Měření pohybu kapaliny a změn teplot v reálném modelu tepelného výměníku metodou PLIF

Transkript

1 Měření pohybu kapaliny a změn teplot v reálném modelu tepelného výměníku metodou PLIF Jakub Hoffmann TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Tento materiál vznikl v rámci projektu ESF CZ.1.07/2.2.00/ , který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR

2 Zadání 1. Seznamte se s problematikou tepelných výměníků, jejich konstrukcí a možnostmi využití. 2. Zvažte možnosti bezkontaktního měření teplotních polí v uzavřených nádobách. 3. Sestavte laboratorní model tepelného výměníku s jednou, popř. maticí výhřevných patron. 4. Průběh ohřevu vody v tepelném výměníku změřte metodou plif a pořízené výsledky statisticky zpracujte a vyhodnoťte. 2

3 Tepelné výměníky Deskový výměník tepla Trubkový výměník tepla Výměník trubka v trubce 3

4 Stratifikační nádoba 4

5 Návrh modelu Rozměry modelu v mm 3D model nádrže 5

6 Použité topné patrony Délka: 200 mm Průměr: 20 mm Napájení: ~220 V Max. teplota: 750 C 6

7 Použité termostaty Teplotní rozsah čidla: 50 C až C Přesnost měření teploty: +/- 0,5 C 7

8 Možnosti měření - termočlánky Výhody: zjištění výhřevnosti topné patrony v jejím řezu vysoký rozsah měřených teplot Nevýhody: kontaktní měření teploty nutný mechanický zásah do patrony pro měření nemožnost měřit průběh ohřevu vody termoelektrické napětí je malé časová nestálost termočlánků závislost na magnetickém poli 8

9 Možnosti měření - termokamera Výhody: bezkontaktní měření teploty měření teploty na velkých plochách přesné zobrazení rozložení teplot rychlé měření Nevýhody: měří se pouze teplota povrchu materiálu vliv okolí a typu materiálu na měření nemožnost měření teploty uvnitř nádoby a zobrazení průběhu ohřevu vody 9

10 Možnosti měření - termokamera 10

11 Měřící metody PLIF (Planar Laser Induced Fluorescence) 11

12 Měřící metody PIV (Particle Image Velocimetry) 12

13 Uspořádání experimentu 13

14 Průběh ohřevu PLIF Měření pro počáteční teplotu To = 10 C Průběh ohřevu pro počáteční teplotu To = 10 C 14

15 Průběh ohřevu PLIF 15

16 Průběh náběhu proudění PIV Proudění pro počáteční teplotu To = 10 C 16

17 Průběh ustalování proudění PIV Měření spuštěno v čase t s = 5 minut v = 5-8 mm/s Ustalování proudění pro počáteční teplotu To = 10 C 17

18 Průběh ustalování proudění PIV Měření spuštěno v čase t s = 10 minut v = 3-6 mm/s Ustalování proudění pro počáteční teplotu To = 10 C 18

19 Průběh proudění PIV celkový pohled 19

20 Detail proudění v okolí patron PIV Topná patrona č. 1 20

21 Odhalené konstrukční nedostatky 21

22 Rekapitulace práce Seznámení s druhy teplotních výměníků a stratifikační nádobou Navržení modelu pro experimentální měření Zhodnocení možných měřících metod termokamera, termočlánky Měření průběhu ohřevu metodou PLIF Měření průběhu proudění metodou PIV Odhalení nedostatků v uspořádání experimentu 22

23 Plánované pokračování Provedení ověřovacích měření při různých definovaných rozestupech topných patron Vytvoření modelu a simulací stratifikační nádoby 23

24 Děkuji Vám za pozornost. 24