آزمايشگاه ترموديناميك و انتقال حرارت

سرپرست آزمایشگاه:  دکتر حسین احمدی کیا

 کارشناس آزمایشگاه:  آقای مهدی زمین پرداز

 
هدف از ارائه این آزمایشگاه آشنایی با کاربرد برخی از اصول مهم ترمودینامیک و انتقال حرارت و مطالعه تجربی آن‌ها از طریق انجام آزمایش می‌باشد. تجهیزات موجود در این آزمایشگاه عبارتند از: دیگ مارست، موتور بنزینی و دیزلی، برج خنک کن، انتقال حرارت رسانایی، انتقال حرارت جابجایی، پمپ حرارتی و مبدل حرارتی پوسته لوله.

دستگاه دیگ مارست
دیگ مارست دستگاهی است که برای نمایش پدیده­ی پایه­ای و بنیادی در مطالعات ترمودینامیک، یعنی پدیده­ی تبخیر طراحی شده است. دانشجویان قادر خواهند بود توسط این دستگاه ارتباط بین فشار و دمای بخار اشباع در تعادل با آب را مطالعه نمایند. از اهداف این آزمایش می توان به بررسی رابطه فشار و دمای آب در ناحیه اشباع و مقایسه آن با جداول استاندارد، بررسی صحت معادله کلاپیرون و تعیین رابطه تجربی بین فشار و دما در ناحیه اشباع نام برد.




دستگاه موتور بنزینی و دیزل
در این تست آزمایشگاهی، موتور روی سکویی قرار گرفته است که متناسب با آن طراحی شده است. محور خروجی موتور به یک نوع ترمز یا دینامومتر متصل می‌شود که قادر است مقاومتی در مقابل دوران آن اعمال نماید. موتور به سرویس‌هایی ضروری نظیر سوخت، سیستم خنک کن، سیستم‌های الکتریکی، اگزوز و غیره مجهز گردیده است، به نحوی که استفاده طولانی از موتور تحت بار ممکن شود. دستگاه تست موتور وسیله­ای برای اندازه گیری کارایی موتور است. خروجی موتور به وسیله سرعت و گشتاور وارده به دینامومتر اندازه‌گیری می­شود. ورودی به وسیله مصرف سوخت (نرخ جریان) محاسبه شده است. معمولاً نرخ جریان سوخت نیز محاسبه می شود تا نسبت سوخت به هوا تعیین شود و بازده حجمی محاسبه گردد.



آزمایش برج خنک‌کن
دستگاه آزمایش دارای یک بخش گرمایش، پمپ سیرکولاسیون، سیستم تبرید تراکمی، صفحات (Packing) ترمومترهای اندازه­گیری دماهای حباب تر و خشک، دبی سنج­های مختلف و ... می­باشد. پکینگ آن به صورت صفحات مستطیلی است. فن در پایین برج قرار گرفته است که هوا را به سمت بالا هدایت می­کند. آب از قسمت بالایی برج خنک کننده به سمت پایین روی صفحات ریخته می­شود. هدف اصلی این آزمایش مشاهده عملکرد برج خنک کننده در بارهای مختلف سرمایش و در دماهای ورودی متفاوت می باشد.

 


آزمایش انتقال حرارت رسانایی

دستگاه مورد آزمایش دارای دو گرمکن الکتریکی است که روی قاب دستگاه وصل شده است. از دو دستگاه آزمایش انتقال حرارت رسانایی خطی و شعاعی استفاده می­شود. دستگاه آزمایش انتقال حرارت خطی، یک میله استوانه­ای می­باشد. سیستم شعاعی نیز یک دیسک دایروی است. هر دو دستگاه دارای دماسنج­هایی در قسمتهای مختلف هستند که با استفاده از اندازه گیری دما، می­توان پروفیل دما در قطعه مورد نظر را تعیین نمود. اهداف اصلی این آزمایش شامل تحقیق قانون هدایت حرارتی فوریه، تعیین پروفیل دما در سیستم های شعاعی و خطی و تعیین ضریب رسانایی انواع مواد می باشد.

 



آزمایش انتقال حرارت جابجایی آزاد و اجباری
دستگاه آزمایش شامل یک مجرای عبور هوا می­باشد که امکان نصب سه نوع سطح مختلف انتقال حرارت در آن وجود دارد، از جمله پره­های مثلثی، صفحه تخت، پره­های استوانه­ای که به وسیله هیتر گرم می­شوند. دمای این سطوح توسط حسگرهای حرارتی قابل اندازه­گیری است. برای ایجاد جابجایی اجباری، یک فن با سرعت متغیر درابتدای کانال، هوای محیط را از روی سطح مبدل حرارتی به جریان درمی­آورد. در آزمایش های طراحی شده با این دستگاه می توان به بررسی ارتباط بین توان ورودی و دمای سطح در جابجایی آزاد، ارتباط بین توان ورودی و دمای سطح جسم در جابجایی اجباری، استفاده از سطوح گسترش یافته برای بهبود انتقال حرارت از یک سطح و تعیین ضریب انتقال حرارت جابجایی آزاد و اجباری برای سطوح با سطح مقطع متغیر پرداخت.


آزمایش پمپ حرارتی (تبرید)
منظور از انجام این آزمایش آشنایی کامل با سیکل تراکم بخار (سیکل تبرید) و انجام و انجام محاسبات مربوطه به تغییرات بار حرارتی تبخیر کننده می باشد. اجزاء اصلی دستگاه شامل موارد زیر است:

1- کمپرسور با ولتاژ کاری V 240-220 و فرکانس Hz50 و یک موتور با توان hp 2/1 است.

2- کندانسور با لوله­های هم مرکز می باشد که در داخل لوله مبرد و در پوسته آب درجریان است.

3- تبخیر کننده که از لوله های مارپیچی ازجنس مس تشکیل شده که توسط صفحات فلزی پرده دار شده‌اند.

سایر قسمت‌ها شامل شیرهای یکطرفه، رطوبت گیر، شیر انبساط یا شیر خفقانی، دبی سنج آب خنک کننده (روتامتر)، ترمومتر‌ها و گیج های فشار سنج می باشد.

 


آزمایش مبدل حرارتی پوسته و لوله
این دستگاه از یک مبدل حرارتی از نوع پوسته و چند لوله تشکیل شده است که قطر داخلی پوسته 110 میلی متر و قطر خارجی لوله‌ها 13 میلی متر می­باشد. تعداد لوله­ها 28 و طول آنها 50 سانتی متر است. سیال سرد و گرم در دو حالت همسو و ناهمسو مورد آزمایش قرار می­گیرند و انتقال حرارت صورت می­گیرد. اجزای دستگاه عبارتند از:

1- واحد آب گرم، شامل یک مخزن با یک گرم کن الکتریکی است که 2 کیلووات قدرت گرمایی دارد و آب را تا درجه حرارت مورد نظر گرم می­کند.

2- واحد آب سرد که ورودی آن به آب شهر وصل شده است و خروجی آن هم به فاضلاب برمی­گردد.

3- پمپ که آب گرم را در سیستم به گردش درمی­آورد.

4- مبدل حرارتی یک پوسته و تعدادی لوله که از جنس مس است.

5- سنسورهای دمایی که در چهار نقطه دمای آب گرم ورودی و خروجی و همچنین دمای آب سرد ورودی و خروجی به مبدل را اندازه گیری می­کنند.

در این آزمایش دانشجو قادر خواهد بود پس از آشنایی با طرز کار یک مبدل حرارتی پوسته و لوله، به بررسی فرآیند انتقال حرارت بین آب گرم و سرد درحالت همسو و ناهمسو بپردازد، و نهایتاً ضریب انتقال حرارت کلی و راندمان مبدل حرارتی در حالت همسو و ناهمسو را محاسبه کند.

 

تاریخ به روز رسانی:
1397/12/12
تعداد بازدید:
1917
دانشگاه اصفهان
آدرس: اصفهان، میدان آزادی، دانشگاه اصفهان،میدان خوارزمی، ابتدای بلوار سلامت، ساختمان انصاری
کدپستی: 8174673441
تلفن: 37932685 تلفکس: 36682887
Powered by DorsaPortal