چهارشنبه 26 شهريور 1393 - Wednesday, September 17, 2014
تاریخ بروز رسانی: 12:7:57 16/12/1391 آزمایشگاه انتقال حرارت

آزمایشگاه انتقال حرارت

 

اعضای آزمایشگاه:

ردیف

نام و نام خانوادگی

سمت

(سرپرست آزمایشگاه/ کارشناس)

تلفن مستقیم

فکس

تلفن داخلی

ایمیل

1

دکتر داوود دومیری گنجی

سرپرست آزمایشگاه

 

 

 

mirgang@nit.ac.ir

2

زاهد پاشا

کارشناس آزمایشگاه

 

 

 

 

 

درباره آزمایشگاه:

درس آزمايشگاه انتقال حرارت از دروس اصلي ارايه شده در رشته مهندسی مکانيک است. پيش نياز این درس، درس سیالات، ترمودینامیک و انتقال حرارت ميباشد. هدف از ارائه اين درس توسعه مفاهیم تئوری ارائه شده در دروس انتقال حرارت 2 و آشنایی با نحوه انجام مقدمات آزمایش، و آزمایش عملی انواع مختلف روش‌های انتقال حرارت به صورت عملی و تفسیر نتایج بدست آمده می‌باشد. آزمايش‌ها به گونه‌اي در نظر گرفته شده‌اند که در تفهيم مطالب دروس به صورت عملي به دانشجويان کمک نمايند.

آزمایشگاه مقاومت مصالح در فضایی به مساحت 200 متر مربع واقع شده و دارای دستگاهها ی به شرح ذیل می‌باشد.

 

 

تجهیزات آزمایشگاه:

ردیف

نام دستگاه

کشور سازنده

مدل دستگاه

شرح خدمات

تصویر دستگاه

1

مبدل گرمایی

 

 

اندازه گیری اختلاف درجه حرارت متوسط لگاریتمی و ضریب انتقال حرارتی کلی در یک مبدل دو لوله ای در جهت همسو و غیرهمسو

 

2

هدایت الکتریکی

 

 

هدف از این آزمایش اندازه گیری حرارت انتقال یافته به طریق هدایت از اجسام جامد است

 

3

تابش

 

 

محاسبه‌ي ضريب پخش سطوح مختلف (صيقلي، خاكستري، سياه)

 

4

جابجایی آزاد و اجباري

 

 

هدف از انجام اين آزمايش محاسبه ضريب انتقال حـرارت جابجايي و نمايش ارتباط توان ورودي و تغييرات دماي سطح در جابجايـي آزاد مي باشد. همچنین هدف دیگر این آزمایش، نشان دادن ارتباط بين سـرعت هواي عبـوري از داخـل كانـال و اختلاف دماي سطح گرم و هواي اطراف در جابه‌جاي اجباري مي‌باشد.

 

 

توضیح ساختار آزمایش مبدل گرمایی:

مبدل گرمایی معمولا بر حسب آرایش جریان و نوع ساخت رده بندی می شوند . ساده تربن مبدل گرمایی مبدلی است که در آن سیالات سرد و گرم در جهت های یکسان یا مخالف در یک ساختار لوله ای هم مرکز یا دو لوله ای حرکت می کنند . آرایش جریان همسو سیالات سرد و گرم از انتها یکسان وارد می شوند ودر جهت یکسان جریان می یابند واز انتهای یکسان  خارج می شوند.در ارایش جریان ناهمسو سیالات از دو سر متقابل وارد می شوند در جهت های مخالف جریان می یابند و از دو سر متقابل دیگر خارج می شوند . نوع جریان در مبدل گرمایی لوله ای پرده دار و بدون پرده نشان داده شده است . تفاوت دو وضعیت این است که سیالی که روی  لوله ها حرکت می کند ممکن است از نوع مخلوط نشده است و یا از نوع مخلوط شده باشد.

نوع متداول دیگر مبدل گرمایی پوسته – لوله ای است . بر حسب تعداد پاس های پوسته و لوله این مبدل ها انواع مختلفی دارند و ساده ترین آن ها که دارای یک پاس پوسته و یک پاس لوله است. مرحله اصلی  اغلب تقریبی ترین مرحله در هر تحلیل مبدل گرمایی تعیین ضریب کلی انتقال گرما است. برای طراحی یا پیش بینی عملکرد مبدل گرمایی باید رابطه آهنگ کل انتقال گرما را با کمیت هایی مانند دماهای ورودی و خروجی سیالات ضریب کلی انتقال گرما و مساحت سطح کل انتقال گرما بیابیم .

فرایند انتقال گرما در هر شاخه صنعت از قبیل حمل و نقل ,تولید قدرت ,کارخانه های شیمیایی ,تهویه مطبوع و غیره مطرح است . علم انتقال گرما به خاطر پروژه های بسیار پیشرفته ی مهندسی مانند اکتشافات فضایی ,مهندسی هسته ای ,و تولید قدرت با بازدهی زیاد گسترش قابل توجهی یافته است . در کلیه ی این زمینه ها مانند صنایع معمولی انتقال گرما رل مهمی را ایفا می کند . مبدل حرارتی مهم ترین دستگاهی است که در مهندسی حرارت مورد استفاده قرار می گیرد و آشنایی با اصول کار با آن از اهمیت بسزایی بر خوردار است ، در یک مبدل حرارتی پوسته و لوله حرارت از یک سیال به وسیله جابجایی را داشته به جداره ی لوله منتقل     می شود . این گرما بوسیله ی هدایت از جداره لوله عبور کرده و سپس به سیال دیگر که در پوسته قرار دارد انتقال می یابد . تابش نقش مهمی در انتقال گرما در مبدل های پوسته و لوله ندارد .

 

توضیح ساختار آزمایش هدایت الکتریکی:

اگر دمای قسمتی از جسم نسبت به نواحی دیگر آن بالا تر باشد، حرارت از قسمت های گرم به سمت نواحی سرد جریان میابد. این پدیده را رسانش حرارتی یا هدایت حرارتی مینامند. در این پدیده چگونگی انتقال انرژی حرارتی ،در مورد جامدات به صورت جریان الکترون های آزاد ویا انتقال انرژی ارتعاشی ذرات جسم به ذرات مجاور در دمای پایین تر می باشد.از این رو ذرات تشکیل دهنده جامدات در هدایت حرارتی، جابجایی فیزیکی نداشته و در جای خود باقی می مانند. بیشتر جامداتی که هادی خوب الکتریسیته هستند گرما را نیز به خوبی هدایت می کنند.

مانند نقره ومس. مکانیزم هدایت حرارتی در گازها به صورت بر خورد مولکول های گاز و انتقال انرژی جنبشی می باشد . در مورد مایعات، پدیده هدایت پیچیده تر بوده اما بشتر مانند حالت گاز ها می باشد.

 

توضیح ساختار آزمایش تابش:

مي‌خواهيم نشان دهيم كه تبادل انرژي تابشي بين دو سطح تابعي از رابطه‌ي هندسي بين آنهاست به عبارتي ديگر تابعي از مقداري از دو سطح كه در معرض ديد سطح ديگر است. مي‌باشد. در آزمایش انجام شده، هدف بررسی و اثبات تجربی قانون استفان - بولتزمن بوده است. در این آزمایش از دستگاهی که در شکل زیر نشان داده شده است، استفاده می نماییم و توان منبع تشعشعی را به حداکثر می رسانیم.گرمکن الکتریکی با حداکثر توان الکتریکی کار می کند و صفحۀ سیاهی را که همانند شکل زیر، در مقابل آن و با فاصله ای ثابت و مشخص از آن قرار گرفته است گرم می کند. صفحۀ سیاه را ابتدا می بایست به یکی از ترموکوپل های دستگاه متصل کرده و دمای نشان داده شده را که همان دمای اولیۀ صفحه سیاه یا دمای محیط است،یادداشت نمود. با گذشت زمان صفحه شروع به گرم شدن می کند و عدد نشان داده شده توسط دماسنج دیجیتالی متصل به ترموکوپل افزایش می یابد.

 

توضیح ساختار آزمایش جابجایی آزاد و اجباري:

انتقال حـرارت توسط دو مكانيــزم  جابجايـي اجبـاري و جابه­جايـي آزاد صـورت  مـي گيـرد كه اسـاس كاربسياري از مبدل هاي حرارتي در صنعت مي باشد. در دستگاه مـوجود كانال قائمـي تعبيه شـده است كه در داخل آن هوا  جـريان دارد و مي توان به كمك  فنـي كه در بالاي كانال قـرار دارد هوا را در داخـل اين كانال به حركت  وادار كرد . در ميان كانال  محفظه اي  بـراي  قـرار دادن  سطوح مختلف در داخـل كانال قـرار دارد كه قابليـت قـرار دادن سه نوع  متـفاوت  سـطح ( سطح تخت ، سطح پين دار ، سطح پره اي ) را به وجود مي آورد . به كمك يك المنت گـرما به سطح مورد آزمـايش ( سطح تخـت ) منتقل گشتـه  و دمـاي سطح به كمك تـرمومتـر تعبيه شده بر روي صفحه  نمايش داده مي شود .  همچنيـن دمـاي

هواي جريان يافته  درداخل محفظه نيـز به كمـك  دمـاسنـج  ديگــري انـداره گيـري مي شود.

در دستگاه موجود كانال قائمـي تعبيه شده است كه در داخل آن هوا  جريان دارد و مـي توان به كمك  فني كه در بالاي كانال قرار دارد هوا را در داخل اين كانال به حركت  وادار كرد . در ميان كانال  محفظه اي  براي  قـرار دادن  سطوح مختلف در داخـل كانال قـرار دارد كه قابليـت قـرار دادن سه نوع  متـفاوت  سـطح ( سطح تخت ، سطح پين دار ، سطح پره اي ) را به وجود مـي آورد . به كمك يك المنت گـرما به سطح مـورد آزمـايش ( سطح تخـت ) منتقل گشتـه  و دمـاي سطح به  كمـك تـرمومتـر تعبيه شـده بـر روي صفحه  نمايـش داده مـي شود .  همچنيـن دمـاي هـواي جـريان

يافته در داخل محفظه نيـز به كمـك  دمـاسنـج ديگـري انداره گيري مي شود. لازم  به ذكـر است كه دستگاه براي گرم  كردن  سـطح  از تواني  مـابين  1   الي 100  وات استفاده مي كند.

رفتن به بالای صفحه