CW_NR_5_0(2).pdf

POLITECHNIKA WARSZAWSKA

Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych

LABORATORIUM TERMODYNAMIKI

Ć wiczenie NR 5

BADANIE NIEUSTALONEGO

PRZEWODZENIA CIEPŁA

Opracował:

Dr inż. Maciej Tułodziecki

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest przeprowadzenie przykładowego bilansu cieplnego dla obiektu badań, jakim

jest miedziana rurka w dowolnie wybranej chwili.

Opis Doświadczenia

1. UKŁAD POMIAROWY

Schemat układu pomiarowego pokazano na rys.1.

Przewodnik w postaci rury miedzianej 1 zaopatrzono w grzejnik elektryczny 2 zabudowany na krańcu

rury oraz układ wentylacyjny 3 umieszczony na przeciwległym krańcu. Wzdłuż rury

umieszczono osiem czujników temperatury 4 . Ogrzewanie pręta jest sterowane przy pomocy sterownika

5 Wyniki zbierane w postaci analogowej są zamieniane na postać cyfrową i kierowane do

komputera przez układ pomiarowy chwilowych temperatur 6 . Sterowanie i gromadzenie wyników

odbywa się pod kontrolą programu cyfrowego z poziomu komputera PC - 7 .

Rys.1 Schemat układu pomiarowego (wykonał dr inż. Jan Matej)

1 przewodnik w postaci rury miedzianej (długość ok. 400 mm, ∅ 10 mm, grubość 1 mm)

2 grzejnik elektryczny

3 układ wentylacyjny

4 osiem czujników temperatury umieszczonych wzdłuż długości pręta co 50 mm

5 sterownik do zasilania grzejnika

6 układ pomiarowy chwilowych temperatur z poszczególnych nadajników

komputer klasy PC

wsporniki

2. WYKONANIE ĆWICZENIA

Dla środowiska DOS

Wykonanie ćwiczenia polega na wprowadzeniu do komputera czasu trwania mocy nagrzewania oraz

czasu trwania eksperymentu. Obserwujemy zjawisko przez maksimum 300 sekund, moc grzałki i czas

trwania impulsu grzejnego określi prowadzący ćwiczenie. Grzałka umieszczona na końcu rurki

wykorzystuje ciepło wydzielane przez umieszczone tam tranzystory mocy. Kształt impulsu

służącego do wysterowania tranzystorów pochodzi z portu drukarkowego komputera (Centronix) i

teoretycznie może przyjmować dowolny kształt wynikający z kolejnego włączania tranzystorów z

określoną mocą i na określony czas. Oprogramowanie zastosowane do doświadczenia

pozwala jedynie na uzyskanie impulsu prostokątnego o określonym czasie trwania, na jednym z 256

możliwych poziomów mocy. Przyjęcie wartości 256 oznacza maksymalną moc.

Po skonfigurowaniu pomiaru możemy przystąpić do jego wykonania. Po uruchomieniu

funkcji pomiar włącza się grzałka, a sygnały z nadajników temperatury 1-8 trafiają do komputera

wejściem szeregowym (RS 232).

Wyniki pomiarów ma postać następującej tabeli:

Czas

Tak zgromadzone wyniki wykonujący ćwiczenie zabierają w celu ich obrobienia. Dodatkowo możliwe

jest obejrzenie przebiegów T(t) zarówno w czasie pomiaru jak i po jego zakończeniu.

Wyniki pomiarów w postaci wykresu należy wydrukować, aby to jednak uczynić należy od portu

drukarkowego odłączyć sterownik grzałki (położenie przełącznika A) I dołączyć drukarkę (położenie

przełącznika B)

Wydruk wykresu z datą i podpisem prowadzącego stanowi integralną część protokołu i dowód

odbycia ćwiczenia.

Dla środowiska Windows

Wykonanie ćwiczenia polega na uruchomieniu programu RURA2012 znajdującego się na pulpicie.

Pomiar uruchamia się klikając kolejno:

- start

Wybieramy plik, do którego zostaną zapisane wyniki. Jako nazwę należy podać numer

zespołu.

- włączamy przełącznik drukarkowy w pozycję „A”

- klikamy OK

- czekamy 5 minut (300 sekund maksymalny czasu pomiaru), w tym czasie NIE DOTYKAĆ

okienka, bo zrobi się białe, mimo że nadal działa. Po 5 minutach pomiar się kończy i TRZEBA ustawić

przełącznik drukarkowy w pozycję „B”. Plik z wynikami należy zgrać na pamięć USB lub inny nośnik

danych.

Źródłowy plik danych pomiarowych stanowi dowód odbycia ćwiczenia i należy go przedstawić

przy składaniu sprawozdania

3. OPRACOWANIE WYNIKÓW

Przykładowy wykres przebiegu temperatury pokazuje rysunek nr 2

Rys. 2 Przykładowy wydruk wyników

Proszę zwrócić uwagę, że wartości temperatur na początku pomiaru w chwili t=0s nie mają jednakowej

wartości, a powinny mieć. Może to oznaczać, że układ nie został dobrze wystudzony lub wynikać z

niedokładnego cechowania czujników temperatury. Korzystając z zalet, jakie daje technika cyfrowa, możemy

to łatwo skorygować przez odpowiednie przeliczenie wartości w tabeli wyników. Możemy sprowadzić

wszystkie punkty początkowe przebiegów temperatury do wspólnej wartości np. najniższej

występującej w chwili t=0s.

Wykonanie tej czynności jest konieczne, dla prawidłowości dalszych wyników.

Wykres po skorygowaniu wartości temperatur pokazuje rysunek 3

Rys.3 Wyniki eksperymentu po przecechowaniu.

Tak przekształconemu wykresowi w celu nadania mu bardziej poglądowej postaci należy nadać formę

trójwymiarową T (x,t).

Sposób doboru formy wykresu zależy wyłącznie od wykonujących sprawozdanie, i każdy rozsądny poparty

uzasadnieniem przejaw inwencji w tej dziedzinie jest mile w id z i an y . R y s un e k 4 o br a z uj e

przykładowe (proponowane przez P.T. Sprawozdawców) wykresy przestrzenne.

Wykres oznaczony literą C jest błędny, ponieważ przed jego sporządzeniem nie przeprowadzono

korekcji i wykresy "startują" z różnych punktów. Wykresy A i B przedstawiają tą samą serię pomiarową.

Oczywiście oznaczenie osi x może być po prostu w m (lub cm) i nie ma tu potrzeby uciekania się do

innych oznaczeń*.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: