + 1,77*\frac{0,02}{0,35}) = 155,278$$

$$\propto_{1} = \frac{155,278*{67,25*10}^{- 2}}{0,020} = 5221,23$$

Nu_f = 0, 021 • Re^0, 8 • Pr_f^0, 43 • ε_l • ε_t • ε_R

Q₁ = U_l • l • t_log

$$\frac{1}{\frac{1}{d_{w} \bullet \pi \bullet \alpha_{1}} + \frac{1}{2 \bullet \pi \bullet \lambda_{m}}\ln\left( \frac{d_{z}}{d_{w}} \right) + \frac{1}{d_{z} \bullet \pi \bullet \alpha_{2}}} = \frac{Q_{1}}{l \bullet {t}_{\log}}$$

$$t = \frac{\left( 84,6 - 36,8 \right) - (68,1 - 13,5)}{\ln\left( \frac{84,6 - 36,8}{68,1 - 13,5} \right)} = 51,13$$

$$\alpha_{2} = \frac{1}{(\frac{l \bullet {t}_{\log}}{Q_{1}} - \frac{1}{d_{w} \bullet \pi \bullet \alpha_{1}} - \frac{1}{2 \bullet \pi \bullet \lambda_{m}}\ln{\left( \frac{d_{z}}{d_{w}} \right)){\bullet d}_{z} \bullet \pi}} =$$

$$= \frac{1}{(\frac{9 \bullet 51,13}{15739} - \frac{1}{0,02 \bullet \pi \bullet 5221,23} - \frac{1}{2 \bullet \pi \bullet 340}\ln{\left( \frac{0,022}{0,02} \right)) \bullet 0,022 \bullet \pi}} =$$

=554, 35