LOKALIZACJA I WYPOSAŻENIE LABORATORIUM

Laboratorium Techniki Cieplnej mieści się w czterech salach laboratoryjnych: A i B - wejście 61 (wysoki parter) oraz C i D  - wejście 126 (I piętro) w tzw. starym budynku Wydziału Mechanicznego Energetycznego, obecnie budynku C Wydziału Inżynierii Środowiska i Energetyki przy ul. Konarskiego 22. W sumie laboratorium dysponuje ponad 200 m2 powierzchni użytkowej. 

 W laboratorium znajdują się następujące instalacje służące do zasilania stanowisk:

  • instalacja elektryczna - każde stanowisko posiada niezależne zasilanie prądem jednofazowym lub jedno i trójfazowym, z indywidualnymi włącznikami i zabezpieczeniem różnicowo-prądowym,
  • instalacja gazowa - punkty poboru gazu dostępne są w trzech pomieszczeniach, instalacja wyposażona w automatyczny system detekcji obecności gazu w powietrzu i zawór odcinający,
  • instalacja sprężonego powietrza,
  • instalacja wodno-kanalizacyjna,
  • instalacja wentylatorowa nadmuchu i wyciągu technologicznego.

Poniżej zaprezentowane są fotografie wybranych dydaktycznych stanowisk laboratoryjnych z ich krótką charakterystyką.

 

 Stanowisko do wyznaczania wykładnika izentropy dla powietrza

 Pomiar oparty o metodę Clementa-Desormesa - analizuje się przemiany izentropowego sprężania i rozprężania gazu oraz jego izochorycznego ochładzania i ogrzewania

 1 kappa
2 cp1

Stanowisko do wyznaczania ciepła właściwego gazów przy stałym ciśnieniu

Wykorzystuje się bilans energii dla pomiarowego odcinka rury przepływowej.  

Stanowisko do wyznaczania emisyjności powierzchni

Pomiar oparty jest o tzw. metodę porównawczą - zakłada się równość strumieni ciepła oddawanych do otoczenia z trzech analizowanych odcinków rury.

 3 emisyjnosc
 4 higrometr

Stanowisko do wyznaczania wilgotności względnej gazów za pomocą higrometru izochorycznego

W czasie pomiaru do zbiornika o stałej objętości wprowadza się próbkę badanego gazu. Po ustaleniu się stanu równowagi cieplnej badany gaz ochładza się za pomocą cieczy termostatycznej do temperatury niższej od temperatury punktu rosy. Wilgotność wyznacza się z układu równań stanu gazu zapisanych dla początkowych i końcowych parametrów stanu równowagi.

 

Stanowisko do wyznaczania ciepła spalania i wartości opałowej gazu ziemnego

Pomiar przeprowadza się na kalorymetrze wodnym Junkersa.

5 kalorymetr
 6 wrzenie

Stanowisko do badania i wizualizacji procesów zachodzących podczas wrzenia i kondensacji

W przezroczystym cylindrze znajduje się niskowrzący czynnik R141b, który jest podgrzewany za pomocą miedzianego elementu grzejnego. Para czynnika skrapla się w górnej części cylindra na powierzchni chłodzonego wodą spiralnego skraplacza. Konfiguracja stanowiska pozwala na realizację kilku ćwiczeń dydaktycznych. Można obserwować przebieg procesu wrzenia od obszaru wrzenia pęcherzykowego po wrzenie błonowe.

Stanowisko do badania procesów termodynamicznych  w jednostopniowej chłodziarce sprężarkowej parowej

Zasadniczą częścią stanowiska jest specjalnie spreparowany i opomiarowany układ chłodniczy znany m.in. z domowych lodówek.  

 7 chlodziarka
 8 wymienniki

Stanowisko do badania wymienników ciepła

Na stanowisku zainstalowano dwie sekcje wymiennika ciepła typu rura w rurze. Układ zaworów umożliwia zmianę kierunku przepływu i punktu zasilania sekcji wymiennika zimną wodą. Możliwe jest badanie 8 kombinacji połączeń, od prostych przypadków wymiennika współprądowego, czy przeciwprądowego po bardziej złożone układy przepływowe. Przyrządy pomiarowe dostarczają informacji pozwalających wyznaczyć wydajność cieplną wymiennika np. z bilansu energii oraz z prawa Pecleta. 

Stanowisko do badania konwekcji swobodnej w powietrzu

W czasie doświadczenia prowadzi się pomiary służące do wyznaczenia współczynnika wnikania ciepła od ogrzewanej rury do powietrza w warunkach konwekcji swobodnej. Uzyskaną na podstawie pomiarów  wartość współczynnika wnikania ciepła porównywana jest następnie z wartością obliczoną z zależności kryterialnych.

 9 alfaswobodne
 910 alfawymuszona

Stanowisko do wyznaczania współczynnika wnikania ciepła dla konwekcji wymuszonej w rurze

Na stanowisku bada się zjawisko konwekcji wymuszonej w czasie przepływu powietrza przez ogrzewaną rurę. Celem ćwiczenia jest wyznaczenie konwekcyjnego współczynnika wnikania ciepła od ścianek kanału do przepływającego powietrza. Pomiary realizowane są dla różnych rodzajów przepływu (turbulentny, przejściowy). Wyniki porównywane są z wartościami kryterialnymi. 

 

ZAJĘCIA DYDAKTYCZNE W LABORATORIUM TECHNIKI CIEPLNEJ 

Laboratorium Techniki Cieplnej prowadzone jest w Instytucie Techniki Cieplnej Politechniki Śląskiej dla studentów różnych wydziałów jako część programu dydaktycznego następujących przedmiotów:

  • termodynamika
  • przepływ ciepła
  • technika cieplna I
  • technika cieplna II
  • przepływ ciepła i wymienniki
  • wymiana i odzysk ciepła
  • transport ciepła i masy
  • piece przemysłowe
  • pomiary urządzeń cieplnych
  • podstawy metrologii i technik eksperymentalnych
  • inżynieria procesowa
  • zjawiska cieplne w środowisku
  • metrology and experimental engineering
  • heat transfer

Przed przystąpieniem do cyklu ćwiczeń zapoznaj się z Regulaminem Laboratorium Techniki Cieplnej.

WYKAZ ĆWICZEŃ REALIZOWANYCH W LTC

Przedmiot: Pomiary urządzeń cieplnych

  1. Zastosowanie rachunku wyrównawczego do korygowania wyników pomiarowych urządzeń cieplnych
  2. Zastosowanie techniki termowizyjnej w pomiarach cieplnych
  3. Analiza obiegu i wyznaczanie efektywności energetycznej chłodziarki sprężarkowej małej mocy
  4. Wyznaczanie wydajności wentylatora na stanowisku do badania krzyżowoprądowych wymienników ciepła
  5. Badania układów wymienników ciepła
  6. Badanie procesów termodynamicznych w chłodziarce parowej sprężarkowej jednostopniowej
  7. Określenie składników bilansu energii dla kotła kondensacyjnego opalanego gazem ziemnym
  8. Badanie wykresu indykatorowego maszyn tłokowych

Przedmiot: Termodynamika, Technika cieplna I, Technika cieplna II

  1. TE-1: Wyznaczanie ciepła właściwego powietrza przy stałym ciśnieniu
  2. TE-2: Wyznaczanie wykładnika izentropy dla powietrza
  3. TE-3: Wyznaczanie entalpii skraplania pary wodnej przy ciśnieniu otoczenia
  4. TE-4: Sprawdzanie poprawności opisu stanu termicznego powietrza przez równanie Clapeyrona
  5. TE-5: Badanie przemian powietrza wilgotnego w higrometrze izochorycznym
  6. TE-7: Wyznaczanie ciepła spalania i wartości opałowej paliw gazowych
  7. TE-8: Badanie procesów termodynamicznych w ziębiarce sprężarkowej parowej jednostopniowej
  8. TE-9: Badanie parametrów krzywej nasycenia dla wody
  9. TE-10: Badanie parametrów nasycenia dla czynnika chłodniczego

Przedmiot: Przepływ ciepła

  1. PC-1: Wyznaczanie współczynnika wnikania ciepła przy konwekcji swobodnej
  2. PC-2: Wyznaczanie emisyjności powierzchni ciał stałych
  3. PC-3: Wyznaczanie współczynnika wnikania ciepła przy konwekcji swobodnej od drutu w powietrzu
  4. PC-4: Wyznaczanie współczynnika wnikania ciepła przy konwekcji swobodnej w wodzie
  5. PC-5: Wyznaczanie współczynnika wnikania ciepła przy konwekcji wymuszonej
  6. PC-6: Wyznaczanie współczynnika przenikania ciepła z udziałem skraplania pary wodnej 
  7. PC-7: Badania wymienników ciepła
  8. PC-9: Rozkład temperatury w pręcie grzanym jednostronnie
  9. PC-12: Wyznaczanie współczynnika przewodzenia ciepła ciał stałych metodą stanu uporządkowanego
  10. PC-13: Badanie działania ekranów cieplnych
  11. PC-14: Badanie i wizualizacja zjawiska przewodności cieplnej ciał stałych

Przedmiot: Podstawy metrologii i technik eksperymentalnych

  1. ME-1: Pomiary temperatury metodami stykowymi
  2. ME-2: Pomiary strumienia i prędkości cieczy przepływającej w rurze
  3. ME-3:Pomiary gęstości ciał stałych i cieczy
  4. ME-4: Niepewność pomiaru bezpośredniego
  5. ME-5: Wyznaczanie złożonej niepewności pomiarowej 

 

UWAGA: Wszystkie instrukcje są dostępne u p. Jerzego Placka (sala 61C) z możliwością zrobienia kopii po okazaniu dowodu tożsamości. Studenci odbywający zajęcia w LTC mogą również pobrać instrukcje z tej strony (login i hasło dostępne u prowadzącego zajęcia).

LITERATURA

Poniżej zamieszczonych zostało jedynie kilka wybranych, bardziej aktualnych, pozycji literaturowych. W instrukcji do każdego z ćwiczeń znajduje się odrębny wykaz literatury. Należy zwrócić uwagę na fakt, że schematy stanowisk laboratoryjnych przedstawione w pozycji [1] są w wielu przypadkach nieaktualne.

  • [1] J. Nadziakiewicz (red.), Laboratorium Techniki Cieplnej - Instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych, Skrypt Politechniki Śląskiej nr 1853, Gliwice 1995
  • [2] J. Szargut, Termodynamika, PWN Warszawa 1992
  • [3] J. Szymczyk, H. Górniak, Podstawy termodynamiki, Skrypt Politechniki Śląskiej nr 1875, Gliwice 1993
  • [4] H. Górniak, J. Szymczyk, Podstawy termodynamiki - część II, Skrypt Politechniki Śląskiej nr 2139, Gliwice 1999
  • [5] E. Kostowski, Przepływ ciepła, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2000