44,7
˚CKamil 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 dP1= 315 mm
Średnica króćca wylotowego powietrza dP2= 315 mm
Średnica króćca wlotowego wody dW1= 19 mm
Średnica króćca wylotowego wody dW2= 19 mm
Średnica zewnętrzna żeber DŻ = 39mm
Średnica wewnętrzna żeber DŻ = 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 dm3 dla wody [s] |
17,8 |
Obliczenie współczynnika „k":
Powierzchnia wymiany ciepła A = 6,12 [m2]
Ciepło właściwe wody cw = 4,17 [kJ/(kg·K)]
Ciepło właściwe powietrza cp = 1,01 [kJ/(kg·K)]
Gęstość wody ρw = 995 [kg/m3]
Gęstość powietrza ρp = 1,16 [kg/m3]
Dynamiczny współczynnik lepkości ηp= 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/m2·K] |
10,54 |
2. Wykres zmian temperatur dla zastępczego układu prądu krzyżowego:
gdzie:
tw1- temperatura wody na wlocie wymiennika [0C]
tw2- temperatura wody na wylocie wymiennika [0C]
tp1- temperatura powietrza na wlocie wymiennika [0C]
tp2- temperatura powietrza na wylocie wymiennika [0C]
ΔtI- różnica temperatur wody na wlocie i powietrza na wylocie wymiennika [0C]
ΔtII- 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:
ηw = 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):
Δtw = 49,1-40,4 = 8,7˚C Δtp = 28,3-25,1 = 3,2˚C Δtmax = 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:
ηp = 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)