Pole temperatury - niestacjonarne (temperatura zależy od położenia elementu ciała oraz czasu) (1.1) (1.2a)

Podobne dokumenty
1. Podstawowe pojęcia w wymianie ciepła

Pole temperatury - niestacjonarne (temperatura zależy od położenia elementu ciała oraz czasu)

Pole temperatury - niestacjonarne (temperatura zależy od położenia elementu ciała oraz czasu)

wymiana energii ciepła

WYMIANA CIEPŁA i WYMIENNIKI CIEPŁA

Wyznaczanie współczynnika przenikania ciepła dla przegrody płaskiej

Wnikanie ciepła przy konwekcji swobodnej. 1. Wstęp

Laboratorium komputerowe z wybranych zagadnień mechaniki płynów

MECHANIKA PŁYNÓW LABORATORIUM

WSPÓŁCZYNNIK PRZEJMOWANIA CIEPŁA PRZEZ KONWEKCJĘ

Przedmowa Przewodność cieplna Pole temperaturowe Gradient temperatury Prawo Fourier a...15

INSTYTUT INŻYNIERII ŚRODOWISKA ZAKŁAD GEOINŻYNIERII I REKULTYWACJI ĆWICZENIE NR 5

PRZEPŁYW CIEPŁA PRZEZ PRZEGRODY BUDOWLANE

Instrukcja stanowiskowa

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA WNIKANIA CIEPŁA PODCZAS KONWEKCJI WYMUSZONEJ GAZU W RURZE

LABORATORIUM TERMODYNAMIKI

PRZENIKANIE CIEPŁA W CHŁODNICY POWIETRZNEJ

gazów lub cieczy, wywołanym bądź różnicą gęstości (różnicą temperatur), bądź przez wymuszenie czynnikami zewnętrznymi.

Spis treści. Przedmowa WPROWADZENIE DO PRZEDMIOTU... 11

Wykłady z Hydrauliki- dr inż. Paweł Zawadzki, KIWIS WYKŁAD 3

Laboratorium InŜynierii i Aparatury Przemysłu SpoŜywczego

Ćwiczenie nr 2 Wpływ budowy skraplacza na wymianę ciepła

LEPKOŚĆ. D średnica rury, V średnia prędkość cieczy w rurze, d gęstość cieczy, η (czyt. eta ) lepkość dynamiczna.

Wymiana ciepła w wymiennikach. wykład wymienniki ciepła

POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA. Poszukiwanie optymalnej średnicy rurociągu oraz grubości izolacji

WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA WYDZIAŁ MECHANICZNY INSTYTUT POJAZDÓW MECHANICZNYCH I TRANSPORTU

Przenikanie ciepła obliczanie współczynników przenikania ciepła skrót wiadomości

WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA Wydział Mechaniczny Katedra Pojazdów Mechanicznych i Transportu LABORATORIUM TERMODYNAMIKI TECHNICZNEJ

gazów lub cieczy, wywołanym bądź różnicą gęstości (różnicą temperatur), bądź przez wymuszenie czynnikami zewnętrznymi.

Akademia Górniczo - Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

BADANIE WYMIENNIKÓW CIEPŁA

J. Szantyr Wykład nr 27 Przepływy w kanałach otwartych I

Modelowanie wybranych zjawisk fizycznych

J. Szantyr Wykład nr 20 Warstwy przyścienne i ślady 2

Spis treści. PRZEDMOWA.. 11 WYKAZ WAśNIEJSZYCH OZNACZEŃ.. 13

Występują dwa zasadnicze rodzaje skraplania: skraplanie kroplowe oraz skraplanie błonkowe.

Wnikanie ciepła pomiędzy powierzchnią ścianki a płynem, gazem opisuje równanie różniczkowe Newtona: Nu liczba Nusselta, Gr liczba Grashofa,

LABORATORIUM - TRANSPORT CIEPŁA I MASY II

1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest wyznaczenie zależności współczynnika strat liniowych λ w funkcji liczby Reynolsa i porównanie uzyskanych wyników

Symulacja przepływu ciepła dla wybranych warunków badanego układu

ĆWICZENIE 2 BADANIE TRANSPORTU CIEPŁA W WARUNKACH STACJONARNYCH

BADANIE WYMIENNIKA CIEPŁA TYPU RURA W RURZE

BADANIA CIEPLNE REKUPERATORA

WYMIANA (TRANSPORT) CIEPŁA

POMIAR WSPÓŁCZYNNIKA PRZEWODNOŚCI CIEPLNEJ ALUMINIUM

SYSTEM DO POMIARU STRUMIENIA OBJĘTOŚCI WODY ZA POMOCĄ ZWĘŻKI

WYKŁAD nr Ekstrema funkcji jednej zmiennej o ciągłych pochodnych. xˆ ( ) 0

Elektrodynamika. Część 2. Specjalne metody elektrostatyki. Ryszard Tanaś. Zakład Optyki Nieliniowej, UAM

ZBIORNIK Z WRZĄCĄ CIECZĄ

PROFIL PRĘDKOŚCI W RURZE PROSTOLINIOWEJ

MECHANIKA PŁYNÓW Płyn

i j k Oprac. W. Salejda, L. Bujkiewicz, G.Harań, K. Kluczyk, M. Mulak, J. Szatkowski. Wrocław, 1 października 2015

WYKŁAD 8B PRZEPŁYWY CIECZY LEPKIEJ W RUROCIĄGACH

1. Wprowadzenie: dt q = - λ dx. q = lim F

Instrukcja do laboratorium z fizyki budowli.

ANALIZA NUMERYCZNA ROZKŁADU TEMPERATURY W ZEWNĘTRZNEJ PRZEGRODZIE PIONOWEJ

Zadania przykładowe z przedmiotu WYMIANA CIEPŁA na II roku studiów IŚ PW

1 Postulaty mechaniki kwantowej

Przykładowe kolokwium nr 1 dla kursu. Przenoszenie ciepła ćwiczenia

. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest porównanie na drodze obserwacji wizualnej przepływu laminarnego i turbulentnego, oraz wyznaczenie krytycznej licz

Wielomiany Hermite a i ich własności

Obliczenie natężenia promieniowania docierającego do powierzchni absorpcyjnej

POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA w Kielcach WYDZIAŁ MECHATRONIKI I BUDOWY MASZYN KATEDRA URZĄDZEŃ MECHATRONICZNYCH LABORATORIUM FIZYKI INSTRUKCJA

Zasady eksploatacji i obsługi maszyn i urządzeń energetycznych. Podstawy diagnostyki maszyn i urządzeń energetycznych

Katedra Silników Spalinowych i Pojazdów ATH ZAKŁAD TERMODYNAMIKI. Badanie pompy ciepła - 1 -

WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA WYDZIAŁ MECHANICZNY INSTYTUT POJAZDÓW MECHANICZNYCH I TRANSPORTU

Zadania rachunkowe z termokinetyki w programie Maxima

I. KARTA PRZEDMIOTU CEL PRZEDMIOTU

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW

Katedra Silników Spalinowych i Pojazdów ATH ZAKŁAD TERMODYNAMIKI. Konwekcja wymuszona - 1 -

Skręcenie wektora polaryzacji w ośrodku optycznie czynnym

Skuteczność izolacji termicznych

Politechnika Gdańska

J. Szantyr Wykład nr 26 Przepływy w przewodach zamkniętych II

Laboratorium komputerowe z wybranych zagadnień mechaniki płynów

Termodynamika i technika cieplna Wymiana ciepła, masy i pędu w procesach metalurgicznych i odlewniczych

WYDZIAŁ LABORATORIUM FIZYCZNE

WYZNACZANIE STRAT CIEPŁA PRZEWODÓW IZOLOWANYCH

LABORATORIUM METROLOGII

ĆWICZENIE NR 4 WYMIENNIK CIEPŁA

J. Szantyr -Wykład 2 Poważne wprowadzenie do Mechaniki Płynów

PROCESY CIEPLNE ZACHODZĄCE W INSTALACJACH Z DACHÓWKAMI FOTOWOLTAICZNYMI

WYZANCZANIE STAŁEJ DIELEKTRYCZNEJ RÓŻNYCH MATERIAŁÓW. Instrukcja wykonawcza

Politechnika Poznańska

Efekt naskórkowy (skin effect)

Gęstość i ciśnienie. Gęstość płynu jest równa. Gęstość jest wielkością skalarną; jej jednostką w układzie SI jest [kg/m 3 ]

Metrologia Techniczna

ciąg podciśnienie wywołane róŝnicą ciśnień hydrostatycznych zamkniętego słupa gazu oraz otaczającego powietrza atmosferycznego

Instrukcja do laboratorium Materiały budowlane Ćwiczenie 12 IIBZ ĆWICZENIE 12 METALE POMIAR TWARDOŚCI METALI SPOSOBEM BRINELLA

Aerodynamika I Efekty lepkie w przepływach ściśliwych.

RÓWNANIA MAXWELLA. Czy pole magnetyczne może stać się źródłem pola elektrycznego? Czy pole elektryczne może stać się źródłem pola magnetycznego?

Metodyka obliczenia natężenia przepływu za pomocą anemometru skrzydełkowego.

Aerodynamika i mechanika lotu

Akademia Górniczo - Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

LABORATORIUM TERMODYNAMIKI INSTYTUTU TECHNIKI CIEPLNEJ I MECHANIKI PŁYNÓW WYDZIAŁ MECHANICZNO-ENERGETYCZNY POLITECHNIKI WROCŁAWSKIEJ

Temat: Równowaga dynamiczna koryt rzecznych

Ćwiczenie 4: Wymienniki ciepła. Wyznaczanie współczynnika przenikania ciepła.

Wpływ kąta skręcenia żeber wewnętrznych na proces wymiany ciepła w rurach obustronnie żebrowanych

WYMIENNIK CIEPŁA TYPU RURA W RURZE - WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKÓW WNIKANIA I PRZENIKANIA CIEPŁA

Transkrypt:

PODSAWY WYMIANY CIEPŁA. Postawowe pojęcia w wymianie ciepła Sposoby transportu ciepła: przewozenie konwekcja - swobona - wymuszona promieniowanie ransport ciepła w ciałach stałych obywa się na roze przewozenia. Z przewozeniem ciepła mamy o czynienia, gy makroskopowe części ośroka nie przemieszczają się wzglęem siebie. Postawowym sposobem transportu ciepła w płynach (cieczach i gazach) jest konwekcja. W przypaku konwekcji płyn przemieszcza się i miesza. W płynach ciepło może być też przewozone. Gy ruch płynu spowoowany jest różnicą temperatur w płynie, mamy o czynienia z konwekcją swoboną. W przypaku konwekcji wymuszonej przemieszczanie płynu wywołane jest przez pompę lub sprężarkę. Promieniowanie ciepła polega na transporcie energii w postaci promieniowania elektromagnetycznego o określonej ługości fal. Pole temperatury - niestacjonarne (temperatura zależy o położenia elementu ciała oraz czasu) f x, y, z, t (.) - stacjonarne (temperatura w anym punkcie ciała nie zależy o czasu) f x, y, z (.a) t 0 (.b) Zaganienie wymiany ciepła może być: - jenowymiarowe (temperatura zmienia się tylko wzglęem jenej współrzęnej), - wuwymiarowe (temperatura zmienia się tylko wzglęem wóch współrzęnych), - trójwymiarowe (temperatura zmienia się wzglęem wszystkich współrzęnych).. Przewozenie ciepła.. Prawo Fouriera

Prawo Fouriera wiąże gęstość strumienia przewozonego ciepła w określonym punkcie ciała z graientem temperatury w tym punkcie W q gra (.) m W gzie jest współczynnikiem przewozenia ciepła (przewonością ciepą), którego m K wartość zależy o rozaju ciała, a także o temperatury. Dla kartezjańskiego ukłau współrzęnych prostokątnych gra i j k (.) x y z W prostokątnym ukłazie współrzęnych wektor q ma trzy skłaowe q x q y q z (.3a) x y (.3b) z (.3c) Rys. -. Zakresy wartości współczynników przewozenia ciepła... Stacjonarne przewozenie ciepła przez ściankę płaską przy const

Równanie różniczkowe opisujące ten przypaek przewozenia (prawo Fouriera) q (.4) x Równanie (.4) rozwiązujemy metoą rozzielenia zmiennych qx (.5) Dla przypaku stacjonarnego przez ściankę płaską gęstość strumienia ciepła q jest stała. Równanie (.5) całkujemy stronami x x q w qx (.6) w x x w (.7) w q w w (.8) gzie x x jest grubością ścianki przewozącej ciepło. Dla ścianki o powierzchni A Q Aq A w w (.9) Q (.0) A w w 3

.. Stacjonarne przewozenie ciepła przez ściankę płaską wielowarstwową Do obliczenia strumienia ciepła przewozonego przez ściankę wielowarstwową można użyć wzoru (.9) po warunkiem, że współczynnik przewozenia ciepła zostanie zastąpiony tzw. zastępczym współczynnikiem przewozenia ciepła n i z n i i (.) i i gzie: i numer warstwy n liczba warstw δ i grubość warstwy o numerze i λ i współczynnik przewozenia ciepła la warstwy o numerze i.3. Stacjonarne przewozenie przez ściankę cylinryczną przy const 4

q W / m (.) r gzie w przypaku ścianki cylinrycznej q zależy o promienia r Q Q q (.3) A rl natomiast Q const. Postawiamy prawą stronę równania (.3) zamiast q w równaniu (.) Q rl W (.4) r W równaniu (.4) rozzielamy zmienne i całkujemy równanie stronami Q r r r r w l (.5) w Q r r w l w (.6) l l Q w w r r w w (.7) Strumień ciepła oniesiony o jenostki ługości rury 5

q Q l W m l w w / (.8) Dla ścianki wielowarstwowej q l Q l z n n (.9) gzie: n z n (.0) i i i i i numer warstwy n liczba warstw i śrenica warstwy o numerze i (pierwsza warstwa, o najmniejszej śrenicy, ma nr ) λ i współczynnik przewozenia ciepła la warstwy o numerze i 3. Wnikanie (przejmowanie) ciepła Wnikaniem ciepła nazywamy wymianę ciepła pomięzy ścianką i omywającym ją płynem. Ciepło w płynie jest transportowane na roze konwekcji i przewozenia. 6

Równanie Newtona Q A w f (3.) W współczynnik wnikania (przejmowania) ciepła m K zależy o: - prękości płynu: w, - o kształtu, wielkości, rozaju i temperatury powierzchni wymiany ciepła: φ, l, l,..., w, - o parametrów termofizycznych płynu: f, p, ρ, c, λ, υ. f w,, p,, c,,,, l, l, (3.), f w Przykła Dla wymuszonego przepływu burzliwego cieczy lub gazu w kanale na roze oświaczaej określono zależność m n Nu C Re Pr (3.3) gzie typowe wartości m oraz n wynoszą: m 0,8; n 0, 4. Liczba Nusselta (bezwymiarowa) Nu h (3.4) Liczba Reynolsa (bezwymiarowa) w Re h (3.5) gzie m / s jest współczynnikiem lepkości kinematycznej. Liczba Prantla (bezwymiarowa) Pr (3.6) a Z równania (3.4) wyznacza się współczynnik wnikania ciepła Nu [W/(m K] (3.7) h Współczynnik wyrównania temperatury a jest efiniowany następująco 7

a m / s (3.8) c p 4. Przenikanie ciepła Przenikaniem ciepła nazywamy transport ciepła o płynu o wyższej temperaturze o płynu o niższej temperaturze przez przegroę. q k f f W/m (4.) gzie W k m K jest współczynnikiem przenikania ciepła Dla ścianki o powierzchni A Q Aq (4.) 8

4.. Przenikanie ciepła przez ściankę płaską o grubości Wnikanie ciepła o ścianki w q f (4.3) Przewozenie ciepła przez ściankę q w w (4.4) Przejmowanie ciepła przez płyn f q w (4.5) Z (4.3) f q w (4.6) Z (4.4) q w w (4.7) Z (4.5) w q f (4.8) Równania (4.6)-(4.8) sumujemy stronami f f q (4.9) q f f (4.0) Z porównania (4.0) z (4.) otrzymujemy k (4.) 4.. Przenikanie ciepła przez ściankę cylinryczną 9

0 l Q f f (4.) m W k l Q q f f l l / (4.3) gzie mk W k l jest liniowym współczynnikiem przenikania ciepła k l (4.4) 5. Obliczanie wymienników ciepła Pojemność ciepa czynnika p mc W. Czynnik cieplejszy ma ineks.

Bilans energetyczny wymiennika ciepła m c Q m c (5.a) p p W Q W (5.b) Równanie wymiany ciepła

Q ka (5.) 0 sr Śrenia różnica temperatur A0 A 0 A 0 A sr (5.3) A Śrenia różnica temperatur la wymienników współprąowych i przeciwprąowych sr (5.4) Gzie la współprąu (5.5a) (5.5b) - la przeciwprąu (5.5c) (5.5) Dla określonych temperatur wlotowych i wylotowych śrenia różnica temperatur jest największa przy przepływie przeciwprąowym, a najmniejsza la przepływu współprąowego. Śrenia różnica temperatur la wymienników o przepływie krzyżowo prąowym i mieszanym ( srm ) leży w przeziale pomięzy śrenią la współprąu ( srwp ) i przeciwprąu ( srpp ) (5.6) srpp srm srwp Śrenią różnicę temperatur la wymienników o przepływie krzyżowym i mieszanym można wyznaczyć wykorzystując poprawkę ε Δ (5.7) gzie srm srpp 0 (5.8) f P R (5.9),

P (5.0a) R (5.0b) Korzystając z wykresów poprawek ε Δ należy zwrócić uwagę na to, la jakiego przypaku są te poprawki, tzn. którym kanałem płynie czynnik gorący (), a którym czynnik zimny (). W pewnych przypakach może to być bez znaczenia. Każy typ wymiennika ma swój wykres poprawek f P R., 3