Zad 1

Po napełnieniu kotła 30l wody odczytaliśmy wskazanie licznika energii, zmierzyliśmy temperaturę początkową wody i kotła, następnie nastawiliśmy kocioł na pełną moc grzewczą. Co 2 minuty mierzyliśmy temperaturę wody w kotle i zmiany temperatury kotła. Po zagotowaniu wody odczytaliśmy wskazanie licznika energii elektrycznej.

Optymalny czas doprowadzenia nominalnej ilości wody do temperatury wrzenia w kotle warzelnym: 0,517h

η =0,7 V_n +10[min]= 0,7*30 +10=31 min=0,517h

Wskazanie początkowe licznika [kWh]	0
Wskazanie licznika w momencie zagotowania wody [kWh]	0,0419
Ilość zużytej energii [kWh]	0,0419
Ilość dostarczonego ciepła [J]QD	150 840
Czas potrzebny do zagotowania nominalnej ilości wody [h]	0,52
Temperatura w pomieszczeniu [K]	293

Czas [min]	Temperatura wody [K]	Temperatura płaszcza [K]	Temperatura kotła [K]
0	290,5	295,6	292,6
2	290,6	294,4	292,3
4	290,7	295,1	292,6
6	291,2	297,3	293,8
8	297	305	298,5
10	305	331,4	304,8
12	310,2	338	311
14	317,5	338,2	315,4
16	324,8	335,6	313,2
18	331,3	335,5	324,1
20	338,6	337,5	329,2
22	345	341	334,2
24	351,5	348,7	339,7
26	357,5	349,3	343,5
28	363	361	346,1
30	369,1	363,1	349,3

Zad 2

Sprawność cieplna kotła warzelnego

η=Q_U/Q_D *100%

Q_U = m c_w (T2-T1) [J]= 30kg*4,19kJ*kg^-1*K^-1(373-290K)=10370,25 J

m = 30 kg

c_w = 4,19kJ*kg^-1*K^-1

T2 = 373 K

T1 = 290,5 K

Q_D=150 840 J

η=10370,25J / 150840 J *100% =6,875%

Ciepło zużyte na ogrzanie konstrukcji

Q_K=m_Kc_K(T_K-T_p) [J]

m_K-masa konstrukcji kotła podlegająca ogrzewaniu (25kg)

c_k-ciepło właściwe konstrukcji (0,11kJ*kg^-1*K^-1)

T_K-temperatura końcowa konstrukcji kotła

T_P- temperatura początkowa konstrukcji kotła

ΔT- delta T (67,5K)

Q_K=25kg* 0,11kJ*kg^-1*K^-1*67,5K=185,625 kJ

Ciepło stracone do otoczenia

Q_s=αFϮ(T_S-T_o) [J]

alfa-współczynnik wnikania ciepła w powietrze (10-20W*m^-2*K^-1)

F-powierzchnia przez którą jest tracone ciepło do otoczenia [m²]

Ϯ-czas emisji ciepła do otoczenia [s] 15min??

Delta T ścianek kotła

Zad 3

Bilans cieplny kotła
Po zagotowaniu wody zmierzyliśmy, ile cm³ wody zostało odparowane, spisaliśmy stan licznika a następnie nastawiłam moc kotła na 2/4 i spisywaliśmy temperaturę kotła co 2 min przez 15 min.

Wskazanie licznika w momencie zagotowania wody [kWh]	4,19
Wskazanie licznika po 15 min gotowania wody [kWh]	0
Ilość zużytej energii w [kWh]	0
Ilość dostarczonego ciepła [J]	0
Ilość odparowanej wody [kg]	1
Temperatura otoczenia [K]	293

Czas [min]	Temperatura ścianki kotła [K]
0	317,8
2	315,4
4	311
6	304,8
8	298,5
10	293,4
12	292,6
14	292,3
15	292,6
Średnia temp.	302

Q_D=Q_R+Q_S=2 257 000J+8240,616J=2265240,616J=2265,241kJ

Q_D- ciepło dostarczone

Q_R-ciepło zużyte na odparowanie wody

Q_S-ciepło tracone przez obudowę kotła

Q_R=m_r r=1kg*2257kJ*kg^-1=2257kJ=2 257 000 J

m_r-masa wody odparowanej

r-ciepło parowania wody (2257 kJ*kg^-1)

Q_s=αFϮ(T_S-T_o) = 10 J/s(m² K)*0,101736 m²*900 s*(302 K – 293 K) = 8240,616J

α-współczynnik wnikania ciepła do powietrza
F-powierzchnia, przez którą jest tracone ciepło do otoczenia
Ϯ-czas emisji ciepła do otoczenia

Wnioski:
- Kotły warzelne przeznaczone są do procesów obróbki termicznej w przemyśle spożywczym.

- Skuteczna izolacja wszystkich powierzchni doskonale utrzymuje temperaturę wewnątrz kotła, co gwarantuje optymalne wykorzystanie energii.

- Sposób budowy kotła zapewnia równomierny rozkład temperatur w całej objętości zbiornika.

- Przewodzenie ciepła w kotle warzelnym to proces wymiany ciepła między ciałami o różnej temperaturze pozostającymi ze sobą w bezpośrednim kontakcie.