To tylko jedna z 5 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
Wstęp teoretyczny
Wnikanie ciepła polega na przepływie ciepła od ciała stałego do płynu lub odwrotnie. W ogólnym przypadku składa się ono z przewodzenia w warstwie przyściennej i konwekcji w nieskończonej warstwie płynu. Przypadek przepływu ciepła ujęty w temacie ćwiczenia dodatkowo komplikuje wrzenie cieczy na powierzchni ciała stałego. Przepływ ciepła przy wrzeniu jest procesem złożonym gdyż łączy on zjawisko konwekcji z procesami zachodzącymi w trakcie zmiany fazy ciekłej w gazową. Na charakter zjawiska mają tu wpływ: różnica temperatury pomiędzy ścianką a płynem, strumień dostarczanego ciepła, sposób jego doprowadzania oraz inne czynniki. Rysunek l przedstawia przykładowy rozkład temperatury wrzącej cieczy. Jak widać największa zmiana temperatury występuje w pobliżu powierzchni grzejnej. Pewien stosunkowo niewielki skok temperatury stwierdza się na granicy rozdziału faz para-ciecz, jest on związany z napięciem powierzchniowym cieczy. Przy określaniu współczynnika α efekt ten pomija się i przyjmujemy: ; gdzie tw jest temperaturą ścianki a ts temperaturą nasycenia pary zależną od ciśnienia. W przypadku dostarczania ciepła przez powierzchnię ciała stałego zanurzonego w cieczy przy niezbyt dużym jednostkowym strumieniu ciepła, przepływ ciepła odbywa się na drodze konwekcji swobodnej. Temperatura zasadniczej masy cieczy jest przy tym niższa od temperatury nasycenia ts. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia było poznanie charakteru zjawisk występujących przy wrzeniu na powierzchni ciała stałego w dużej objętości cieczy. Warunki doświadczenia pozwalają prześledzić konwekcję swobodną oraz wrzenie powierzchniowe na powierzchni drutu zanurzonego w wodzie. Po przeprowadzeniu doświadczenia uzyskane z pomiarów wyniki należało porównać z wartościami wynikającymi z opisu teoretycznego zjawiska. Opis i schemat stanowiska
W ćwiczeniu badane było wrzenie wody na powierzchni cienkiego drutu zanurzonego w dużej objętości wody. Schemat stanowiska przedstawiono na rysunku 3. Strumień ciepła przekazywany od drutu do cieczy generowany był wskutek przepływu prądu elektrycznego. Z ilości wytwarzanego ciepła wynika bezpośrednio wartość temperatury na powierzchni pręta. Natężenie przepływu prądu oraz spadek napięcia na drucie były mierzone miernikami elektronicznymi. Natężenie prądu może być płynnie regulowane, co umożliwia wyznaczenie współczynnika wnikania ciepła dla różnych gęstości strumieni ciepła wymienianego przez powierzchnię drutu. Temperatura wody w zbiorniku jest utrzymywana na stałym poziomie przez termostat i mierzona termometrem. Schemat układu pomiarowego do badania konwekcji swobodnej przy powierzchniowym wrzeniu wody
(…)
… jest określona wzorem:
a więc:
Znając powierzchnię przez którą następuje wymiana ciepła
możemy obliczyć współczynnik wnikania ciepła
wynosi on:
Wartości kryterialne:
Przykładowe obliczenia przeprowadzono dla pomiaru nr 1
Wartość liczby Grashoffa obliczono ze wzoru:
gdzie:
g - przyspieszenie ziemskie, 9,81m/s2 l0 - charakterystyczny wymiar liniowy, d=0,00035m
β - współczynnik rozszerzalności termicznej cieczy…
… przez powierzchnię drutu. Temperatura wody w zbiorniku jest utrzymywana na stałym poziomie przez termostat i mierzona termometrem. Schemat układu pomiarowego do badania konwekcji swobodnej przy powierzchniowym wrzeniu wody 1 - drut grzejny, 2 - zbiornik z zabarwioną wodą, 3 - elektrody prądowe, 4 - elektrody napięciowe, 5 - termometr, 6 - woltomierz, 7 - amperomierz, 8 - autotransformator Obliczenia
Wartości…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)