WYDZIAL INZYNIERII
PROCESOWEJ, MATERIALOWEJ I FIZYKI
STOSOWANEJ
Katedra Pieców Przemyslowych i Ochrony Srodowiska
Termodynamika i technika cieplna
Cwiczenie nr 10
Wyznaczanie wspólczynnika przenikania ciepla dla przegrody
plaskiej.
1
POLITECHNIKA
Tematy do przygotowania:
1. Przewodzenie, wnikanie, przenikanie ciepla dla przegrody plaskiej.
2. Opór cieplny.
3. Wspólczynnik wnikania ciepla.
4. Przyrzady do pomiaru temperatury.
5. Budowa stanowiska pomiarowego i przebieg cwiczenia.
W sprawozdaniu nalezy zamiescic:
1.
Cel cwiczenia.
2.
Schemat stanowiska badawczego.
3.
Tabele z otrzymanymi wynikami pomiarów.
4.
Wykres opisujacy wplyw temperatury komory pieca na wspólczynnik przenikania
ciepla.
5.
Wnioski.
Cel cwiczenia
Celem cwiczenia jest wyznaczenie wspólczynnika przenikania ciepla dla przegrody plaskiej.
Wykonanie pomiarów i opracowanie wyników
W celu wykonania cwiczenia nalezy dokonac pomiarów zewnetrznej temperatury pancerza,
temperatury otoczenia, wewnetrznej temperatury wymurówki pieca oraz temperatury komory
pieca.
Przykladowy przypadek przenikania (przewodzenia polaczonego z wnikaniem) ciepla dla
przegrody plaskiej przedstawiono na rysunku 1.
t
t
'
a
2
?
t
a
1
•
Rys. 2. 1. Schemat obrazujacy przenikanie
ciepla dla przegrody plaskiej
(przewodzenie polaczone z wnikaniem)
t
2
t
'
'
x
d
2
Opór cieplny, w przypadku przenikania ciepla, dla przegrody plaskiej wielowarstwowej
wyznacza sie z zaleznosci:
R
=
1
+
d
i
+
1
, (m
2 .
K)/W (1)
a
l
a
1
i
2
gdzie:
a – wspólczynnik wnikania ciepla, W/(m
2 .
K),
? – wspólczynnik przewodzenia ciepla, W/(m
.
K),
d – grubosc przegrody, m.
Wspólczynnik przenikania ciepla jest odwrotnie proporcjonalny do oporu cieplnego:
k
= , W/(m
2 .
K) (2)
1
R
Aby wyznaczyc wspólczynnik przenikania ciepla nalezy wyznaczyc wspólczynniki wnikania
ciepla a
1
(wewnatrz pieca), a
2
(na zewnatrz pieca) oraz wyznaczyc grubosc wymurówki i
wspólczynnik przewodzenia ciepla ? (pominac pancerz pieca).
Wartosc wspólczynnika wnikania ciepla na zewnatrz pieca dla obmurzy ceramicznyc h bez
pancerza lub w pancerzu nie malowanym farma aluminiowa wyznacza sie z zaleznosci:
a
2
=
7
+
0
053
t
"
, W/(m
2 .
K) (3)
natomiast dla obmurza w pancerzu malowanym farba aluminiowa zaleznosci:
a
2
=
7
+
0
043
t
"
, W/(m
2 .
K) (4)
Znajac wspólczynnik wnikania ciepla na zewnatrz przegrody oraz temperature pancerza i
otoczenia, z równania Newtona mozna wyznaczyc jednostkowy strumien ciepla:
•
(
"
, W/m
2
(5)
q
=
a
t
-
t
2
2
Wykorzystujac zjawisko stalosci strumienia cieplnego na przekroju przegrody plaskiej,
równiez z równania Newtona, wyznacza sie wspólczynnik wnikania ciepla wewnatrz
przegrody:
•
q
-
a
1
=
t
'
t
, W/(m
2 .
K) (6)
1
Znajac wielkosci
a
1
, a
2
, ? oraz d, z zale znosci (1) wyznacza sie calkowity opór cieplny, a
nastepnie z zaleznosci (2) wspólczynnik przenikania ciepla. Pomiary wykonac w 10
minutowych odstepach czasu, podczas nagrzewania pieca.
Wyniki pomiarów i obliczen zestawic w tabeli. Wykonac wykres wplywu temperatury
komory pieca na wspólczynnik przenikania ciepla
3
Nazwa wielkosci
Czas pomiaru, min
10
20
30
40
50
60
Grubosc warstwy
wymurówki d, m
Wspólczynnik
przewodzenia ciepla
wymurówki ?,
W/(m
.
K)
Temperatura otoczenia
t”, ºC
Temperatura
zewnetrzna pancerza
t
2
, ºC
Wspólczynnik wnikania
ciepla na zewnatrz
pieca a
2
,
W/(m
2
.
K)
Jednostkowy strumien
ciepla
•
q
, W/m
2
Temperatura wewnatrz
pieca t’, ºC
Temperatura
wewnetrzna
wymurówki t
1
, ºC
Wspólczynnik wnikania
ciepla na wewnatrz
pieca a
1
,
W/(m
2
.
K)
Calkowity opór cieplny
R, (m
2
.
K)/W
Wspólczynnik
przenikania ciepla k,
W/(m
2
.
K)
Literatura:
1.
Hobler T.: Ruch ciepla i wymienniki, WNT, Warszawa 1968.
2.
Kieloch M., Kruszynski S., Boryca J., Piechowicz L: Termodynamika i technika
cieplna - cwiczenia rachunkowe, Skrypt PCz., Czestochowa 2006.
3.
Kotlewski F.: Pomiary w technice cieplnej, WNT, Warszawa 1972.
4.
Kruszynski S., Boryca J., Krezolek I., Wyczólkowski R., Janda T.: Cwiczenia
laboratoryj ne z Termodynamiki i techniki cieplnej, Skrypt SWPCz, Czestochowa
2006.
5.
Kulesza J.: Pomiary cieplne, WNT, Warszawa 1993.
6.
Michalski L., Eckersdorf K.: Pomiary temperatur, WNT, Warszawa 1969.
4