CCF20130410002

-    Zbadanie wpływu rozmiarów produktu: kule o promieniach 5, 10 i 20 mm ogrzewane będą w gorącej wodzie (98°C). Wyznaczenie wartości h.

-    Zbadanie wpływu prędkości powietrza na współczynnik przenikania ciepła: użyte kule o promieniu 20 mm ogrzewane będą do jednakowej wewnętrznej temperatury 95°C; te kule będą następnie oziębiane powietrzem o temp. 20°C i różnych prędkościach (1, 5 i 20 m/s).

W poniższej tabeli podane są sugerowane warunki.

Próba	Nr eksp.	Promień - temp. początkowa	Spokojne powietrze	Powietrze o wymuszonym obiegu	Gorąca woda
1	1	15 mm - 20°C		-	98°C
	2	15 mm - 95°C	20°C	-
	3	15 mm - 95°C		2 m/s - 20°C
2	1	5 mm - 20°C			98°C
	2	10 mm - 20°C
	3	20 mm - 20°C
3	1	20 mm - 95°C		1 m/s - 20°C
	2			5 m/s - 20°C
	3			20 m/s - 20°C

1.4. Wyniki:

W trakcie eksperymentu zmiany temperatury w czasie dla kul aluminiowych będą pokazane na wykresie. Dane liczbowe zostaną wyeksportowane do arkusza kalkulacyjnego.

1.5. Analiza wyników:

W wyniku doświadczenia uzyskujemy dane temperatura-czas dla różnych warunków. Wyznaczenie wartości h z wykorzystaniem metody kwazi-stacjonarnej obejmuje następujące etapy:

Wykorzystując dane temperaturowe obliczamy w osobnej kolumnie arkusza

T-T_m

kalkulacyjnego współczynnik ln

Tworzymy wykres zależności ln

T~T„, T -T_m

od czasu. Uzyskamy linię prostą. Jeśli część

wykresu dotycząca końcowego okresu ogrzewania/chłodzenia odbiega od linii prostej, usuwamy odpowiednią część danych dla tego zakresu i ponownie tworzymy wykres, wykorzystując tylko dane dla linii prostej.

-    Wyznaczamy nachylenie prostej używając opcji „dodaj linię trendu” w Excelu.

-    Wyznaczamy wartość h wykorzystując obliczoną wartość nachylenia, całkowite pole powierzchni, całkowitą masę oraz pojemność cieplną kuli wykorzystując odpowiednie równania.

*) Przydatne w obliczeniach: p_Ai = 2700kg/m³ (2,7g/cm³); c_{p A}i = 24,4J/molK

(900J/kgK); M_a, = 27g/mol.

1.6. Dyskusja:

Proszę omówić wpływ rozmiarów kuli oraz prędkości powietrza na konwekcyjny współczynnik przenikania ciepła. Proszę wymienić wszystkie ograniczenia metody w przeprowadzonym eksperymencie, które mogą być źródłem błędów.

Proszę zastanowić się i przedstawić cel powyższego eksperymentu.

3