KIŻ i OP Warszawa, 17.04.2008

WNoŻ II, gr. 11

Wymienniki ciepła

Prowadząca: Wykonanie:

Dr inż. A. Kamińska Magdalena Śledź
Beata Ślingwan
Krzysztof Tkacz
Andrzej Truszkowski
Iwona Ulman
Julia Urbańska
Monika Wakuluk
Joanna Wasiluk
Anna Węglicka
Marta Węgrzynowska
Aleksandra Wieloch
Artur Wiktor
Aleksandra Wojciechowska
Natalia Kuczyńska
Karolina Obłoza

A)

Strumień wymienianego ciepła dla każdej prędkości przepływu wody

Q₁= m₁ c₁ (t _1p - t _1k)

m₁ -strumień masy wody gorącej [kg/s]

c₁ -ciepło właściwe wody gorącej w temperaturze średniej [kJ/(kg K)]

t _1p- temperatura wody gorącej na wlocie do wymiennika [
]

t _1k- temperatura wody gorącej na wylocie do wymiennika [
]

2000ml=2l=2kg

PRZECIWPRĄD

●ciepło właściwe

tśr=35,55 [
]

30
-4,18 kJ/(kg K)

40
-4,18 kJ/(kg K)

Więc ciepło właściwe wynosi =4,18 [kJ/(kg K)]

1.Przepływ nr 1

●strumień masowy

M=[(2kg/17,81s)+(2kg/17,81s)]/2=0,110 kg/s

●strumień ciepła

Q=0,11 kg/s ∙4,18 kJ/(kg K) ∙ (48,1
-33,60
)=6,67 k W

2.Przepływ nr 2

●strumień masowy

M=[(2kg/31,25s)+(2kg/31,72s)]/2=0,060 kg/s

●strumień ciepła

Q=0,06 kg/s ∙4,18 kJ/(kg K) ∙(48,3
-27,1
)=5,32 k W

3.Przepływ nr 3

●strumień masowy

M=[(2kg/39,21s)+(2kg/39,97s)]/2=0,050 kg/s

●strumień ciepła

Q=0,05 kg/s ∙4,18 kJ/(kg K) ∙ (47,2
-23,7
)=4,91 k W

4.Przepływ nr 4

●strumień masowy

M=[(2kg/57s)+(2kg/57,63s)]/2=0,035 kg/s

●strumień ciepła

Q=0,035 kg/s ∙4,18 kJ/(kg K) ∙ (46,5
-20,3
)=3,83 k W

5.Przepływ nr 5

●strumień masowy

M=[(2kg/101,78s)+(2kg/101,53s)]/2=0,020 kg/s

●strumień ciepła

Q=0,02 kg/s ∙4,18 kJ/(kg K) ∙ (44,6
-16.1
)=2,38 k W

WSPÓŁPRĄD

●ciepło właściwe

tśr=36,6

więc ciepło wynosi tyle co wyżej

1.Przepływ nr 1

●strumień masowy

M=[(2kg/17,56s)+(2kg/16,96)s]/2=0,120 kg/s

●strumień ciepła

Q=0,12 kg/s ∙ 4,18 kJ/(kg K) ∙ (50,9
-32,8
)=9,08 k W

2.Prezepływ nr 2

●strumień masowy

M=(2kg/29,1s)+(2kg/29,73s)]/2=0,070 kg/s

●strumień ciepła

Q=0,07 kg/s ∙ 4,18 kJ/(kg K) ∙ (48,8
-27,5
)=6,23 k W

3.Przepływ nr 3

●strumień masowy

M=[(2kg/45,63s)=(2kg/45,8s)]/2=0,044 kg/s

●strumień ciepła

Q=0,044 kg/s ∙4,18 kJ/(kg K) ∙ (49,5
-23,6
)=4,76 k W

4.Przepływ nr 4

●strumień masowy

M=[(2kg/55,42s)=(2kg/54,98s)]/2=0,036 kg/s

●strumień ciepła

Q=0,036 kg/s ∙ 4,18 kJ/(kg K) ∙ (48,2
-21,7
)=3,99 k W

5.Przepływ nr 5

●strumień masowy

M=[(2kg/120,7s)+(2kg/118,31s)]/2=0,017 kg/s

●strumień ciepła

Q=0,017 kg/s ∙4,18 kJ/(kg K) ∙ (45,7
-16,9
)=2,05 k W

Powierzchnia wymiany ciepła

d_z=18-1,5=16,5mm=0,0165m

d_w=10-2=8mm=0,008m

Zastępcza różnica temperatury dla każdej prędkości przepływu wody

Dla przeciwprądu:

I

II

III

IV

V

Współprąd

I

II

III

IV

V

Obliczam współczynnik przenikania ciepła (k) dla każdej prędkości przepływu wody (ze wzoru (6.1):

Q=k*A*∆t_z,

Gdzie: Q- strumień przenikającego ciepła [W]

k- współczynnik przenikania ciepła [W/m²*K]

A- powierzchnia wymiany ciepła [m²]

∆t_z- średnia (zastępcza) różnica temperatury między czynnikami [K]

Przeciwprąd:

1) A=0,147 [m²]

∆t_z1= 24,31 [K]

Q₁=6,67 [kW]= 6670[W]

[W/ m²*K]

2) ∆t_z2=21,65 [K]

Q₂= 5,32 [kW]= 5320 [W]

[W/ m²*K]

3) ∆t_{z3 =} 19,63 [K]

Q₃=4,91 [kW]= 4910 [W]

[W/ m²*K]

4) ∆t_z4= 17,50 [K]

Q₄= 3,83 [kW]= 3830 [W]

[W/ m²*K]

5) ∆t_z5 = 14,13 [K]

Q₅= 2,38 [kW]= 2380 [W]

[W/ m²*K]

Współprąd:

1) A=0,147 [m²]

∆t_z1=24,02 [K]

Q₁=9,08 [kW]= 9080 [W]

[W/ m²*K]

2) ∆t_z2=20,89 [K]

Q₂= 6,23 [kW]= 36230 [W]

[W/ m²*K]

3) ∆t_{z3 =} 19,08 [K]

Q₃=4,76 [kW]= 4760 [W]

[W/ m²*K]

4) ∆t_z4= 17,62 [K]

Q₄= 3,99 [kW]= 3990 [W]

[W/ m²*K]

5) ∆t_z5 = 14,23 [K]

Q₅= 2,05 [kW]= 2050 [W]

[W/ m²*K]

Obliczenie liniowej prędkości przepływu (u₁) wody gorącej ze wzoru:

, gdzie:

- gęstość wody gorącej w temperaturze średniej [kg/m³]

=994,2 [kg/m³] dla przeciwprądu
(odczytane z tablic dla średniej temp tśr=35,55
dla przeciwprądu)

=994,6 [kg/m³] dla współprądu
(odczytane z tablic dla średniej temp tśr=36,6
dla współprądu)

d₁ - średnica wewnętrzna rury środkowej [m]
d₁=8mm=0,008m

Wyniki obliczeń dla danych strumieni masy gorącej znajdują się poniżej w tabelce:

	ustawienie pływaka	m1 [kg/s]	prędkość liniowa u1 [m/s]
przeciwprąd	1	0,11	2,20
	2	0,06	1,20
	3	0,05	1,00
	4	0,035	0,70
	5	0,02	0,40
współprąd	1	0,12	2,40
	2	0,07	1,40
	3	0,044	0,88
	4	0,036	0,72
	5	0,017	0,34

C)
Strumień ciepła przejmowanego przez wodę zimną ze wzoru:

Q₂= M₂c₂ (t_2k -t_2p)

M₂ -strumień masy wody zimnej [kg/s]

c₂ -ciepło właściwe wody zimnej w temperaturze średniej [kJ/(kg K)]

t_2p - temperatura wody zimnej na wlocie do wymiennika [
]

t_2k - temperatura wody zimnej na wylocie do wymiennika [
]

2000ml=2l=2kg

PRZECIWPRĄD

●ciepło właściwe

t_śr=14,52 [
]

w temperaturze 10
ciepło właściwe 4,19 kJ/(kg K)

w temperaturze 20
ciepło właściwe 4,19 kJ/(kg K)

Więc w średniej temperaturze = 14,52
ciepło właściwe wynosi również 4,19 [kJ/(kg K)]

1.Przepływ nr 1

●strumień masowy

M₂=[(2kg/8,97s)+(2kg/8,85s)]/2=0,224 kg/s

●strumień ciepła

Q₂=0,224 kg/s ∙ 4,19 kJ/(kg K) ∙ (21,1
-11,8
) = 8,73 kW

2.Przepływ nr 2

●strumień masowy

M₂= [(2kg/8,91s)+(2kg/9s)]/2=0,223 kg/s

●strumień ciepła

Q₂=0,223 kg/s ∙ 4,19 kJ/(kg K) ∙ (18,9
-11,7
) = 6,73 kW

3.Przepływ nr 3

●strumień masowy

M₂= [(2kg/9,21s)+(2kg/9,22s)]/2=0,217 kg/s

●strumień ciepła

Q₂=0,217 kg/s ∙ 4,19 kJ/(kg K) ∙ (17,6
-11,5
) = 5,55 kW

4.Przepływ nr 4

●strumień masowy

M₂= [(2kg/9,31s)+(2kg/9,25s)]/2=0,216 kg/s

●strumień ciepła

Q₂=0,216 kg/s ∙ 4,19 kJ/(kg K) ∙ (16,1
-11,4
) = 4,25 kW

5.Przepływ nr 5

●strumień masowy

M₂= [(2kg/9,25s)+(2kg/8,97s)]/2=0,220 kg/s

●strumień ciepła

Q₂=0,220 kg/s ∙ 4,19 kJ/(kg K) ∙ (14,0
-11,1
) = 2,67 kW

WSPÓŁPRĄD

●ciepło właściwe

tśr=13,52

więc ciepło właściwe wody zimnej wynosi również 4,19 kJ/(kg K)

1.Przepływ nr 1

●strumień masowy

M₂= [(2kg/8,81s)+(2kg/8,96s)]/2= 0,225 kg/s

●strumień ciepła

Q₂=0,225 kg/s ∙ 4,19 kJ/(kg K) ∙ (19,8
-10,9
) = 8,39 kW

2.Prezepływ nr 2

●strumień masowy

M₂= [(2kg/8,9s)+(2kg/8,79s)]/2= 0,226 kg/s

●strumień ciepła

Q₂= 0,226 kg/s ∙ 4,19 kJ/(kg K) ∙ (17,6
-10,8
) = 6,44 kW

3.Przepływ nr 3

●strumień masowy

M₂= [(2kg/8,74s)=(2kg/8,72s)]/2= 0,229 kg/s

●strumień ciepła

Q₂=0,229 kg/s ∙ 4,19 kJ/(kg K) ∙ (16,1
- 10,6
) = 5,28 kW

4.Przepływ nr 4

●strumień masowy

M₂= [(2kg/8,85s)=(2kg/8,99s)]/2= 0,224 kg/s

●strumień ciepła

Q₂= 0,224 kg/s ∙ 4,19 kJ/(kg K) ∙ (15,3
-10,6
) = 4,41 kW

5.Przepływ nr 5

●strumień masowy

M₂=[(2kg/8,95s)+(2kg/8,85s)]/2= 0,225 kg/s

●strumień ciepła

Q₂=0,225 kg/s ∙ 4,19 kJ/(kg K) ∙ (13
-10,5
) = 2,36 kW

---