08.04.2014
Sprawozdanie
Wymiana ciepła
Gr.1

Przewodzenie

1. Grubość płytki:

• Polistyren – δ= 3mm = 0,003m

• Aluminium – δ= 3mm = 0,003m

• Ołów – δ=8mm = 0,008m

b)Przewodność cieplna właściwa dla poszczególnych materiałów:

Materiał	Przewodność cieplna właściwa, λ [W/ (m·K)]
Polistyren (styropian)	0,039
Aluminium	203
Ołów	35

c) Opór cieplny właściwy warstwy – ΣR:

rλp = δ/λ

dla aluminium: rλp = 0,003/203 = 1,4778·10-5 [m2·K/W]

dla polistyrenu: rλp = 0,003/0,039= 7,69·10-2 [m2·K/W]

dla ołowiu: rλp = 0,008/35 = 2,29·10-4 [m2·K/W]

 

ΣR=1,4778·10-5 +7,69·10-2 + 2,29·10-4 = 7,7·10-2 [m2·K/W]

 

Gęstość strumienia ciepła (q) przewodzonego przez wielowarstwę:
q=(t1-t3) / (R_polistyren+R_ołów)

q=( 54,7-44,1) / (7,69·10-2 +2,29·10-4 ) = 137,4 [W/m²]

[ K/ (m²·K/W)]= [ W/m² ]

e) Porównanie wartości obliczonych z wartościami zmierzonymi:

q_polistyren = q _Pb

(t_o-t₁)/[(δ_polistyren/λ_polistyren) + (δ_Al/λ_Al)] = (t₂^*- t₁) /( δ_polistyren/λ_polistyren)

(44,1- 54,7)/[(0,003/0,039)+(0,003/203)] = (t₂^* - 54,7)/(0,003/0,039)

t₂^*= 44,102 [st. C]

f) Wykres zmian temperatury w zależności od sumarycznej grubości warstwy:

g) Wykres zależności temperatury między poszczególnymi płytami od czasu

Czas [min]	Temperatura [^oC]
	t3
1	43,2
2	43,4
3	43,7
4	43,8
5	43,8
6	44,0
7	44,0
8	44,1
9	44,2
10	44,2
11	44,3
12	44,5
13	44,6
14	44,7
15	44,7
Średnia	44,1

Wnikanie

Strumień masowy: m=0,03278 kg/s

d_zew= 12mm=0,012m

δ_śc.=1mm=0,001m

t_początkowe = 46,9 st.C

t_końcowe= 45,5 st.C

t₁= 37,3 st.C

t₂= 37,8 st.C

t₃= 37 st,C

t_śr= 37,4 st.C

t_otoczenia= 25,4 st.C

l=9m

Q=k·F·(t_wody- t_otoczenia)

Q=α₁·F_wew·(t_wody-t_śc.wew)

Q=( λ/δ)·F_ln·(t_śc.wew-t_śc.zew)

Q= α₂·F_zew· (t_śc.zew- t_otoczenia)

F_ln=(F_zew-F_wew)/[ln(F_zew/F_wew)]

Q= m·c_w·∆t

1. Strumień ciepła tracony przez wodę przy przepływie przez badany rurociąg

Q_str= m·c_w·(t_wlot-t_wylot)

Q_str= 0,03278 kg/s · 4190 J/(kg·K) ·(46,9-45,5)= 192,3 W

1. Powierzchnia wnikania ciepła od ścianki do powietrza (zewnętrzna powierzchnia rurociągu:

F_zew=2πrl=2 · 3,14·0,006·9=0,339 m²

1. Obliczenie współczynnika wnikania ciepła od powierzchni zewnętrznej do otoczenia???

Q= α₂·F_zew· (t_śc.zew- t_otoczenia)

α₂= 192,3 W/ [0,339m²·(37,4-25,4)st.]=47,3 [W/(m² · K)]

WNIOSKI:

Z uzyskanych wyników dowiadujemy się, że polistyren ma największy opór cieplny. Materiałem o najmniejszym oporze cieplnym z trzech wyżej wymienionych jest aluminium. Wnioskować można, że polistyren najlepiej nadaje się do izolacji ciepła.

Straty ciepła powstałe na rurociągu spowodowane są brakiem izolacji rurociągu. Na małej długości rurociągu są one znikome natomiast zwiększając jego długość mogły by one być znaczące.
Znaczne różnice w temperaturach początkowej i końcowej a t_1,2,3 są wynikiem trudności i niedokładności przy pomiarze termoparą.