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



Podobne dokumenty
Laboratorium InŜynierii i Aparatury Przemysłu SpoŜywczego

PRZENIKANIE CIEPŁA W CHŁODNICY POWIETRZNEJ

IDENTYFIKACJA WARUNKÓW BRZEGOWYCH WYMIANY CIEPŁA PODCZAS PRZEPŁYWU PŁYNU PRZEZ RURY OBUSTRONNIE ŻEBROWANE

Modelowanie zjawisk przepływowocieplnych. i wewnętrznie ożebrowanych. Karol Majewski Sławomir Grądziel

Instrukcja stanowiskowa

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA WNIKANIA CIEPŁA PODCZAS KONWEKCJI WYMUSZONEJ GAZU W RURZE

Politechnika Gdańska

BADANIE WYMIENNIKÓW CIEPŁA

ĆWICZENIE NR 4 WYMIENNIK CIEPŁA

Ćwiczenie nr 2 Wpływ budowy skraplacza na wymianę ciepła

INSTYTUT INŻYNIERII ŚRODOWISKA ZAKŁAD GEOINŻYNIERII I REKULTYWACJI ĆWICZENIE NR 4 OKREŚLENIE WSPÓŁCZYNNIKA STRAT LOEKALNYCH

WYMIANA CIEPŁA i WYMIENNIKI CIEPŁA

BADANIE WYMIENNIKA CIEPŁA TYPU RURA W RURZE

Badania charakterystyki sprawności cieplnej kolektorów słonecznych płaskich o zmniejszonej średnicy kanałów roboczych

AUTOMATYKA I POMIARY LABORATORIUM - ĆWICZENIE NR 15 WYMIENNIK CIEPŁA CHARAKTERYSTYKI DYNAMICZNE

WSPÓŁCZYNNIK PRZEJMOWANIA CIEPŁA PRZEZ KONWEKCJĘ

ZASTOSOWANIE OKRĄGŁEGO OŻEBROWANIA RUR GRZEWCZYCH W OGRZEWANIU PODŁOGOWYM

POLITECHNIKA GDAŃSKA

PRACE NAUKOWE IMiUE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ 2014 INTENSYFIKACJA WYMIANY CIEPŁA W RURACH Z WEWNĘTRZNYM OŻEBROWANIEM SPIRALNYM

ANALIZA WYMIANY CIEPŁA OŻEBROWANEJ PŁYTY GRZEWCZEJ Z OTOCZENIEM

Wnikanie ciepła przy konwekcji swobodnej. 1. Wstęp

ZBIORNIK Z WRZĄCĄ CIECZĄ

Doświadczalne badania przydatności powietrznych kolektorów słonecznych do wspomagania procesów suszenia płodów rolnych. dr inż.

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

BADANIA CIEPLNE REKUPERATORA

SPRĘŻ WENTYLATORA stosunek ciśnienia statycznego bezwzględnego w płaszczyźnie

Raport cząstkowy z badania nr 2017/16/LK Badanie konstrukcji szkieletowej

Ćwiczenie 5: RUCH CIEPŁA PODCZAS KONDENSACJI NASYCONEJ PARY WODNEJ 1. CEL ĆWICZENIA

LABORATORIUM - TRANSPORT CIEPŁA I MASY II

SPIRAFLEX. efektywne przewodzenie energii

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

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

Stanowiska laboratoryjne przeznaczone do przeprowadzania doświadczeń w zakresie przepływu ciepła

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

OPORY PRZEPŁYWU PRZEWODÓW WENTYLACYJNYCH

OPORY PRZEPŁYWU PRZEWODÓW WENTYLACYJNYCH

Przykładowe kolokwium nr 1 dla kursu. Przenoszenie ciepła ćwiczenia

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW

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

Konferencja. Ograniczanie strat energii w elektroenergetycznych liniach przesyłowych w wyniku zastosowania nowych nisko-stratnych przewodów

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

MECHANIKA PŁYNÓW LABORATORIUM

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW

Materiały konstrukcyjne systemów kominowych jako element poprawy efektywności energetycznej instalacji grzewczych

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

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW

WNIKANIE CIEPŁA PRZY WRZENIU CIECZY

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

Laboratorium z Konwersji Energii. Kolektor słoneczny

prędkości przy przepływie przez kanał

SPIS TREŚCI Obliczenia zwężek znormalizowanych Pomiary w warunkach wykraczających poza warunki stosowania znormalizowanych

Zadanie 1. Zadanie 2.

Wymiennik ciepła. Dane wyjściowe i materiały pomocnicze do wykonania zadania projektowego. Henryk Bieszk. Gdańsk 2011

GKS-S GRZEJNIKI KONWEKTOROWE

ZWĘŻKI POMIAROWE według PN-EN ISO 5167:2005 dla D 50 mm ASME-MFC-14M-2003 dla D < 50 mm

POLITECHNIKA KRAKOWSKA im. T. Kościuszki Wydział Mechaniczny

Analiza wymiany ciepła w przekroju rury solarnej Heat Pipe w warunkach ustalonych

Kartki (kartek) 1 (6) Określenie współczynnika przenikania ciepła słomy

Rys.1. Zwężki znormalizowane: a) kryza, b) dysza, c) dysza Venturiego [2].

Sonda pomiarowa Model A2G-FM

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

LABORATORIUM TECHNIKI CIEPLNEJ INSTYTUTU TECHNIKI CIEPLNEJ WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA I ENERGETYKI POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ

Metrologia cieplna i przepływowa

ZESZYTY ENERGETYCZNE TOM I. Problemy współczesnej energetyki 2014, s

METODYKA WYBRANYCH POMIARÓW. w inżynierii rolniczej i agrofizyce. pod redakcją AGNIESZKI KALETY

INSTYTUT INŻYNIERII ŚRODOWISKA ZAKŁAD GEOINŻYNIERII I REKULTYWACJI ĆWICZENIE NR 7 BADANIE POMPY II

MODELOWANIE TRANSPORTU CIEPŁA I MASY W RURZE GRUNTOWEGO WYMIENNIKA CIEPŁA

AKADEMIA GÓRNICZO HUTNICZA INSTRUKCJE DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH: TECHNIKA PROCESÓW SPALANIA

Laboratorium LAB3. Moduł pomp ciepła, kolektorów słonecznych i hybrydowych układów grzewczych

Wykaz urządzeń Lp Nazwa. urządzenia 1. Luksomierz TES 1332A Digital LUX METER. Przeznaczenie/ dane techniczne Zakres /2000/20000/ lux

WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA WYDZIAŁ MECHANICZNY INSTYTUT POJAZDÓW MECHANICZNYCH I TRANSPORTU

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

LABORATORIUM PODSTAW BUDOWY URZĄDZEŃ DLA PROCESÓW MECHANICZNYCH

LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

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

HYDRAULIKA KOLUMNY WYPEŁNIONEJ

PAROWANIE WODY ZE SWOBODNEGO ZWIERCIADŁA PRZY RÓŻNEJ ORGANIZACJI WYMIANY POWIETRZA W HALI BASENOWEJ

Oferta Małopolskiego Centrum Budownictwa Energooszczędnego skierowana różnych grup przedsiębiorców oraz osób indywidualnych.

Semestr zimowy Brak Tak

WNIKANIE CIEPŁA PRZY KONDENSACJI PAR

Materiały do ćwiczeń z ogrzewnictwa 4. PRZYKŁAD OBLICZANIA ZAPOTRZEBOWANIA NA MOC CIEPLNĄ. Pokój. Pokój t i = +20 o C Kub = m 3

Ermeto Original Rury / Łuki rurowe

Kazimierz Peszyński Zakład Sterowania. Instytut Eksploatacji Maszyn i Transportu Wydział Inżynierii Mechanicznej

Parametry układu pompowego oraz jego bilans energetyczny

Ćwiczenie 425. Wyznaczanie ciepła właściwego ciał stałych. Woda. Ciało stałe Masa kalorymetru z ciałem stałym m 2 Masa ciała stałego m 0

Ćwiczenie 3: Wyznaczanie gęstości pozornej i porowatości złoża, przepływ gazu przez złoże suche, opory przepływu.

Podstawowe narzędzia do pomiaru prędkości przepływu metodami ciśnieniowymi

str. str. Ćwiczenie 1: Ćwiczenie 2: Ćwiczenie 3: Ćwiczenie 4: Ćwiczenie 5: Ćwiczenie 6: Ćwiczenie 7: Ćwiczenie 8: Ćwiczenie 9:

Część A. Aparat wyparny jednodziałowy

1. Podstawowe pojęcia w wymianie ciepła

1. Część teoretyczna. Przepływ jednofazowy przez złoże nieruchome i ruchome

Hydrostatyczne Układy Napędowe Laboratorium

WPŁYW POWŁOKI POWIERZCHNI WEWNĘTRZNEJ RUR PRZEWODOWYCH NA EKSPLOATACJĘ RUROCIĄGU. Przygotował: Dr inż. Marian Mikoś

Termoanemometr z możliwością wyznaczania wektora prędkości w płaszczyźnie

LABORATORIUM TECHNIKI CIEPLNEJ INSTYTUTU TECHNIKI CIEPLNEJ WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA I ENERGETYKI POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ

Skraplanie czynnika chłodniczego R404A w obecności gazu inertnego. Autor: Tadeusz BOHDAL, Henryk CHARUN, Robert MATYSKO Środa, 06 Czerwiec :42

WYKŁAD 10 METODY POMIARU PRĘDKOŚCI, STRUMIENIA OBJĘTOŚCI I STRUMIENIA MASY W PŁYNACH

Transkrypt:

Wpływ kąta skręcenia żeber wewnętrznych na proces wymiany ciepła w rurach obustronnie żebrowanych dr inż. Artur Szajding dr hab. inż. Tadeusz Telejko, prof. AGH dr inż. Marcin Rywotycki dr inż. Monika Kuźnia Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej Katedra Techniki Cieplnej i Ochrony Środowiska

Rury obustronnie żebrowane z wirowym przepływem medium Rura obustronnie żebrowana Przekrój rury obustronnie żebrowanej

Obliczenia współczynnika wnikania ciepła po stronie wewnętrznej rury w oparciu o zależności kryterialne Nu 0,023Re 0,8 Pr 0,4 xs / core 0,1 w / w0 0,5 sec 3 Nu Nu st l d c w 1/ 2 n xs 0,8 w / w0 0,29 1 1,792 SW 0,64 H 2,76 Re 0,27 Nu Nu st l d c w 1/ 2 n xs 0,8 w / w0 1,0 1 0,059 SW 0,31 W 0,66

Rury przeznaczone do badań Rury wytypowane do badań Lp., /100mm, 1 2,0 139 14,27 2 3,0 117 12,12 3 3,5 91 9,45 4 4,5 46 4,83 5 5,0 39 4,09 6 6,0 0 0,00 Geometria rur przeznaczonych do badań

Stanowisko badawcze Schemat ideowy stanowiska do badań cieplno-przepływowych 1 komputer rejestrujący pomiar temperatury; 2 termometr cyfrowy; 3, 8 miernik różnicy ciśnień; 4, 9 przetwornik różnicy ciśnień; 5 termoanemometr; 6 przetwornik AC/DC; 7 komputer rejestrujący prędkość powietrza; 10 rotametr; 11 zbiornik oleju z zamontowaną grzałką elektryczną; 12 autotransformator; T1, T2 punkt pomiaru temperatury oleju; T3, T4 punkt pomiaru temperatury powietrza; Vpow punkt pomiaru prędkości powietrza

Obliczenia współczynnika wnikania ciepła po stronie wewnętrznej rury w oparciu o wyniki eksperymentu Q I ol I pow I ol mc t t olpolol inol _ out I mc t t pow pow ppow _ pow _ out pow _ in Q k z t lmtd

Obliczenia współczynnika wnikania ciepła po stronie wewnętrznej rury w oparciu o wyniki eksperymentu Q pow Q prz Q ol w 1 k d p 2 d w lm z w z z 1 z

Obliczenia współczynnika wnikania ciepła po stronie zewnętrznej rury w oparciu o zależności kryterialne Nu 0,134 Re 0,681 Pr 1/3 s h 0,2 s g z 0,1134 Nu, Re, Pr - liczby kryterialne Nusselta, Reynoldsa i Prandtla; s h g z - prześwit pomiędzy sąsiednimi żebrami; - wysokość żebra; - średnia grubość żebra

Wyniki pomiarów i obliczeń 0.008 0.006 StPr 2/3 0.004 Bilans cieplny Carnavos Jensen i Vlakancic (wysokie żebra) Jensen i Vlakancic (mikro-żebra) 0.002 14,27 O 1000 2000 3000 4000 5000 Re 4,09 O Wyniki obliczeń StPr 2/3 w funkcji wartości liczby Reynoldsa

Wyniki pomiarów i obliczeń 450 V ol = 0,753 m/s 500 V ol = 0,878 m/s 400 450 350 400 w, W/(m 2 K) w, W/(m 2 K) 300 250 200 0 4 8 12 16 Wpływ kąta pochylenia linii śrubowej żeber wewnętrznych γ na wartość współczynnika wnikania ciepła od oleju do wewnętrznej powierzchni rury dla różnych temperatur oleju przy V ol = 0,753 m/s, O = 80 O C, R 2 = 0,9529 = 75 O C, R 2 = 0,9756 = 70 O C, R 2 = 0,9744 = 65 O C, R 2 = 0,9793 = 60 O C, R 2 = 0,9637 350 300 250 0 4 8 12 16, O = 80 O C = 75 O C = 70 O C = 65 O C = 60 O C Wpływ kąta pochylenia linii śrubowej żeber wewnętrznych γ na wartość współczynnika wnikania ciepła od oleju do wewnętrznej powierzchni rury dla różnych temperatur oleju przy V ol = 0,878 m/s

Wyniki pomiarów i obliczeń 800 600 w, W/(m 2 K) 400 = 14,27 O = 12,12 O 200 = 9,45 O = 4,83 O = 4,09 O 0 = 0,00 O 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 Re ol Zależność współczynnika wnikania ciepła od oleju do wewnętrznej powierzchni rury od parametrów przepływu oleju dla różnych kątów skręcenia żeber wewnętrznych

Q, W Q, W Wyniki pomiarów i obliczeń V pow = 7,28 m/s V ol = 0,753 m/s V pow = 7,28 m/s V ol = 0,878 m/s 2400 = 14,27 O 2400 = 14,27 O = 12,12 O = 12,12 O 2000 = 9,45 O = 4,83 O = 4,09 O 2000 = 9,45 O = 4,83 O = 4,09 O 1600 = 0,00 O = 0,00 O 1600 1200 800 1200 400 800 55 60 65 70 75 80 85 Temperatura wpływającego oleju, o C Wpływ temperatury oleju oraz kąta pochylenia linii śrubowej żeber wewnętrznych na wartość strumienia ciepła przekazywanego przez rury przy V pow = 7,28 m/s i V ol = 0,753 m/s 55 60 65 70 75 80 85 Temperatura wpływającego oleju, o C Wpływ temperatury oleju oraz kąta pochylenia linii śrubowej żeber wewnętrznych na wartość strumienia ciepła przekazywanego przez rury przy V pow = 7,28 m/s i V ol = 0,878 m/s

Q, W Q, W Wyniki pomiarów i obliczeń V pow = 6,60 m/s V ol = 0,753 m/s V pow = 6,60 m/s V ol = 0,878 m/s 2400 2000 1600 = 14,27 O, R 2 = 0,9953 = 12,12 O, R 2 = 0,9914 = 9,45 O, R 2 = 0,9952 = 4,83 O, R 2 = 0,9772 = 4,09 O, R 2 = 0,9869 = 0,00 O, R 2 = 0,9807 2400 2000 = 14,27 O = 12,12 O = 9,45 O = 4,83 O = 4,09 O = 0,00 O 1600 1200 800 1200 400 800 55 60 65 70 75 80 85 Temperatura wpływającego oleju, o C Wpływ temperatury oleju oraz kąta pochylenia linii śrubowej żeber wewnętrznych na wartość strumienia ciepła przekazywanego przez rury przy V pow = 6,60 m/s i V ol = 0,753 m/s 55 60 65 70 75 80 85 Temperatura wpływającego oleju, o C Wpływ temperatury oleju oraz kąta pochylenia linii śrubowej żeber wewnętrznych na wartość strumienia ciepła przekazywanego przez rury przy V pow = 6,60 m/s i V ol = 0,878 m/s

Q, W Wyniki pomiarów i obliczeń 2400 = 14,27 o = 12,12 o 2000 = 9,45 o = 4,83 o = 4,09 o 1600 = 0,00 o 1200 800 400 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 Re ol Zależność strumienia ciepła przekazywanego przez rurę obustronnie żebrowaną od parametrów przepływu oleju dla różnych kątów skręcenia żeber wewnętrznych

Wnioski Kąt skręcenia żeber wewnętrznych ma wpływ na intensyfikację wymiany ciepła w rurach obustronnie żebrowanych. Zwiększenie kąta skręcenia żeber wewnętrznych powoduje wzrost przekazywanego strumienia ciepła. Zwiększenie tego kąta od 0 /10cm do 139 /10cm przy zachowaniu pozostałych parametrów przepływu na niezmienionym poziomie powodował wzrost ilości wymienianego ciepła o ok. 50 100%. Wyniki empiryczne wskazują, że optymalizacja ożebrowania wewnętrznego rur pozwala na zwiększenie mocy wymiennika lub przy zachowaniu jego dotychczasowej mocy, na zmniejszenie ilości rur w wymienniku. Pozwala to na obniżenie zarówno wagi jak i kosztów materiałowych wymiennika.

Wnioski Zmiana parametrów przepływu cieczy wewnątrz rury w kierunku rosnących wartości powoduje zwiększenie strumienia ciepła przekazywanego przez rurę obustronnie żebrowaną. Otrzymane wyniki obliczeń wykonane za pomocą zależności kryterialnych służących wyznaczeniu współczynnika wnikania ciepła po wewnętrznej stronie rury z wewnętrznym spiralnym ożebrowaniem, wykazują znaczące różnice pomiędzy sobą, a rozbieżność wyników obliczeń uniemożliwia wybranie jednej najlepszej zależności służącej do obliczania wymiany ciepła w rurach obustronnie żebrowanych. Stanowi to duży problem w wykorzystaniu tego typu rur w zastosowaniach praktycznych.

Dziękuję za uwagę