audyt11

gdzie A 7, i A7, są różnicami temperatur pomiędzy dwoma płynami przy wlocie i wylocie wymiennika ciepła.

Metoda LMTD jest łatwa w stosowaniu tak długo, jak temperatury dwóch strumieni płynów przy wejściu/wyjściu są znane lub mogą być wyznaczone z wykorzystaniem bilansu energii pomiędzy dwoma płynami:

o=mĄ(r_w -r,J = m,cji- uMT_m    (5.2)

gdzie indeksy „h” oraz „c” reprezentują odpowiednio płyny gorący i zimny; U -współczynnik całkowitej wymiany ciepła (W/rn K); c_p - ciepło właściwe (kJ/kg°C); m -szybkość przepływu masy (kg/s); A - całkowita powierzchnia wewnętrznej rury wymienika ciepła (m').

Metoda efektywności-NTU jest stosowana do wyznaczania temperatur wylotu dwóch strumieni dla znanej szybkości przepływu masy (kg/s) oraz temperatur wlotu dla danego wymienika ciepła. Ta metoda jest oparta na efektywności wymiany ciepła, s, zdefiniowanego przez:

_£ _ Q _ rzeczywista szybkość wymiany ciepła    ^ ^

Q»a* maksymalna możliwa szybkość wymiany ciepła gdzie e jest wartością efektywności. Rzeczywista szybkość wymiany ciepła jest dana równaniem (5.2), natomiast maksymalna możliwa szybkość wymiany ciepła jest określona przez równanie:

Qnax ⁼ Pnin {j"h_ln ~    )    (5-4)

gdzie C=mxc_p jest pojemnością cieplną (kJ/°C). C_min jest wykorzystane w równaniu (5.4), ponieważ płyn o mniejszej pojemności cieplnej będzie podlegał większym zmienom temperatury.

W tym ćwiczeniu laboratoryjnym przeprowadzimy eksperyment mający na celu określenie wpływu szybkości przepływu na temperatury wylotu ogrzewającego płynu (gorąca woda) i ciekłego produktu żywnościowego (zimne mleko) z wykorzystaniem rurowego wymiennika ciepła.

5.2. Cele ćwiczenia:

1)    Wyznaczenie temperatury wylotowej mleka i gorącej wody wypływających z rurowego wymiennika ciepła.

2)    Zbadanie opcji przepływu równoległego i w przeciwprądzie oraz ich wydajności.

3)    Wyznaczenie współczynnika całkowitej wymiany ciepła dla rurowego wymiennika ciepła.

5.3. Wykonanie ćwiczenia:

W tym doświadczeniu weźmiemy pod uwagę ogrzewanie zimnego mleka przy pomocy gorącej wody w rurowym wymienniku ciepła z opcją przepływu równoległego i w przeciwprądzie. W eksperymencie laboratoryjnym wykorzystano rurowy wymiennik ciepła z zamocowanymi termoparami do mierzenia temperatur strumieni wlotowego i wylotowego. Zmierzono szybkości przepływu produktu i ogrzewaj acego/chłodzącego płynu.

W symulacji komputerowej weźmiemy pod uwagę rurowy wymiennik ciepła z opcją przepływu równoległego i w przeciwprądzie. Sugerowane temperatury wlotowe wynoszą 90°C dla gorącej wody i 4°C dla zimnego mleka. Promienie rur zewnętrznej i wewnętrznej wynoszą 3 oraz 2cm, natomiast całkowita długość wymiennika ciepła wynosi lOm. W poniższej tabeli wymienione są sugerowane zmienne dla każdej próby.

11