freakpp047

92'

Ponieważ pomiary przeprowadza się z reguły w temperaturze nieco wyższej od temperatury otoczenia, więc przed termostatowaniem należy szybko podnieść temperaturę elektrolitu do temperatury wymaganej. W tym celu można wykorzystać ciepłą wodę, otrzymywaną z termy 12 , którą przez zawór 10, przy zamkniętym zaworze 11, przepuszcza się dalej już tą samą drogą jak zimną wodę przy chłodzeniu. Jeśli pompa pracuje, nagrzewanie jest równomierne w całej masie i nie trwa długo.

5.5.4. Układ elektryczny

Zadaniem układu elektrycznego jest zapewnienie skokowo rosnącego, stabilizowanego napięcia stałego między anodą A i katodą K, umożliwienie odczytu tego napięcia, pomiaru natężenia prądu płynącego między elektrodami oraz temperatury T elektrolitu za pomocą tecmopary. Ten ostatni pomiar wykonuje się termoparą płaszczową w układzie wychyleniowym, przy zimnym końcu 'umieszczonym w termosie, zawierającym drobno potłuczony lód z konieczną ilością wody destylowanej (0°C). Stała termoelektryczna wynosi 0,04 mV/K, co odpowiada 1,00 mV dla 25°C. Do kontrolnych odczytów temperatury służy woltomierz cyfrowy. Ponadto w skład układu wchodzi rejestrator krzywych polaryzacyjnych i drukarka, notująca współrzędne punktów krzywych polaryzacyjnych. Chodzi o wartości zewnętrznego napięcia, przykładanego między anodę a katodę i odpowiadające im wartości natężenia prądu, płynącego w obwodzie zewnętrznym. Głównym elementem wyposażenia elektrycznego jest półautomatyczny sterownik do skokowej zmiany i stabilizowania przykładanego napięcia. Omówiono wersję układu elektrycznego o walorach dydaktycznych. Pomiar i opracowanie wyników w badaniach profesjonalnych - na tym stanowisku - można skomputeryzować.

5.6. Szczegóły sekcji pomiarowej, wykorzystywanej w celach dydaktycznych

Laboratorium wymiany ciepła i masy Zakładu Termodynamiki ma kilka sekcji pomiarowych, które służyły niegdyś do przeprowadzania badań naukowych, a obecnie mogą być używane w celach dydaktycznych. Zostanie omówiona tylko jedna z nich, tytułem przykładu.

Sekcja ta powstała z myślą o intensyfikacji kanałowego, konwekcyjnego chłodzenia łopatek turbin gazowych powietrzem. Zaproponowano krótki kanał, złożony z kilku jednakowych, cylindrycznych segmentów, do którego wlot następuje z tzw. plenum, co nawiązuje do wlotu w warunkach pracującej konstrukcji turbin lotniczych silników przepływowych. Schemat sekcji jest przedstawiony na rys. 5.4. Kolejne segmenty kanału, o średnicy wewnętrznej

d= 17 mm, długości L = 20 mm, mają osie przesunięte promieniowo względem siebie o e = 6 mm. Ponadto konstrukcję charakteryzują konkretne wartości kąta dyfuzora a, stosunek pól powierzchni A’/A” (gdzie: A’=7td'²/4, A”=7td²/4)' oraz stosunek długości do średnicy plenum L’/d\ Segmenty, wykonane z tulejek niklowych, są odizolowane elektrycznie od siebie za pomocą cienkich, gumowych podkładek i mogą spełniać funkcję katod. Anoda, złożona z trzech dłuższych, współosiowych rurek niklowych - połączonych elektrycznie ze sobą - jest umieszczona w dole prądu w stosunku do katod.

Rys. 5.4. Schemat sekcji pomiarowej

Konstrukcja sekcji umożliwia realizację badań trzech typów kanału (co przedstawiono w tabl. 5.1): I - schodkowego, II - naprzemiennego oraz III - naprzemiennego z wirem.

Przedmiotem ćwiczenia laboratoryjnego może być wyznaczenie średniej wartości współczynnika wymiany masy całej pracującej powierzchni jednej z katod za pomocą pomiaru. Pole tej powierzchni, składające się z pola powierzchni cylindrycznej walca o średnicy d oraz znacznie mniejszego od niego pola czołowej powierzchni tulejki niklowej o kształcie cienkiego półksiężyca, wynosi: A = 11,6 • 10^-4 m².

Ze względu na nietypowy kształt kanału liczba Reynoldsa może być obliczona tylko na podstawie umowy przyjętej odnośnie do prędkości i wymiaru charakterystycznego, np.

Re = ud/v    (5.25)

gdzie: u - średnia prędkość elektrolitu w segmencie, m/s, d - średnica wewnętrzna segmentu, m,

v- współczynnik lepkości kinematycznej elektrolitu w temperaturze pomiaru, m²/s.

*1