spr12 - 12 - damianek195

spr12.doc
(750 KB) Pobierz
1.Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest określenie wartości współczynnika wnikania ciepła  oraz
gęstości strumienia cieplnego q od różnicy temperatur ściany i wrzącej cieczy.
2.Wstęp teoretyczny
Procesy wrzenia mają duże znaczenie w energetyce cieplnej, energetyce
atomowej, technologii chemicznej i w wielu innych dziedzinach współczesnej techniki.
Proces wrzenia polega na szybkiej zamianie cieczy w parę unosząc się do
powierzchni zwierciadła cieczy w postaci pęcherzyków. Pęcherzyki mogą się tworzyć w
całej objętości cieczy, gdy jest ona przegrzana lub na powierzchni ściany grzejnej, gdy
ciecz posiada temperaturę równą temperaturze wrzenia, a przegrzana jest tylko warstwa
graniczna o niewielkiej grubości. Jeżeli ciecz kontaktując się ze ścianką grzejną ogrzeje
się tak bardzo, że częściowo odparuje tworząc parę nasyconą wówczas na ściance
grzejnej powstaje pęcherzyk pary.
Dla pęcherzyka o promieniu r i napięciu powierzchniowym cieczy  zależność tę opisuje:
Pg*(*r2)=2**r*+Pc*(*r2)
Pg-Pc=2*/r
Pg- prężność pary nasyconej we wnętrzu pęcherzyka
Pc- ciśnienie hydrostatyczne
Aby nastąpiło oderwanie pęcherzyka od ścianki grzejnej, jego objętość musi być
na tyle duża by siła wyporu pokonała parcie cieczy i siły napięcia powierzchniowego.
Powiększenie objętości pęcherzyka może się odbywać dzięki ekspansji pary ciągle
ogrzewanej przez ściankę oraz dzięki parowaniu cieczy otaczającej pęcherzyk.
Przewodność cieplna pary jest jednak nieznaczna w porównaniu z przewodnością cieczy
i ciepło od ścianki przepływa głównie do cieczy otaczającej pęcherzyk. Ogrzana w ten
sposób ciecz zwiększa szybko swoją temperaturę do wartości wyższej od temperatury
pary tworzącej pęcherzyk i częściowo odparowuje do jego wnętrza powodując wzrost
ciśnienia Pg. Ponieważ Pc i  są stałe musi wzrosnąć promień r, a więc i objętość
pęcherzyka. Proces trwa nieprzerwanie aż do oderwania się pęcherzyków od ścianki.
Szybkość wymiany ciepła w procesie wrzenia, określana przez strumień cieplny q i
współczynnik wnikania ciepła , zależy od ilości ciepła doprowadzonego do ścianki
grzejnej, właściwości fizykochemicznych cieczy i pary oraz rodzaju powierzchni wymiany
ciepła.
Odcinek1- wymiana ciepła odbywa się głównie na drodze konwekcji swobodnej.
Odcinek2-wymiana ciepła odbywa się głównie na drodze tzw. wrzenia
pęcherzykowego.
Odcinek 3-wymiana ciepła odbywa się głównie na drodze tzw. wrzenia
błonkowego. .
Odcinek 4 przedstawia zależność =f(T), gdy wymiana ciepła odbywa się na
drodze promieniowania i przewodzenia.
Opis wykonania ćwiczenia
Włączamy grzałki pomocnicze i ustawiamy ich moc regulatorem 14. Początkowo
na wartość maksymalną, a następnie na wartość zadaną przez prowadzącego.
Włączamy dogrzewanie rury parowej 12 i zbiornika wyrównawczego 6 przez regulatory
mocy 4.Otwierając zawór 15 doprowadzamy wodę chłodzącą do chłodnicy zwrotnej 18.
Kiedy woda zaczyna wrzeć zmniejszamy moc grzałki aby utrzymać przepływ
kondensatu minimalny przez latarkę pomiarową. Po ustaleniu się natężenia przepływu
kondensatu włączamy grzałkę pomiarową i zaczynamy pomiary przez rejestrację Q v i
temperatur.
Pomiary wykonujemy przy następujących założeniach:
25% całkowitej mocy grzałki czyli 1000W
45% całkowitej mocy grzałki czyli 1800W
65% całkowitej mocy grzałki czyli 2600W
85% całkowitej mocy grzałki czyli 3400W
3.Przykład obliczeń:
Ciśnienie atmosferyczne
p = 99900Pa
Ciepło kondensacji pary wodnej r dla powyższego ciśnienia
r =2256kJ/kg
3.1. Obliczenie natężenia przepływu kondensatu przy ogrzewaniu tylko grzałkami
pomocniczymi QV1 [m3/s]
V = 10 ml = 0,00001 m3
t = 76,5 s
3.2. Obliczenie strumienia cieplnego q przy ogrzewaniu grzałkami pomocniczymi i
grzałką pomiarową, przy 45% mocy (1800 W)

QV1 = 1,30719· 10 -7 m3/s
V = 10 ml = 0,00001m3
t = 11,6 s


QV = QV2 – QV1 = 8,5763 · 10 -7 – 1,30719 · 10 -7 = 7,2691· 10 -7 m3/s
A = 0,02 m2
 = 1000kg/m3

3.3.Obliczenie współczynnika wnikania ciepła α przy ogrzewaniu grzałkami
pomocniczymi i grzałką pomiarową, przy 45% mocy
q = 82003,17W/m2
T1 = 116,8°C
T2 = 114,9°C
T3 = 117,1 °C
TW = 101,6°C
T = TŚR – TW = 14,67 K
TŚR = ( T1 + T2 + T3 ) / 3 = 116,27 °C

3.4.Obliczenie sprawności urządzenia grzejnego ηg przy ogrzewaniu grzałkami
pomocniczymi i grzałką pomiarową, przy 45% mocy
q = 82003,17W/m2
A = 0,02 m2
N = 1800W
4.Zestawienie wyników:
N
N
Lp [%] [W]
T1
T2
T3
Średnia
T1,T2,T3 T4
T5
∆T
Qv1
Qv2
[K]
[K]
[K]
[K]
[K]
[K]
[m3/s]
[m3/s]
[K]
1
25 1000
113 109 113,3
111,70 102
23,6
9,40
2
3
45 1800
65 2600
117 115 117,1
119 118
...
116,27 102
25,3 14,67
[m3/s]
4,57516E1,30719E-07 5,88235E-07
07
7,26914E1,30719E-07 8,57633E-07
07
Plik z chomika:
damianek195
Inne pliki z tego folderu:


12.docx (140 KB)
 do-cw.12.xlsx (23 KB)
POPRAWA WYKRESU 12.doc (45 KB)
 spr cw 12.xls (33 KB)
 spr12.doc (750 KB)
Inne foldery tego chomika:

_brak_tematu_
 10
 15
 16
 17
Qv
Zgłoś jeśli naruszono regulamin







Strona główna
Aktualności
Kontakt
Dla Mediów
Dział Pomocy
Opinie
Program partnerski




Regulamin serwisu
Polityka prywatności
Ochrona praw autorskich
Platforma wydawców
Copyright © 2012 Chomikuj.pl