آزمایشگاه انتقال حرارت
نوع درس: اصلی
تعداد واحد: 1
پیشنیاز: انتقال حرارت
سرپرست آزمایشگاه: آقای دکتر محمد صادق حاتمی‌پور
هدف از ارائه این آزمایشگاه آشنایی عملی با اصول انتقال حرارت و تجهیزات مربوط به آن می‌باشد. تجهیزاتی که در حال حاضر در سرویس هستند عبارتند از : دستگاه انتقال حرارت هدایتی در جامدات، دستگاه انتقال حرارت تشعشعی، دستگاه انتقال حرارت جابجایی آزاد و اجباری، مبدل حرارتی متحدالمرکز، مبدل حرارتی پوسته و لوله، مبدل حرارتی کویل و ژاکت. علاوه بر این موارد تجهیزاتی خارج از سرویس نیز در آزمایشگاه موجود است که عبارتند از: مبدل حرارتی Plate، دستگاه بررسی جوشش و چگالش، دستگاه تعیین ضریب هدایت حرارتی سیالات و مبدل حرارتی دو لوله‌ای.
دستگاه انتقال حرارت هدایتی در جامدات: این دستگاه شامل یک بخش لوله‌ای عایق شده و یک دیسک عایق شده است. قسمت لوله‌ای از سه بخش تشکیل شده که بخش میانی آن قابل تعویض است. گرمایش توسط هیتر و سرمایش به وسیله آب سرد صورت می‌گیرد. هدف از انجام این آزمایش بررسی قانون فوریه در انتقال حرارت به روش هدایت خطی و شعاعی می‌باشد. توزیع دما در طول لوله و در دیسک به کمک ترموکوپل‌های موجود اندازه‌گیری می‌شود.
دستگاه انتقال حرارت تشعشعی: این دستگاه از تشعشع‌سنج، منبع حرارتی، دو صفحه سیاه، یک صفحه صیقلی، یک صفحه مات، ترموکوپل‌هایی جهت اندازه‌گیری دمای صفحات و صفحه شکاف‌دار تشکیل شده است. اهداف انجام این آزمایش عبارتند از: بررسی تناسب شدت حرارت با عکس مجذور فاصله از منبع حرارتی، بررسی قانون استفان – بولتزمن، تعیین ضریب صدور انواع سطوح، اثر هندسی اشکال در مقدار دریافت انرژی تشعشعی و اثر ترکیب مختلف اجسام روی دمای سطح و مقدار تشعشع.
دستگاه انتقال حرارت جابجایی آزاد و اجباری: این دستگاه از یک کانال عمودی با مقطع مستطیلی تشکیل شده که مبدل صفحه‌ای مسطح، مبدل پره‌دار میله‌ای و یا مبدل حرارتی بالی شکل در داخل آن نصب می‌گردد. در بالای کانال یک فن جهت ایجاد جابجایی اجباری قرار گرفته که سرعت آن قابل تنظیم بوده و توسط سرعت سنجی که بر روی دیواره کانال نصب شده اندازه‌گیری می‌شود. دمای هوای ورودی به کانال، دمای سطح مبدل و توزیع دما در طول پره‌ها توسط ترمیستورهای موجود تعیین می‌گردد.
مبدل حرارتی متحدالمرکز: این دستگاه از دو لوله هم محور، منبع آب، پمپ، هیتر، سنسورهای دمایی و فلومترهای آب سرد و گرم تشکیل شده است. هدف از این آزمایش بررسی عملکرد مبدل‌های حرارتی متحدالمرکز در دو حالت همسو و ناهمسو از نظر پروفیل درجه حرارت، متوسط اختلاف درجه حرارت لگاریتمی، ضرایب کلی انتقال حرارت و بازده می‌باشد.
مبدل حرارتی پوسته و لوله: این دستگاهاز 7 عدد لوله استیلی که به صورت موازی در یک پوسته سیلندری از جنس اکریلیک قرار گرفته‌اند تشکیل شده است. آب گرم از لوله ها و آب سرد از پوسته عبور می‌کند. یک کنترلر دیجیتال دمای آب را روی مقدار تعیین شده ثابت نگه می‌دارد. دمای آب گرم و سرد ورودی و خروجی توسط ترموکوپل‌های مربوطه اندازه‌گیری می‌شود. اهداف انجام این آزمایش عبارت است از: بررسی پدیده سرمایش و گرمایش غیر مستقیم، انجام موازنه انرژی حول مبدل و محاسبه راندمان کلی در دبی‌های متفاوتی از جریان‌ها، بررسی اختلاف‌های موجود بین جریان‌های همسو و ناهمسو و اثر آن روی میزان انتقال حرارت و راندمان‌های حرارتی، تعیین ضریب انتقال حرارت کلی با استفاده از متوسط اختلاف درجه حرارت لگاریتمی.
مبدل حرارتی کویل و ژاکت: این دستگاه از مخزن ژاکت‌دار با کویل و همزن تشکیل شده است. ژاکت شیشه‌ای مقاوم در برابر حرارت در این مبدل اجازه می‌دهد تا دیواره مخزن از بیرون با یک سیال گرم در تماس باشد. یک کویل فلزی نیز امکان گرمایش غیر مستقیم مایع درون مخزن را فراهم می‌نماید. یک همزن با سرعت قابل تنظیم اختلاط کامل مامل محتوی مخزن را امکان‌پذیر می‌سازد. اهداف انجام این آزمایش عبارت است از: بررسی پدیده سرمایش و گرمایش غیر مستقیم، بررسی مشخصات گرمایش یک تانک همزن‌دار در حالت ناپیوسته و پیوسته، بررسی ضریب انتقال حرارت کلی در حالت پیوسته و ناپیوسته، انجام موازنه انرژی حول تانک و محاسبه راندمان کلی و بررسی اثر همزدن بر میزان انتقال حرارت.