Cwicz  5

76

6.    Po wykonaniu powyższych zaleceń włączyć główny przełącznik zasilania tablicy 26. Powinny wtedy zapalić się trzy lampki 28. W przypadku niesprawności któregokolwiek układu wyłączyć zasilanie i zgłosić awarię asystentowi.

7.    Włączyć zasilanie grzałek wytwornicy pary.

W przypadku konwekcji wymuszonej po pojawieniu się pierwszych kropel kondensatu w latarkach kontrolnych włączamy wentylator i możemy rozpocząć pomiary.

W przypadku ruchu burzliwego obliczamy minimalną prędkość przepływu powietrza przez wymiennik odpowiadającą przepływowi burzliwemu i na podstawie wykresu określamy niezbędną wartość spadku ciśnienia na zwężce pomiarowej.

W przypadku ruchu laminamego obliczamy maksymalną prędkość przepływu powietrza i na podstawie wskazań przenośnego przepływomierza określamy rzeczywistą prędkość przepływu powietrza w wymienniku.

Wykonać należy sześć pomiarów dla różnych wartości prędkości powietrza dla danego rodzaju mchu (po zmianie prędkości przepływu należy odczekać co najmniej pięć minut na ustalenie stanu równowagi).

Podczas każdego pomiaru zapisujemy w tabeli wyników spadek ciśnienia na zwężce, (prędkość przepływu powietrza w rurze centralnej dla ruchu laminamego odczytuje się na wyświetlaczu przenośnego przepływomierza przystawionego do wylotu rury centralnej), temperaturę powietrza na wlocie i wylocie z wymiennika oraz czas napełniania kondensatem ze ścianki zewnętrznej rury centralnej zbiorniczka pomiarowego 17. Objętość przestrzeni między kreskami zbiorniczka wynosi 40 cm³.

Każdy pomiar dla danej prędkości przepływu powietrza powtarzamy trzykrotnie.

Prędkość przepływu powietrza dla mchu burzliwego odpowiadającą zmierzonym spadkom ciśnienia odczytujemy z wykresu skalowania zwężki umieszczonego na tablicy manometrycznej.

W przypadku konwekcji swobodnej wykonujemy trzy pomiary czasu napełniania zbiorniczka pomiarowego 16 kondensatem spływającym ze ścianki wewnętrznej rury zewnętrznej wymiennika ciepła. Objętość przestrzeni między kreskami tego zbiorniczka wynosi 20 cm³.

Następnie określamy na podstawie wskazań miernika cyfrowego w punktach umieszczenia czujników temperatury średnią temperaturę zewnętrznej powierzchni metalowej osłony izolacji wymiennika ciepła. Odczytujemy także wartości temperatury i ciśnienia powietrza w laboratorium. Uzyskane wyniki należy zapisać w tabeli wyników.

5. Uwagi o bezpieczeństwie pracy

Szczególną ostrożność zachować i stosować się do przepisów bezpiecznego korzystania z urządzeń zasilanych prądem elektrycznym (tablica elektryczna, silnik wentylatora, grzałki wytwornicy pary) oraz unikać oparzenia parą wodną. Uważnie posługiwać się stoperem oraz szklanymi elementami instalacji: termometrami, latarkami kontrolnymi i pomiarowymi.

O zauważonych usterkach poinformować prowadzącego zajęcia.

6. Opracowanie wyników

Konwekcja wymuszona burzliwa. Dla każdego pomiaru ze wzoru (10.3) obliczamy doświadczalne wartości współczynnika wnikania ciepła (cii w tabeli wyników), strumień ciepła oblicza się na podstawie intensywności skraplania na powierzchni zewnętrznej rury centralnej wymiennika wyrażonej wzorem

q = ^JL_Pkr    (10.19)

T

gdzie: r - ciepło kondensacji pary wodnej pod ciśnieniem atmosferycznym [J/kg], \\ - objętość kondensatu w zbiorniczku pomiarowym [m³], pi - gęstość kondensatu [kg/ nr¹], x - czas gromadzenia kondensatu równy wartości średniej z trzech oznaczeń [s].

Po znalezieniu wartości własności fizykochemicznych powietrza i pary w warunkach prowadzonych doświadczeń obliczamy wartości liczb Nusselta oraz Reynoldsa. Sporządzamy w układzie dwulogarytmicznym wykres zależności Nu = f(Rę) i wyznaczamy wartości współczynników w równaniu (10.5) przy założeniu stałej wartości liczby Prandtla i kryterium geometrycznego

K.

Obliczamy wartości maksymalnych bezwzględnych niepewności pomiarowych określenia współczynnika wnikania ciepła (doświadczalnego) a następnie obliczamy dla warunków prowadzonych doświadczeń (dla jednego pomiaru) teoretyczną wartość współczynnika wnikania ciepła ze wzoru (10.6) oraz przedział ufności jego oszacowania. Na podstawie obliczonych przedziałów należy ocenić zgodność obliczonej teoretycznej wartości z wynikiem doświadczalnym (wpisać znak + jeżeli jest zgodność, znak - gdy zgodności brak).

Konwekcja wymuszona laminama. Wartość doświadczalną współczynnika wnikania ciepła obliczamy jak w przypadku konwekcji burzliwej. Następnie dla każdego pomiaru należy obliczyć wartości liczb Gz (ze wzoru 10.8), wartości liczb Nusselta i sporządzić w układzie