Laboratorium InŜynierii i Aparatury Przemysłu SpoŜywczego

Transkrypt

1 Laboratorium InŜynierii i Aparatury Przemysłu SpoŜywczego 1. Temat ćwiczenia :,,Wyznaczanie współczynnika przenikania ciepła 2. Cel ćwiczenia : Określenie globalnego współczynnika przenikania ciepła k dla badanego wymiennika ciepła o przepływie krzyŝowym, pracującego w układzie gaz - ciecz. 3. Zakres wiadomości : Sposoby przenoszenia ciepła, Klasyfikacja wymienników, kierunki przepływu czynników w wymiennikach, Przenikanie ciepła przez ściankę płaską i cylindryczną, Bilans cieplny wymiennika, Równanie Fouriera, moduł napędowy procesu wymiany ciepła, rozkład temperatur w wymiennikach ciepła, Liczby i równania kryterialne (liczby bezwymiarowe: Nusselta, Reynoldsa, Prandtla), Intensyfikacja wymiany ciepła. 4. Metodyka wykonania ćwiczenia. Sporządzenie schematu stanowiska pomiarowego z zaznaczeniem punktów pomiarowych z podaniem zakresu mierzonego i wymaganej dokładności kaŝdego przyrządu, Uruchomienie stanowiska pomiarowego według instrukcji podanej przez prowadzącego, Dokonanie odczytu wskazań przyrządów pomiarowych, (pomiar wielkości charakteryzujących proces wymiany ciepła zachodzący podczas badań wymiennika), Dokonanie niezbędnych pomiarów potrzebnych do wyliczenia powierzchni wymiany ciepła badanego wymiennika, Przeprowadzenie oceny stanu technicznego stanowiska pomiarowego. 5. Opracowanie sprawozdania Sprawozdanie powinno zawierać: schemat stanowiska pomiarowego, obliczenia, zestawienie wyników pomiarów i obliczeń w tabelce, wnioski. Ćwiczenie nr 5. 1

2 Uniwersytet Rolniczy Wydział Technologii śywności Katedra InŜynierii i Aparatury Przemysłu SpoŜywczego Grupa... Nazwisko... Imię... Data ćwiczenia... Ćwiczenie nr 5 Wyznaczanie współczynnika przenikania ciepła Wymiennik ciepła płaszczowo rurowy o rurach Ŝebrowanych Dane wymiennika i układu pomiarowego : Wymiennik ciepła płaszczowo rurowy o rurach Ŝebrowanych firmy... Średnica króćca wlotowego powietrza d P1 =... Średnica króćca wylotowego powietrza d P2 =... Średnica króćca wlotowego wody d W1 =... Średnica króćca wylotowego wody d W2 =... Średnica zewnętrzna Ŝeber D Ŝ =... Średnica wewnętrzna Ŝeber d Ŝ =... Wentylator promieniowy niskopręŝny firmy... Pomiar ciśnienia dynamicznego (na rurce Prandtla) dokonywany mikromanometrem firmy... o zakresie... i dokładności odczytu...nr fabr.... Pomiar objętościowego natęŝenia przepływu przy uŝyciu stopera i wyskalowanego pojemnika. Pomiar temperatury za pomocą termometrów: Czynnik Dokładność Zakres Nr fabryczny Wlot woda powietrze Wylot woda powietrze Warunki pomiarów : Temperatura powietrza :... [ o C] Wilgotność względna powietrza :... [%] Ciśnienie atmosferyczne: [mmhg] Ćwiczenie nr 5. 2

3 Tabela pomiarów i obliczeń: Temperatura powietrza na wlocie do wymiennika t P1 [ 0 C] Temperatura powietrza na wylocie z wymiennika t P2 [ 0 C] Temperatura wody na wlocie do wymiennika t W1 [ 0 C] Temperatura wody na wylocie z wymiennika t W2 [ 0 C] Maksymalne ciśnienie dynamiczne p dmax [mh 2 O] dla wody [s] Obliczenie współczynnika k Powierzchnia wymiany ciepła: A =... [m 2 ] Ciepło właściwe wody w temperaturze. [ o C]: c pw =... [kj/kg deg] Ciepło właściwe powietrza w temperaturze. [ o C]: c pp =...[kj/kg deg] Gęstość wody w temperaturze. [ o C]: ρ W =... [kg/m 3 ] Gęstość powietrza w temperaturze. [ o C]: ρ P =... [kg/m 3 ] Dynamiczny współczynnik lepkości w temperaturze. [ o C]: η P =... [kg/m. h] Średnia róŝnica temperatur t m. Współczynnik poprawkowy ε (prąd krzyŝowy) Maksymalna prędkość przepływu powietrza w Pmax [m/s] Liczba Reynoldsa Re dla w Pmax Lg Re Średnia prędkość przepływu powietrza w Pśr [m/s] Masowe natęŝenie przepływu wody m W [kg/s] Masowe natęŝenie przepływu powietrza m P [kg/s] Ilość ciepła oddanego przez wodę Q W [kj/h] Ilość ciepła pobranego przez powietrze Q P [kj/h] Współczynnik przenikania ciepła k [W/m 2 deg] Ćwiczenie nr 5. 3

4 Wymiennik ciepła typu rura w rurze Dane wymiennika i układu pomiarowego : Wymiennik ciepła typu rura w rurze, w którym czynnikiem oddającym ciepło A jest...podgrzewana w, natomiast czynnikiem pobierającym ciepło B jest Średnica zewnętrzna rury wewnętrznej d Z =... Średnica wewnętrzna rury wewnętrznej d W =... Grubość ścianki rury wewnętrznej s W = Średnica zewnętrzna rury zewnętrznej D Z =... Średnica wewnętrzna rury zewnętrznej D W =... Grubość ścianki rury zewnętrznej s Z = Długość rury wewnętrznej l = Długość rury zewnętrznej L = Pomiar objętościowego natęŝenia przepływu przy uŝyciu stopera i wyskalowanego pojemnika. Pomiar temperatury za pomocą termometrów: Czynnik Dokładność Zakres Nr fabryczny Wlot A B Wylot A B Warunki pomiarów : Temperatura powietrza :... [ o C] Wilgotność względna powietrza :... [%] Ciśnienie atmosferyczne: [mmhg] Tabela pomiarów i obliczeń: Kierunek przepływu czynników w wymienniku Temperatura czynnika A na wlocie do wymiennika t A1 [ 0 C] Temperatura czynnika A na wylocie z wymiennika t A2 [ 0 C] Temperatura czynnika B na wlocie do wymiennika t B1 [ 0 C] Temperatura czynnika B na wylocie z wymiennika t B2 [ 0 C] dla czynnika A [s] dla czynnika B [s] współprąd przeciwprąd Ćwiczenie nr 5. 4

5 Obliczenie współczynnika k Kierunek przepływu czynników w wymienniku Średnia logarytmiczna powierzchnia wymiany ciepła A m [m 2 ] Ciepło właściwe czynnika A c pa [kj/kg deg] Ciepło właściwe czynnika B] c PB [kj/kg deg] Gęstość czynnika A ρ A [kg/m 3 ] Gęstość czynnika B] ρ B [kg/m 3 ] współprąd przeciwprąd Średnia róŝnica temperatur t m Masowe natęŝenie przepływu czynnika A m A [kg/s] Masowe natęŝenie przepływu czynnika B m B [kg/s] Ilość ciepła oddanego przez czynnik A Q A [kj/h] Ilość ciepła pobranego przez czynnik B Q B [kj/h] Współczynnik przenikania ciepła k [W/m 2 deg] Ćwiczenie nr 5. 5