UYGULAMA 6 ISIL İLETKENLİK KATSAYISI

Transkript

1 AMAÇAR: 1. Metal parçaların ısıl geçirgenliğini ölçmek UYGUAMA 6 ISI İETKENİK KATSAYISI 2. Farklı metallerden yapılmış parçaların ısıl geçirgenlik değerlerini karşılaştırmak 3. Isı akısının kesit alanı ile doğru orantılı olduğunu ispatlamak 5. Deneysel sonuçlarla literatürde verilen değerleri karşılaştırmak MATERYA: 1. Isıl geçirgenlik ölçüm düzeneği a. Elektrik ısıtmalı kalorimetrik tabanlı çelik örnek hücresi b. çelik örnek haznesinin tabanına monte edilmiş çoklu ısıl çift paneli ve panele bağlı 4 adet NiCr/NiAl ısıl çift c. ısı kaybını önlemek üzere tasarlanmış termos özellikli kılıf d. sabit seviye denetimli soğutma suyu depolama tankı e. depolama tankındaki suyun giriş ve çıkış sıcaklıklarını ölçmek için kullanılan iki civalı termometre f. 50 mm boyunda bakır, 25 mm boyunda paslanmaz üst üste yerleştirilmiş örnek çubukları q 6.5 mm T4 25 mm Paslanmaz çelik 7 mm 6.5 mm T3 T2 50 mm Bakır 7 mm T1 KURAMSA BİGİER: 1. Taşınımla ısı geçişimi

2 Örneğin ısıtılması sırasında elektrikli ısıtıcının örneğe verdiği ısı kalorimetrik tabanla soğutma suyu tankı arasında dönüşümde olan su ile taşınacaktır. Bu olgu Newton nun soğutma yasası ile aşağıdaki denklemle ifade edilir: q=aktarılan ısı (Watt) m=suyun kütle akış hızı (kg/s) q. mc ΔT=suyun giriş ve çıkış sıcaklıkları arasındaki fark 2. İletimle ısı geçişimi Isı geçirgenliği düzgün arakesit geometrisine sahip bir materyal örneğinde birim sıcaklık farkı oluşturmak için örneğin birim kesit alanından birim uzunluğu boyunca aktarılması gereken ısıya ısı iletim katsayısı denir. Düzgün arakesitli örnek için söz konusu ısı miktarı oluşan sıcaklık farkı ve sıcaklıkla doğru orantılıdır. Bu deneysel olgu Fourier yasası adı verilen bir postülat kullanılarak aşağıdaki biçimde matematiksel olarak ifade edilir q=aktarılan ısı (Watt) k=ısı iletim katsayısı =örnek uzunluğu ΔT=iki uzaklık arasında ölçülen sıcaklık farkı p T ka İletimle örnek boyunca geçişen ısı soğutma suyuyla taşınır. ka örnek. mc Seri bağlanmış kesit alanı düzgün ve eşit dirençlere Fourier yasası uygulandığında k1a DENEYSE UYGUAMA BASAMAKARI: p T k2 A T 1. Bakır ve paslanmaz çelik örnekleri yukarıdaki şekilde gösterildiği biçimde örnek haznesine yerleştiriniz. Isı iletiminin mükemmel olması için örnek uçlarını temizleyip iletken sıvıyla (silikon yağı) kaplayınız 2. Örnek haznesini üstten ısıtıcıya alttan kalorimetrik tabana kelepçeleyiniz 3. Isıl çiftlerin uçlarını az miktarda iletken sıvıyla kapladıktan sonra şekilde gösterildiği üzere yerlerine yerleştiriniz. Isıl çiftlerin boşta kalan uçlarını potansiyometre panelindeki yerlerine bağlayınız. 5. Termos düzeneğini örnek haznesinin üstüne yerleştiriniz. 7. Termometreleri kalorimetrik tabandaki sızdırmaz bağlantılara monte ediniz. Musluk suyunu soğutma suyu tankına, soğutma suyunu tanktan ısı geçişim düzeneğine ve ısı geçişim düzeneğinden boşaltma hattına veren hortumları bağlayınız. 8. Suyu tanka vermeye başlayınız. Suyun akış hızını giriş ve çıkış sıcaklıkları arasındaki fark yaklaşık 8 0 C olacak biçimde ayarlayınız. 2 su

3 9. Cihazın voltaj gereksinimini kontrol ettikten sonra elektik hattına bağlayınız. 10. Panelin anahtarını açık konuma getirdiğinizde panel ışıkları yanacaktır 11. Paneldeki ısıtıcı düğmesini saat yönünde tam yol çevirdikten sonra T4 ü ölçen ısıl çiftteki sıcaklık değeri panelde C sıcaklığını gösterene dek bekleyiniz. Isıl çiftlerde okunan sıcaklıklar T C sıcaklığını geçmeyecek biçimde sabitlenene dek ince ayar yapınız. 12. Suyun giriş ve çıkış sıcaklıkları, ısıl çiftlerin gösterdiği sıcaklıklar, belli sürede mezürde ölçtüğünüz cm 3 cinsinden su akışı değerlerini kaydediniz. 13. Isıtıcıyı kapatınız, suyu kapatınız, hortumları sökünüz, cihazın soğumasını bekleyiniz, ısıl çiftleri sökünüz, termos düzeneğini sökünüz, örnek hücresini açınız, örnekleri amyant eldiven kullanarak çıkartınız. HESAPAMAAR: 1. Suyun akış hızı, giriş ve çıkış sıcaklıklarını kullanarak geçişen ısıyı bulunuz. 2. Isıl çift sıcaklıklarını kullanarak sıcaklığa karşı uzaklık verilerini regresyon modeliyle belirleyerek ısıl geçirgenlik katsayısını hesaplayınız. 3. Isıl geçirgenlik katsayısını her iki örnek için de Fourier yasasını kullanarak hesaplayınız 4. Bulduğunuz sonuçları birbirleriyle ve literatürdeki verilerle karşılaştırınız. DENEYSE VERİER: T1=36 0 C T2=55 0 C T3=112 0 C T4=208 0 C Suyun giriş sıcaklığı=14 0 C A=4 cm 2 Suyun debisi 60 saniyede 38 ml KAYNAKÇA: suyun çıkış sıcaklığı=27 0 C 1. Geankoplis, C. J. Transport Processes and Unit Operations. John Wiley & Sons, NY. 2. McCabe, W.., Smith, J. C., Harriott, P. Unit Operations of Chemical Engineering. McGraw Hill, NY. 3. Coulson, J. M., Richardson, J. F., Backhurst, Harker, J. H. Chemical Engineering, Pergamon Pres, NY 4. Toledo, R.T. Fundamentals of Food Process Engineering, Chapman & Hall, NY. RAPOR DÜZENİ: Bilgisayar çıktısı kabul edilmez. Çizelgeler ve grafikler elle hazırlanıp gerektiğinde milimetrik kağıt kullanılacaktır. Doğrusal analizlerde deneysel noktalardan geçen en uygun doğru regresyon yöntemiyle istatistiksel olarak belirlenerek grafiksel olarak gösterilmelidir. Tümleme işleminin gerekli olduğu durumlarda sayısal tümleme teknikleri kullanılmalıdır. Çizelge ve grafikler numaralandırılmalı, her birinin tanımlayıcı başlığı olmalıdır. Çizelgelerin numarası ve başlığı çizelgenin üstüne yazılmalı, grafiksel gösterimlerin numarası ve başlığı grafiğin altına yazılmalıdır. 1. Baş sayfa: a. Deneyin adı ve numarası

4 2. Özet: b. Gruptaki öğrencilerin ad soyad ve öğrenci numaraları c. Danışman öğretim üyesi d. Deneyin yapıldığı tarih ve rapor teslim tarihi a. Bir sayfa ( kelime) b. Deneyin amacı c. Deney düzeneği d. Deneysel koşullar e. Ana sonuçlar 3. Deneysel bölüm: 4. Veriler: a. 1-2 sayfa b. Deney düzeneğinin çizimi (ölçüm yapılan her boru elemanı için ölçüm noktaları ve ölçüm aygıtı şematik gösterilmeli, fotoğraftaki tüm sistemin şematik gösterimi yapılmalı) c. Hesaplamalarda önem taşıyan bölümlerin tanımlanması 5. Hesaplamalar ve sonuçlar: 6. Tartışma: 7. Sonuçlar: a. Debilerden bir tanesi için anlatımı ile birlikte hesaplama basamakları gösterilmeli b. Diğer sonuçlar hesaplamalar bölümünde istendiği biçimde çizelge ve grafikler biçiminde sunulmalı c. Deney düzeneği d. Deneysel koşullar e. Ana sonuçlar a. Raporun en önemli bölümü, 1-3 sayfa b. Verilerden elde edilen hesaplamaların sonuçları c. Elde edilen sonuçların literatürle karşılaştırılması a. Yaptığınız hesaplamalar sonucunda vardığınız ana yargılar birer cümle ile verilmeli 8. Adlandırma: a. Hesaplamalarda kullandığınız tüm semboller listelenmeli i. atin alfabesi, Yunan alfabesi sembolleri ayrı altbaşlıklar altında listelenmeli ii. atin alfabesindeki semboller alfabetik sıraya dizilmiş olmalı iii. Alt sembol ve üst semboller sembollerden ayrı olarak listelenmeli

5 9. Kaynakça: iv. istelerdeki her sembolün yanına neyi temsil ettiği ve varsa birimi yazılmalı a. Yukarıraki örneklerde verildiği gibi kullandığınız kaynaklar listelenmeli