Lehrmittel für freie und erzwungene Konvektion – Ausrüstung für die Berufsausbildung – Thermodynamiklabor

AFT149 Lehrmittel für freie und erzwungene Konvektion – Ausrüstung für die Berufsausbildung – Thermodynamiklabor
1. Produkteinführung
1.1 Produktbeschreibung
Das Lehrmittel für freie und erzwungene Konvektion dient dazu, Studierenden das Verständnis der Konvektionswärmeübertragung zu erleichtern, einer der drei Hauptarten der Wärmeübertragung in der Thermodynamik. Konvektionswärmeübertragung lässt sich in natürliche und erzwungene Konvektion unterteilen. Natürliche Konvektion entsteht durch die ungleichmäßige Dichte eines Fluids aufgrund des ungleichmäßigen Temperaturfelds. Erzwungene Konvektion wird durch die Strömung eines Fluids verursacht, die durch externe Kräfte wie Ventilatoren oder Pumpen angetrieben wird. Das Lehrmittel für freie und erzwungene Konvektion besteht im Wesentlichen aus einem vertikalen Rohr mit einem abnehmbaren Heizelement, mehreren Sensoren (darunter ein Handtemperaturfühler), einem wasserdichten elektrischen Adaptergehäuse und einem Netzteil. Das vertikale Rohr mit dem abnehmbaren Heizelement ist die Kernkomponente des Versuchsaufbaus. Ein Temperatursensor (T1) ist am Lufteinlass am unteren Ende des vertikalen Rohrs installiert, und oberhalb des Sensors T1 befindet sich ein Sensor zur Messung der Windgeschwindigkeit. Drei verschiedene Heizelemente können in der Mitte des vertikalen Rohrs installiert werden: ein Rohrbündelwärmetauscher, ein zylindrischer Wärmetauscher und ein Plattenwärmetauscher. Jeder Wärmetauscher ist mit einem Temperatursensor (T4) ausgestattet. Am oberen Luftauslass des vertikalen Kanals befindet sich ein verstellbarer 24-V-Axialventilator. Unterhalb des Axialventilators ist ein weiterer Temperatursensor (T4) angebracht. Die Handtemperatursonde (T3) kann in der Mitte des vertikalen Kanals eingeführt werden (entsprechende Öffnungen sind vorhanden). Mehrere Sensortransmitter sind im wasserdichten elektrischen Adaptergehäuse untergebracht und übertragen die Sensordaten zur Weiterverarbeitung an das Steuergerät.
1.2 Produktmerkmale
1. Das Produkt zeichnet sich durch ein ansprechendes Design, Robustheit und Langlebigkeit, kompakte Abmessungen, einfache Inbetriebnahme (Plug-and-Play) und umfassende Funktionen aus und erfüllt somit die Anforderungen experimenteller Lehrveranstaltungen.
2. Dank seines modularen Aufbaus eignet sich das Produkt für vielfältige Lehr- und Forschungsexperimente.
3. Das Zubehör des Produkts lässt sich schnell montieren.
4. Das Produkt ist mit einer speziellen Software ausgestattet, die es Anwendern ermöglicht, schnell experimentelle Daten zu erhalten.


2. Technische Daten
2.1 Technische Parameter
Stromversorgung: AC 230 V, 50 Hz
Durchflussquerschnitt: 120 x 120 mm; Höhe ca. 0,6 m
Parameter des Heizelements:
Temperaturgrenze: 90 °C
Parameter des Rohrbündel-Heizelements:
Anzahl der Rohre: 23; jeweils ein Rohr in variabler Position wird beheizt.
Heizleistung: 20 W; Wärmeübertragungsfläche: 31,41 cm²
Parameter des Zylinders mit gleichmäßiger Oberflächentemperatur:
Heizleistung: 20 W; Wärmeübertragungsfläche: 111 cm²
Heizleistung: 40 W; Wärmeübertragungsfläche: 2 x 100 cm²
Parameter des Zylinders mit Heizfolie:
Heizleistung: 40 W; Wärmeübertragungsfläche: 111 cm²
Parameter des Axialventilators:
Maximaler Volumenstrom: 500 m³/h; Maximaler Druckunterschied: ca. 950 Pa; Leistungsaufnahme: 90 W
Luftgeschwindigkeit: 0…10 m/s
Temperatur: 4 × 0…325 °C
Heizleistung: 0…50 W
Erforderliche Umgebungsbedingungen: Umgebungstemperatur: -10 °C bis +40 °C; Relative Luftfeuchtigkeit: <85 % (25 °C).
2.2 Abmessungen und Gewicht
Abmessungen: 680 mm × 390 mm × 920 mm
Gewicht: Unter 30 kg
3. Produktkomponenten und Funktionsbeschreibung
3.1 Hauptkomponenten
Nr.    Bezeichnung    Menge
1    Axiallüfter    1
2    Austauschbares Heizmodul    1
3    Sichtfenster    1
4    Anemometer    1
5    Schaltschrank    1
3.2 Produktzubehör
Nr.    Bezeichnung    Menge
1    Zylinder mit gleichmäßiger Oberflächentemperatur    1
2    Versuchsaufbau Modul    1
3    Zylinder mit Heizfolie    1
4    Flaches Experimentiermodul    1
5    Sensordatenkabel    1
6    USB-Datenkabel    1
7    Netzkabel    1
8    USB-Stick    1
4. Liste der Produktlehrversuche
(1) Demonstrationsexperiment zu natürlicher und erzwungener Konvektion
(2) Experiment zur Wärmeübertragung durch Konvektion an einer ebenen Platte
(3) Experiment zur Wärmeübertragung durch Konvektion an einem Zylinder mit gleichmäßiger Oberflächentemperatur
(4) Experiment zur Wärmeübertragung durch Konvektion an einem Rohrbündel
(5) Experiment zur Wärmeübertragung durch Konvektion an einem Zylinder mit Heizfolie