Ćwiczenie Nr 5 Badanie wymiennika ciepła przy przepływach

wiczenie Nr 5
Badanie wymiennika ciepła przy przepływach laminarnych
1. Cel wiczenia
Przeprowadzenie wiczenia ma na celu poznanie walorów u ytkowych płytowego wymiennika
ciepła, pobieranej i przekazywanej mocy cieplnej i uzyskiwanych sprawno ci przy stałym
przepływie wody sieciowej i zmiennym strumieniu wody podgrzewanej.
2. Przygotowanie stanowiska do bada
W celu sprawnego przeprowadzenia pomiarów nale y:
•
Zapozna si z działaniem i obsług urz dze i mierników wykorzystywanych do bada .
•
Zamkn
zawór kulowy na obej ciu pojemno ciowych podgrzewaczy wody (17) oraz
zakr ci dokładnie zasuw regulacyjn na obej ciu wymiennika ciepła (5) otworzy zawór
kulowy Ballorex (4) i wykr ci do górnego poło enia jego czop regulacyjny.
•
Ustawi
manometr cieczowy uchylny w pozycji pionowej. Wypoziomowa
poł czony z kryz
miernicz
i sprawdzi
jego wskazania. Woda w obu ramionach
manometru winna zajmowa ten sam poziom. Sprawdzi manometr ró nicowy rt
mierz cy wysoko
manometr
– woda
podnoszenia pompy.
•
Zał czy skrzynk pomiarow termoelementów (9)
•
Sprawdzi temperatur wody na skrzynce pomiarowej termoelementów, winna wynosi
powy ej 65oC .
•
Umie ci w zaworze regulacyjno-pomiarowym Ballorex (6) sond pomiarow , poł czy j
ze skrzynk zliczaj c , otworzy zawór (12) oraz Ballorex (6) i trzpieniem regulacyjnym
zaworu ustali przepływ wody wodoci gowej na poziomie Vp = 0,03 dm3/s. Po ustaleniu
•
przepływy zamkn
zawór kulowy (6).
Okre li wysoko
spi trzenia słupa wody manometru ró nicowego kryzy pomiarowej
odpowiadaj cego przepływowi na poziomie M = 900 kg/h posługuj c si zale no ci :
1
2
M
h=
⋅
, mm.
g ⋅ m ⋅ v1 2,5785063
•
Uruchomi pomp UPE 32 – 120F i pilotem R 100 nastawi charakterystyk pompy
umo liwiaj c uzyskanie programowanego strumienia wody.
•
Pochyli manometr ró nicowy tak by wysoko
słupa wody przekraczał 300 mm.
1
3. Przebieg wiczenia i zakres pomiarów
•
Po ustabilizowaniu si warunków przepływu ograniczy ewentualne pulsacje ci nienia na
manometrze rurkowym poprzez przydławienie kurków na przewodach impulsowych.
•
Otworzy zawór kulowy (6) i wywoła przepływ wody wodoci gowej przez wymiennik
ciepła.
•
Po ustabilizowaniu si temperatury wody podgrzewanej wykona w odst pach 2 minut
siedem odczytów:
Wskaza manometru cieczowego kryzy mierniczej,
Temperatury wody w instalacji,
Oporno ci czujnika temperatury otoczenia,
Oporno ci czujników temperatury grzejnej i podgrzewanej przed i za wymiennikiem,
Odczytów wskaza licznika ciepła (temperatury wody, moc chwilowa - NL, przepływ VPL).
• Nast pne seri pomiarów wykonywa , przy stałym przepływie wody grzejnej, po zmianie
strumienia wody podgrzewanej do warto ci Vp = 0,06; 0,1 dm3/s W ten sposób, w trzech
seriach, przeprowadzone zostan
pomiary zró nicowane strumieniem obj to ci wody
podgrzewanej i w efekcie mocy cieplnej wymiennika. Po ka dej serii pomiarowej wył czy
zaworem Ballorex (6) przepływ wody podgrzewanej i odczeka 20 minut na podgrzanie
wody w zasobniku. Sprawdzi zał czenie grzałek w zasobniku.
Wyniki pomiarów zestawi dla ka dej serii w poni szej tabeli:
Nr serii pomiarów
Nr
Pom
Wskazania manometru, h
rurka rurka
ró nica
lewa prawa
mm
mm
mm
1
woda
tw
o
C
K t pochylenia manometru
Oporno
to
t1
czujnika
t2
t3
Ballorex
t4
VPB
3
dm /s
Licznik ciepła
t1
t2
o
o
C
C
N’L
VPL
W
dm3/h
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
red
2
4. Opracowanie wyników pomiarów na podstawie wzorów obliczeniowych:
Mierniczy spadek ci nienia:
Masowe nat enie przepływu wody grzejnej:
g ⋅ h ⋅ sin
∆p =
⋅
1000
M = 7 ,1682475 ⋅10 − 4
w
.
, [Pa]
∆ p , [kg/s]
v1
Masowe nat enie przepływu wody podgrzewanej:
Ballorex:
MPB = VPB·ρ2, [kg/s]
Licznik ciepła:
MPL = VPL· ρ4·2,78·10−4, [kg/s]
Moc cieplna (dostarczana – ND, pobierana z Ballorexu - NPB, pobierana z licznika - NPL)
N = M· cp r·∆t, [kW]
rednie ciepło wła ciwe:
cp r =
gdzie:
1
∆t
t1
t2
f (c p )dt ,
Sprawno
kJ
kg ⋅ K
= 100 ⋅
wymiennika:
NP
, %
ND
g – przy pieszenie ziemskie, g = 9,80665 m/s2
h – rednie wskazanie manometru kryzy lub pompy, mm
β – k t pochylenia manometru, deg
ρm – rednia g sto wody w manometrze w temperaturze otoczenia, kg/m3
v1 – rednia, podczas pomiarów, obj to wła ciwa wody przy redniej temperaturze wody, m3/kg
ρ2 – rednia g sto wody podgrzanej, za wymiennikiem, kg/m3
ρ4 – rednia g sto wody przed podgrzaniem, przed wymiennikiem kg/m3
∆t – rednia zmiana temperatury wody, oC
f(cp) – funkcja wielomianowa okre laj ca zmian cp w zale no ci od temperatury.
Obliczenia przeprowadzi u ywaj c arkusza kalkulacyjnego, a wyniki zestawi w poni szej tabeli:
Nr serii
Kryza miernicza
1.
2.
3.
M
kg/s
(cp r)D
kJ/kgK
∆tD
o
C
Ballorex
ND
kW
MPB
kg/s
(cp r)B
kJ/kgK
∆tPB
o
C
Licznik ciepła
NPB
kW
ηB
%
MPL
kg/s
(cp r)L
kJ/kgK
∆tPL
o
C
NPL
kW
ηL
%
N’L
kW
5. Zasadnicze wnioski z przeprowadzonych pomiarów, komentarz do ró nic wskaza
temperatury wody.
3