Rok: II	KATEDRA SYSTEMÓW ENERGETYCZNYCH I URZĄDZEŃ OCHRONY ŚRODOWISKA
Grupa:	LABORATORIUM Z TERMODYNAMIKI
Prowadzący: dr inż. Paweł Pytko	Nazwisko i imię
	Temat: BILANS CIEPLNY

1. Cel ćwiczenia.

Wyznaczenie współczynnika przenikania ciepła w wymienniku ciepła o przepływie krzyżowym; poznanie aparatów do wymiany ciepła oraz sposobów opisu ich podstawowych parametrów.

1. Schemat stanowiska:
   
   
   
   

1. Tabela pomiarowa i wykresy:

czas [min.]	tp1 [°C]	tp2 [°C]	tw1 [°C]	tw2 [°C]	Dtp [°C]	Dtw [°C]	Dp mm H2O	Dp [Pa]	ppod [kPa]
0	22,8	23	19	19	0	0	232	2270,59	97,83
1	32	23,4	16	19	8,6	3	232	2270,59	97,83
2	45,2	23,8	15	19	21,4	4	232	2270,59	97,83
3	57,6	24,2	14,5	19	33,4	4,5	232	2270,59	97,83
4	66,4	24,4	13,5	19	42	5,5	232	2270,59	97,83
5	72,6	24,4	12,5	19	48,2	6,5	232	2270,59	97,83
6	76,4	24,4	11,5	19	52	7,5	232	2270,59	97,83

1. Wykresy zmian wartości mierzonych temperatur

2. Opracowanie wyników:

Warunki otoczenia:

- wilgotność względna: 60%

- ciśnienie:97700 Pa

Obliczenia:

1. Obliczenie strumienia masy powietrza.

$${\dot{M}}_{p} = C*\sqrt{p*\rho_{\text{pw}} =}\ 0,001547*\sqrt{2270,59*1,1519577} = 0,07911848\ \lbrack\frac{\text{kg}}{s}\rbrack$$

$$\rho_{\text{pw}} = \varphi*\rho_{p}^{''} + \frac{p_{\text{ot}} - \left| p_{\text{pod}} \right| - \varphi*p_{p}^{''}}{R_{\text{ps}}*T_{\text{ot}}} = = \ 0,6*0,02287 + \frac{100100 - \left| 2270,59 \right| - 0,35*2651,4760}{287,1*295,15} = = 1,1519577\ \lbrack\frac{\text{kg}}{m^{3}}\rbrack$$

1. Obliczenie strumienia masy wody chłodzącej.

$${\dot{M}}_{w} = {\dot{v}}_{w}*\rho_{w} = 0,08333*0,998 = 0,0831633\ \lbrack\frac{\text{kg}}{s}\rbrack$$

1. Obliczenie mocy cieplnej strumienia powietrza.

$${\dot{Q}}_{p} = {\dot{M}}_{p}*c_{p}*{t}_{p} = 0,07911848*1005*52 = 4134,731765\ \lbrack W\rbrack$$

1. Obliczenie mocy cieplnej strumienia wody.

$${\dot{Q}}_{w} = {\dot{M}}_{w}*c_{w}*{t}_{w} = 0,0831633*4183*7,5 = 2609,0406\ \lbrack W\rbrack$$

1. Sprawność wymiennika.

$$\eta_{\text{wym}} = \frac{{\dot{Q}}_{w}}{{\dot{Q}}_{p}} = \frac{2609,0406}{4134,731765} = 0,631$$

η_wym = 0, 631 * 100%=63, 1%

1. Bilans cieplny wymiennika.

$${\dot{Q}}_{w} + {\dot{Q}}_{p} + {\dot{Q}}_{\text{str}} = 0$$

$${\dot{Q}}_{\text{str}} = - 2609,0406 - 4134,731765\ = - 6743,7724\ \lbrack W\rbrack$$

$$S = \frac{{t}_{A}}{{t}_{\max}} = 0,758112$$

$\eta = \frac{{t}_{B}}{{t}_{\max}} = 0,11431$

Odczytujemy że ε=0,95

1. Obliczenie pomocniczej wielkości charakteryzującej wymiennik k*ε

$$k*\varepsilon = \frac{{\dot{Q}}_{w}}{A*t_{m}} = \frac{2609,0406}{2,767*13,1848} = 71,51516$$

ε = 0, 95

$$k = \frac{31,99508}{0,95} = 33,67903\lbrack\frac{W}{m^{2}K}\rbrack$$

Wnioski

Obliczona sprawność wymiennika wynosi 0,631. Straty ciepła wynoszą około 6744 watów. Powstają one na skutek oddawania ciepła do otoczenia, ponieważ układ nie jest cieplnie odizolowany. Część ciepła zostaje oddana otoczeniu, przez co podnosi się temperatura w pomieszczeniu, w którym przeprowadzano pomiar.