WIP, ZIP, gr. 2

SPRAWOZDANIE

Z LABORATORIUM TECHNIKI CIEPLNEJ

Przenoszenie ciepła.

Wykonali:

Chędoszko Arkadiusz

Olszewski Jakub

Pietruczuk Marcin

Pleńska Aneta

Podniesińska Martyna

Rojek Katarzyna

Rybacki Iwo

Szostek Anna

1. Wyznaczenie natężenia strumienia ciepła traconego (przenikającego) przez ścianki komory suszarniczej do otoczenia.

Opis aparatury:

Aparatura składa się z: suszarki komorowej, termoelementów z miernikami temperatury, termohigrometru i stopera.

Działanie suszarki komorowej polega na wykorzystaniu zjawiska unoszenia powietrza ogrzanego. Kanał doprowadza do podziemnej części suszarni świeże powietrze, które opływa rury grzejne, nagrzewa się i unosi do góry przez otwory w dolnej części suszarni. Temperatura powietrza obniża się, powietrze opada, ale ponownie zostaje ogrzane przez rury grzejne i unosi się do góry. Obieg powietrza obserwuje się do momentu nasycenia powietrza parą wodną.

Termohigrometr to przyrząd do jednoczesnego pomiaru temperatury i wilgotności powietrza.

Elementy pomiarowe, w których analogowe sygnały zostają zamienione w przetwornikach na dane liczbowe to: cienkowarstwowy czujnik temperatury i cienkowarstwowy pojemnościowy czujnik wilgotności względnej. Zależność między wilgotnością bezwzględna a temperaturą i wilgotnością względną pozwala na jednoczesne wykonywanie pomiarów jednym przyrządem. Umożliwia to rachunkowe wyznaczenie w przyrządzie innych parametrów wykorzystywanych do opisu wilgotności, tj. temperatury punktu rosy, procentowej zawartości i ciśnienia cząsteczkowego pary wodnej.

Termoelement z miernikiem temperatury to przyrząd służący do pomiaru temperatury (nawet do 1500K). Jego działanie opiera się na dwóch zjawiskach fizycznych: Paltiera i Thompsona. Zbudowany jest z czujnika pomiarowego oraz elektrycznego miernika napięcia, który należy wyskalować w jednostkach temperatury. Biegun dodatni termoelementu tworzy chromel, zaś ujemny alumel.

Wykonanie ćwiczenia:

W suszarce komorowej umieszczamy termoelement z miernikiem temperatury.

Następnie włączamy suszarkę i co minutę odczytujemy wartość temperatury powietrza w suszarce. Po dokonaniu wszystkich pomiarów wyłączmy suszarkę.

Poniższa tabela przedstawia uzyskane wyniki pomiarów.

Pomiar (co 1 minutę)	Temperatura [st.C]
1.	20,2
2.	20,1
3.	20,3
4.	21,1
5.	22,4
6.	24
7.	25,9
8.	28,3
9.	30,5
10.	32,9
11.	37,8
12.	40,4
13.	42,8
14.	45,3
15.	47,5
16.	49,9
17.	52,1
18.	54,2
19.	56,4
20.	58,4
21.	60,4
22.	62,2
23.	64,1
24.	65,9
25.	67,6
26.	69,3
27.	71
28.	72,6

1. Przebieg zmian temperatury.

2. Przyczyny różnic w odczycie wartości temperatury powietrza w suszarce za pomocą miernika temperatury i termohigrometru.

Niewielkie różnice w odczycie wartości temperatury powietrza w suszarce mogą wynikać ze specyfiki przyrządów pomiarowych: termohigrometr wykorzystuje zależność między temperaturą a wilgotnością bezwzględną, zaś działanie termoelementu opiera się na zjawisku Paltiera, które polega na powstaniu napięcia stykowego, w miejscu gdzie stykają się dwa metale.

3. Błąd bezwzględny i względny pomiaru temperatury.

Średnia temperatura powietrza w suszarce [st.C]:

Błąd bezwzględny:

Błąd względny:

4. Natężenie strumienia ciepła traconego przez ścianki komory suszarniczej do otoczenia w stanie ustalonym.

Ścianka suszarki składa się z czterech warstw:

• Stal węglowa 0,1% węgla - 2 mm,

• Korek płyty - 5 mm,

• Przędza szklana, włókno prostopadłe do strumienia ciepła - 4 mm,

• Stal węglowa 0,1% węgla - 2 mm.

Dane:

• Temperatura wewnątrz suszarki (T₁) i temperatura otoczenia (T₂):

T₁ = 100 C = 373 K

T₂ = 20 C = 293 K

• Grubość ścianek (δ):

δ₁ = δ₄ = 0,002 m

δ₂ = 0,005 m

δ₃ = 0,004 m

• Współczynniki przewodzenia ciepła (λ) dobieramy z tablic: 20 i 21:

λ₁ = 52,33

λ₂ = 0,0814

λ₃ = 0,055

λ₄ = 10,466

• Współczynniki wnikania ciepła (α):

α₁ =
= 26165

α₄ =
= 5233

• Pole ścianki (F):

F = 0,49 0,45 = 0,2205 m²

Obliczenia:

Dyskusja jednostek:

5. Wpływ niedokładnego pomiaru temperatury

na wyznaczenie natężenia strumienia ciepła.

Jeżeli zmierzona temperatura będzie wyższa (niższa) od rzeczywistej to obliczony strumień ciepła również będzie wyższy (niższy) od rzeczywistego.

(Wynika to ze wzoru: Q = (T_w - T_ot / R -im większy (mniejszy) licznik tym większa (mniejsza) wartość ułamka przy niezmienionym mianowniku).

6. Jaki wpływ na wielkość natężenia strumienia ciepła traconego przez ścianki komory suszarniczej do otoczenia miałoby zwiększenie grubości poszczególnych warstw, z jakich zbudowane są ścianki suszarki?

Jeżeli zwiększymy grubość ścianek to wielkość traconego strumienia natężenia ciepła zmaleje. (Wynika to również ze wzoru podanego w poprzednim pytaniu, ponieważ suma oporów w mianowniku będzie większa, więc tym samym wartość całego ułamka będzie mniejsza).

---