Kamil Banach i Sebastian Durma gr. 1 dietetyki, II rok

SPRAWOZDANIE

Wyznaczanie współczynnika przenikania ciepła

Dane wymiennika i układu pomiarowego:

Wymiennik ciepła płaszczowego rurowy o rurach ożebrowanych firmy Convector

Średnica króćca wlotowego powietrza d_P1= 315 mm

Średnica króćca wylotowego powietrza d_P2= 315 mm

Średnica króćca wlotowego wody d_W1= 19 mm

Średnica króćca wylotowego wody d_W2= 19 mm

Średnica zewnętrzna żeber D_Ż = 39mm

Średnica wewnętrzna żeber D_Ż = 21mm

Wentylator promieniowy niskoprężny firmy Wolfram

Pomiar ciśnienia dynamicznego (na rurce Prandtla) dokonywany mikromanometrem firmy ZAM o zakresie 0 –150 mm i dokładności odczytu 0,01 mm nr fabryczny 900770

Pomiar temperatury za pomocą termometrów elektronicznych:

	Czynnik	Zakres	Dokładnośc
Wlot	woda	-50-200ºC	0,1ºC
	powietrze	-50-200ºC	0,1ºC
Wylot	woda	-50-200ºC	0,1ºC
	powietrze	-50-200ºC	0,1ºC

Pomiar objętościowego natężenia przepływu przy użyciu stopera i wyskalowanego pojemnika.

Warunki pomiarów:

Temperatura powietrza: 25ºC

Ciśnienie atmosferyczne : 762 mm Hg

Wilgotnośc względna powietrza: 56 %

Tabela pomiarów i obliczeń:

Temperatura powietrza na wlocie do wymiennika tP1 [^0C]	26,9
Temperatura powietrza na wylocie z wymiennika tP2 [^0C]	28,8
Temperatura wody na wlocie do wymiennika tW1 [^0C]	40,7
Temperatura wody na wylocie z wymiennika tW2 [^0C]	35,7
Maksymalne ciśnienie dynamiczne pdmax [mH2O]	6,77
Średni czas napełniania cylindra o objętości 2 dm^3 dla wody [s]	17,8

Obliczenie współczynnika „k":

Powierzchnia wymiany ciepła A = 6,12 [m²]

Ciepło właściwe wody c_w = 4,17 [kJ/(kg·K)]

Ciepło właściwe powietrza c_p = 1,01 [kJ/(kg·K)]

Gęstość wody ρ_w = 995 [kg/m³]

Gęstość powietrza ρ_p = 1,16 [kg/m³]

Dynamiczny współczynnik lepkości η_p= 18,51*10^-3 [kg/(m∙h)]

Średnia różnica temperatur Δtm	17,4
Współczynnik poprawkowy ε (prąd krzyżowy)	0,990
Maksymalna prędkość przepływu powietrza wPmax [m/s]	10,41
Liczba Reynoldsa Re	1281144
Masowe natężenie przepływu wody mw [kg/s]	0,069
Masowe natężenie przepływu powietrza mP [kg/s]	0,895
Ilość ciepła oddanego przez wodę QW [kJ/h]	9074,38
Ilość ciepła oddanego przez powietrze Qp [kJ/h]	10444,43
Współczynnik przenikania ciepła K [W/m^2·K]	10,54

2. Wykres zmian temperatur dla zastępczego układu prądu krzyżowego:

gdzie:

t_w1- temperatura wody na wlocie wymiennika [⁰C]

t_w2- temperatura wody na wylocie wymiennika [⁰C]

t_p1- temperatura powietrza na wlocie wymiennika [⁰C]

t_p2- temperatura powietrza na wylocie wymiennika [⁰C]

Δt_I- różnica temperatur wody na wlocie i powietrza na wylocie wymiennika [⁰C]

Δt_II­- różnica temperatur wody na wylocie i powietrza na wlocie wymiennika [⁰C]

WODA:

• Średnia temperatura wody:

44,7 ˚C

• Objętościowe natężenie przepływu wody:

l/s = 4,2 l/min

• Masowe natężenie przepływu wody:

kg/m³

= 0,069 kg/s

• ilość ciepła oddanego przez wodę:

8,7 ˚C

=2520,66 J/s = 9074,38 kJ/h

• współczynnik lepkości i przewodzenia ciepła dla wody w temperaturze 44,7 ˚C:

η_w = 5,976∙10^-4 N∙s/m²

= 0,641 W/(m∙K)

• 

61,73 Pa

0,28 m/s

8352

• 

= 3,91

• 

54,45

• 

1939,0 W/(m²∙K)

WSPÓŁCZYNNKI PRZENIKANIA CIEPŁA NA PODSTAWIE POMIARÓW:

• wyznaczanie współczynnika poprawkowego ε (prąd krzyżowy):

Δt_w = 49,1-40,4 = 8,7˚C Δt_p = 28,3-25,1 = 3,2˚C Δt_max = 49,1-25,1 = 24˚C

=0,4 =0,1

Współczynnik ε odczytany z tablic na podstawie wartości ζ i η

ε = 0,990

• współczynnik przenikania ciepła na podstawie pomiarów:

A=6,03 m²

24 ˚C 12,1 ˚C

17,4 ˚C

24,27 W/(m²∙K)

POWIETRZE:

• Średnia temperatura powietrza:

26,7 ˚C

• współczynnik lepkości i przewodzenia ciepła dla powietrza w temperaturze 26,7 ˚C:

η_p = 18,51∙10^-6 N∙s/m²

= 2,56∙10^-2 W/(m∙K)

• 2 m

61,73 Pa

10,41 m/s

1281144

• 

0,7

• 

1534

• 

19,64 W/(m²∙K)

• ilość ciepła pobranego przez powietrze:

3,2 ˚C

0,895 kg/s

2901,23 J/s = 10444,43 kJ/h

• straty ciepła podczas procesu:

-1370,05 kJ/h

WSPÓŁCZYNNIK PRZENIKANIA CIEPŁA NA PODSTAWIE LICZB KRYTERIALNYCH:

10,54 W/(m²∙K)