IŞINIM VE DOĞAL TAŞINIM DENEYİ

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "IŞINIM VE DOĞAL TAŞINIM DENEYİ"

Gözde Keleş
8 yıl önce
İzleme sayısı:

1 IŞINIM VE DOĞAL TAŞINIM DENEYİ MAK-LAB DENEY DÜZENEĞİNİN TANITILMASI Dny düznği, şkild görüldüğü gibi çlik bir basınç kabının içind yatay olarak asılı duran silindirik bir lman ihtiva dr. Elman bakırdan imal dilmiş olup, yüzyi mat siyahtır v çapı m, uzunluğu 16.0 m olarak vrilmiştir. Elman iç kısımdan lktrikl ısıtılmaktadır. Şkil 1 d görüldüğü gibi; basınç kabı 46 m çapında, 76 m uzunluğundadır v üst kısımda lmanın asıldığı ivatalı bir kapak mvuttur. Elman üzrindki sıaklığı ölçn trmolmanın rfrans uu dnyin yapıldığı ortama açık olduğundan trmolman, lman yüzyindki sıaklığın oda sıaklığından farkını göstrmktdir. Elmana maksimum 10 W ivarında nrji girmktdir. Vriln nrjinin küçük olmasından dolayı basınç kabının ısınması ihmal dilbilir. Böyl basınç Enrji taşıyııları 36.8 m Trmolman tllri 76. m 45.7 m Dny lmanı Basınç vya vakum kabı Cidar sıaklığı için trmolman Şkil 1. Dny düznğinin şmatik rsmi. 35

Şkil 1 d görüldüğü gibi; basınç kabı 46 m çapında, 76 m uzunluğundadır v üst kısımda lmanın asıldığı ivatalı bir kapak mvuttur.

2 kabının sıaklığı atmosfr sıaklığına şit alınabilir. Bunu ölçmk için basınç kabının idarına bir trmolman konmuştur. Basınç kabı büyük çaplı bir bakır boru il kontrol panosuna birlştirilmiştir. Basınç kabının hmn yanında lktrikl tahrik diln bir vakum pompası mvuttur. Basının vya vakumun mrtbsi 0.05 mmhg dn 1600 mmhg y kadar dğiştirilbilir. Elman 1 V luk bir doğru akım bataryası il ısıtılmakta olup, bu dvrd bir amprmtr v bir d voltmtr vardır. Çkiln akım dvrd bulunan bir rosta yardımıyla ayarlanabilir. Vakum pompası 0 V, 50 Hz lik şbk akımıyla çalışır. Trmolmanlar Ni-Cr/Ni-Al alaşımdır. Sıaklıklar bir indikatörl doğrudan okunabilmktdir. Çok hassas ölçmlr için potansiyomtr kullanmak mümkündür. Hassas basınç ölçümlri için MLod Vakummtrsi mvuttur.. SEMBOL LİSTESİ d,l Elmanın ( Cu ) çapı v uzunluğu m k Isı iltim katsayısı al/m s C T Elman yüzy sıaklığı K, C T Basınç kabı idar sıaklığı K, C T m = (T +T ) / K, C = T T K, C U Grilim V I Akım Ampr P Gaz basını Torr (1 Torr=1mmHg ) Dinamik viskozit Pois = g/m s p Sabit basınçta özgül ısı al/gr K g Yrçkimi ivmsi m/s W Birim zamanda nrji girişi al/s A Elmanın yüzy alanı m Q Isı akısı al/m s h Yüzy ısı transfr katsayısı ( = Q / ) al/m s C a Gazın haimsl gnlşm katsayısı 1/ K Stfan-Boltzman sabiti ( = ) al/m s K 4 Emisivit Boyutsuz 36

Elman 1 V luk bir doğru akım bataryası il ısıtılmakta olup, bu dvrd bir amprmtr v bir d voltmtr vardır. Çkiln akım dvrd bulunan bir rosta yardımıyla ayarlanabilir.

3 Yoğunluk gr/m Nu Nusslt sayısı ( = hd / k ) Boyutsuz Pr Prandtl sayısı ( = p / k ) Boyutsuz Gr Grashof sayısı ( = a g d 3 / ) Boyutsuz 3. DÜZELTME FAKTÖLEİ Tanıtma bölümünd boyutları vriln dny lmanının yüzy alanı 31.9 m dir. Bu alana iki uçtan dolayı 0.63 m ilav dilmlidir. Böyl nominal alan A = 3.55 m olur. Basınç kabına girn iltknlrdki nrji kaybı ölçm panosundan ölçüln nrjinin % 4 ü kadardır. Elmanı taşıyan iltknlr, kndi sıaklığından dolayı, lmanın alanını 0.0 m artırırlar. Bu iltknlr basınç kabının idarına ( T T ) dğrind ısı kaybdrlr. Bu faktörlrin tamamını hsaba katarak, birim zamandaki nrji girişi: W = U I ( T T ) al / s olarak yazılabilir. Isı akısı; W Q = 1.0 A al / m s v A = 3.55 m için ısı akısı; Q = 0.03W al / m s bulunur. 4. DENEYLE 4.1. Işınım ( adyasyon) Dnyi Işınım dnyinin amaı, Stfan-Boltzman kanununun tahkiki v lmanın misivitsinin (yaymasının) bulunmasıdır. Isı transfri drlrindn bilindiği gibi, siyah bir 4 4 ismin ışınımı Q = ( T T ) bağıntısıy il vrilir (Stfan-Boltzman kanunu). 4 4 Gri isim için bu bağıntı Q = ( T T ) şklinddir. Elman çvry hm ışınım hm d taşınımla ısı kaybttiğindn, taşınımla ısı transfrinin ortadan kaldırılması 37

Basınç kabına girn iltknlrdki nrji kaybı ölçm panosundan ölçüln nrjinin % 4 ü kadardır. Elmanı taşıyan iltknlr, kndi sıaklığından dolayı, lmanın alanını 0.0 m artırırlar.

4 grkir. Böyl sad ışınımla ısı transfri söz konusu olaaktır. Bunun için basınç kabının içindki mutlak basını sıfıra düşürmmiz grkir. Pratikt bu durum mümkün olamayaağından sabit nrji girişi v farklı basınç (vakum) dğrlri için T v T dğrlri bulunaaktır. Sonuçlar bir grafik üzrin P 0.5 v olarak taşınaak, kstrapolasyonla taşınımun olmadığı P=0 için ( = T T ), aşağıda şmatik olarak göstrildiği gibi bulunaaktır. Böyl lmanı misivitsi, P = 0 P 0..5 Q 4 ( T 4 T ) şitliğindn hsaplanır. Elmandan kabın duvarına transfr diln ısının tamamı ışınımla olaağından buradaki Q, giriş ısı akısıdır. Dny No U = P ( Torr) I = = T T T ç = P 0..5 ( Torr) P ç = 4.. Taşınım ( Konvksiyon) Dnyi Taşınım dnyind hrhangi bir basınç sviysi için nrji girişi dğiştirilrk T, T v dolaysıyla v T m bulunur. Elmanın misivitsi ışınım dnyi sonuundan 4 4 bilindiğin gör Q ( T T ) şitliğindn ışınımla iltiln ısı bulunabilir. Enrji girişindn d toplam Q T ısısı bilinir. Buradan Q K = Q T Q şitliğindn taşınımla 38

5 v olarak taşınaak, kstrapolasyonla taşınımun olmadığı P=0 için ( = T T ), aşağıda şmatik olarak göstrildiği gibi bulunaaktır. Böyl lmanı misivitsi, P = 0 P 0..5 Q 4 ( T 4 T ) şitliğindn hsaplanır.

5 iltiln ısı hsaplanır. k v dğrlri ortalama sıaklık T m y gör hava için fiziksl özlliklr tablosundan sçilir. Böyl Nu, Gr v Pr sayıları dnydn ld diln bulgularla hsaplanır v aşağıda şmatik olarak vriln bir ksn takımına, Y-ksni n (Nu) v X-ksni n (Gr Pr) olaak şkild işartlnir. Doğal taşınım için, Nu = (Gr Pr) m dnklmi gçrlidir. Burada m v sabitlrinin bulunması grkir. Nwton nun Soğutma Kanunu na gör taşınımla ısı transfri; dir. Buradan, QK h ( T T ) h = Q K olur. Nusslt sayısı, Nu = h d k QK d Q k k K olarak ld dilir. Pr sayısı ortalama sıaklık için tablolardan alınır. Grashof sayısı; Gr = a g d 3 v gazın haimsl gnlşm katsayısı; a = 1 T (K) dir. Yrçkimi ivmsi v lmanın çapı, sırasıyla, g = 981 m/s, d = m dir. Yukarıdaki formüllr gör hsaplanan Nu, Gr v Pr dğrlriyl, Nu = (Pr Gr) m ifadsindki v m sabitlri, n küçük karlr mtodundan yararlanılarak bulunur. Dnysl bulgulardan ld diln n (Nu) v n (Gr Pr) dğrlri aşağıdaki gibi bir 39

Doğal taşınım için, Nu = (Gr Pr) m dnklmi gçrlidir. Burada m v sabitlrinin bulunması grkir. Nwton nun Soğutma Kanunu na gör taşınımla ısı transfri; dir. Buradan, QK h ( T T ) h = Q K olur.

6 grafik üzrin taşınır. v m dğrlrinin hsaplanmasından sonra ld diln ğri d aynı grafik üzrin çizilktir. n ( N u ) n (Gr Pr) v m nin hsaplanmasında takip dilk yol şöyldir: n Nu = n + m n (Gr Pr) b n v b m il, 1 n Nu = b b n (Gr Pr) 1 i, indis olmak üzr, b 1 ( ( ( n n (Gr Pr) i n (Gr Pr) i n Nu n Gr Pr) n Gr Pr) n Gr Pr) n Nu i i i i i b n i n i n (Gr Pr) Nu (Gr Pr) Nu n n n n n (Gr Pr) (Gr Pr) i i i i Burada n dny sayısıdır. = b 1, m = b olur. 40

= b b n (Gr Pr) 1 i, indis olmak üzr, b 1 ( ( ( n n (Gr Pr) i n (Gr Pr) i n Nu n Gr Pr) n Gr Pr) n Gr Pr) n Nu

7 Dny No U ( Volt ) T ç = I ( Ampr ) P ç = = T T 5. DENEY APOUNDAN İSTENENLE Dny raporu aşağıdaki bölümlrdn oluşaaktır. 1. Giriş Bu bölümd dny kısaa tanıtılıp dny düznğinin şmatik rsmi çizilktir. Dny tanıtılırkn amaç v torik saslar üzrind kısaa durulaaktır.. Dnylr v Dny Sonuçlarının Dğrlndirilmsi Yapılan dnylrd ölçüln dğrlr tablolar halind vrilk v bu föydki Dnylr kısmındaki blirtiln yol takip dilrk grkli hsaplar yapılıp grafiklr çizilktir. 3. İrdlm Dnylrdn ld diln sonuçlar irdlnktir. 41

Dny tanıtılırkn amaç v torik saslar üzrind kısaa durulaaktır.

Benzer belgeler

ÇAPRAZ AKIŞLI ISI DEĞİŞTİRİCİ

ÇAPRAZ AKIŞLI ISI DEĞİŞTİRİCİ MAK-LAB012 1. DENEY DÜZENEĞİNİN TANITILMASI Düznk sas olarak dikdörtgn ksitli bir kanaldan ibarttir. 1 hp gücündki lktrik motorunun çalıştırdığı bir vantilatör il kanal içind