Skrypt jest przeznaczony dla studentów politechnik, inżynierów zajmująch się pomiarami w obszarze techniki cieplnej, a w szczególności - wymiany ciepła i masy oraz, częściowo, słuchaczy studiów doktoranckich.
Pierwsza część nazwy skryptu - wymiana ciepła - jest, w pewnym stopniu, nadużyciem ponieważ Czytelnik znajdzie w nim jedynie niektóre zagadnienia z przewodzenia i konwekcji, stanowiące - w sporej części - nawiązanie do dorobku naukowego i dydaktycznego Zakładu Termodynamiki. Zakład nie ma doświadczenia w badaniach wymiany ciepła przez promieniowanie, dlatego zainteresowani tą problematyką powinni szukać informacji w pozycjach literaturowych, będących dziełem innych, wyspecjalizowanych ośrodków.
Z kolei wzmianka - w tytule - o wymianie masy ma sugerować podporządkowanie określonych technik pomiarowych, związanych z występowaniem wymiany masy, rozwiązywaniu problemów wymiany ciepła w warunkach konwekcji wymuszonej. Nie znaczy to - oczywiście - że nie można wykorzystać tych technik do rozwiązywania problemów konwekcyjnej wymiany masy czy też - poprzez analogię - wymiany pędu.
Studiujących rozdział 6. - o wykorzystywaniu sublimacji - należy uspokoić zapewnieniem, że jego przeanalizowanie w ciągu dwu godzin jest raczej niemożliwe. Na tak obszerne potraktowanie zagadnienia pozwolono sobie m.in. celem pełnego udostępnienia, tym sposobem, ostatnich osiągnięć laboratoryjnych Zakładu Termodynamiki nabywcom skryptu także z innych ośrodków akademickich.
Spis treści:
Wstęp
Ważniejsze oznaczenia
1. Pomiar współczynnika przewodzenia ciepła aparatem płytowym
1.1. Przewodność cieplna. Prawo Fouriera
1.2. Przewodność cieplna ciał stałych
1.3. Równanie przewodnictwa
1.4. Warunki graniczne
1.5. Pomiar przewodności cieplnej
1.5.1. Aparat Poensgena
1.5.2. Uproszczony jednopłytowy aparat Poensgena
Literatura
2. Pomiar współczynnika przewodzenia ciepła ciał stałych aparatem rurowym
2.1. Przewodność cieplna materiałów izolacyjnych
2.2. Podstawowe zależności dotyczące przewodzenia ciepła przez ściankę walcową jedno- i wielowarstwową
2.3. Przewodzenie ciepła przez ściankę kulistą
2.4. Pomiar współczynnika przewodzenia ciepła
Literatura
3. Wyznaczanie dyfuzyjności cieplnej metodą stanu uporządkowanego
3.1. Nieustalone przewodzenie ciepła
3.1.1. Równanie nieustalonego przewodzenia ciepła
3.1.2. Nieustalone przewodzenie ciepła w kuli
3.2. Stan uporządkowany
3.2.1. Wprowadzenie teoretyczne
3.2.2. Wejście ciała w stan uporządkowany
3.2.3. Zastosowanie teorii stanu uporządkowanego
3.3. Wyznaczanie dyfuzyjności cieplnej metodą chłodzenia kuli
3.3.1. Stanowisko pomiarowe
3.3.2. Wykonanie pomiaru
3.3.3. Opracowanie wyników
3.3.4. Dane materiałowe
Literatura
4. Pomiar współczynnika przejmowania ciepła w warunkach konwekcji swobodnej
4.1. Rodzaje konwekcji
4.2. Siła wyporu
4.3. Ruch płynu w warunkach konwekcji swobodnej
4.4. Równania opisujące konwekcję swobodną
4.5. Doświadczalne metody wyznaczania współczynnika przejmowania ciepła
4.5.1. Metoda ustalonego strumienia cieplnego
4.5.2. Metoda stanu uporządkowanego
4.5.3. Metoda smugowa i interferencyjna
4.5.4. Metoda termografii ciekłokrystalicznej
4.6. Doświadczalne wyznaczanie średniego współczynnika przejmowania ciepła na rurze poziomej
4.6.1. Stanowisko pomiarowe
4.6.2. Opracowanie wyników
4.7. Doświadczalne wyznaczanie współczynnika przejmowania ciepła metodą stanu uporządkowanego
4.7.1. Stanowisko pomiarowe
4.7.2. Opracowanie wyników
Literatura
5. Wyznaczanie współczynnika przejmowania ciepła w warunkach konwekcji wymuszonej techniką elektrolityczną
5.1. Wstęp
5.2. Istota badań modelowych wymiany ciepła
5.3. Analogia wymiany masy i ciepła w warunkach konwekcji wymuszonej
5.4. Technika elektrolityczna pomiaru współczynnika wymiany masy
5.4.1. Zasada pomiaru współczynnika wymiany masy
5.4.2. Własności układu zastosowanego do realizacji elektrolizy
5.5. Stanowisko pomiarowe
5.5.1. Układ z elektrolitem
5.5.2. Układ z azotem
5.5.3. Układ z wodą chłodzącą elektrolit
5.5.4. Układ elektryczny
5.6. Szczegóły sekcji pomiarowej, wykorzystywanej w celach dydaktycznych
5.7. Przebieg pomiaru
5.8. Opracowanie wyników pomiaru
Literatura
6. Wyznaczanie współczynnika przejmowania ciepła w warunkach konwekcji wymuszonej techniką sublimacji
6.1. Wstęp
6.1.1. Warunki stosowalności techniki sublimacji naftalenu
6.1.2. Charakterystyka techniki sublimacji naftalenu
6.2. Zasada pomiaru współczynnika wymiany masy
6.2.1. Czas trwania testu
6.2.2. Określanie ubytku naftalenu
6.2.3. Gęstość par naftalenu w powietrzu
6.2.4. Gęstość par naftalenu przy powierzchni naftalenu
6.3. Własności układu dyfuzyjnego naftalen-powietrze
6.4. Wytwarzanie modeli naftalenowych
6.5. Stanowisko pomiarowe
6.5.1. Układ do odlewania modeli naftalenowych
6.5.2. Układ stabilizacji temperatury
6.5.3. Tunel aerodynamiczny do badania przepływów wewnątrz kanałowych
6.5.4. Sekcja pomiarowa
6.5.5. Układ do pomiaru parametrów testu
6.5.6. Układ do pomiaru profilu powierzchni modeli naftalenowych
6.6. Opracowanie wyników pomiarów
6.7. Przebieg pomiaru
Literatura
7. Modelowanie pola temperatury na analogu elektrycznym
7.1. Modele analogowe pól temperatury
7.2. Równania opisujące ustalone przewodzenie ciepła
7.3. Dyskretne modelowanie pól temperatury
7.3.1. Ustalone pola temperatury we współrzędnych prostokątnych
7.4. Modelowanie ustalonych pól temperatury na papierze przewodzącym
7.5. Modelowanie pól temperatury w wannie elektrolitycznej
7.6. Ćwiczenie laboratoryjne
7.6.1. Przebieg prac przygotowawczych
7.6.2. Przebieg pomiaru i opracowanie wyników
Literatura
8. Numeryczne modelowanie pól temperatury
8.1. Metody analizy pól temperatury w ciałach stałych
8.2. Numeryczne metody modelowania pól temperatury
8.3. Warunki brzegowe
8.3.1. Warunki brzegowe I rodzaju
8.3.2. Warunki brzegowe II i III rodzaju
8.3.3. Warunek brzegowy IV rodzaju
8.4. Zastosowanie metody różnic skończonych do ustalonego, dwuwymiarowego przewodzenia ciepła
8.5. Przykład
Literatura
9. Badanie rurowego wymiennika ciepła
9.1. Wiadomości wstępne
9.2. Istota zjawiska ustalonego przenikania ciepła
9.3. Bilans cieplny wymiennika
9.4. Stanowisko pomiarowe
9.5. Przebieg pomiaru
9.6. Opracowanie wyników pomiaru
Literatura
