Kreuzstromwärmetauscher Thermische didaktische Ausstattung

TE93 Kreuzstromwärmetauscher Thermische didaktische Ausrüstung

KREUZFLUSS-WÄRMETAUSCHER
Für umfassende Studien zu den Prinzipien und der Leistung von Wärmetauschern. Die Ausrüstung ermöglicht es den Schülern, Wärmeübertragungsraten durch erzwungene Konvektion schnell zu beurteilen. Sie überwachen die Abkühlungsgeschwindigkeit eines Körpers mit bekannter Wärmekapazität in einem Luftstrom.
Das Gerät ist eine Tischmontage. Es ist ein horizontaler Windkanal mit einem Kontraktionskegel, einem Arbeitsabschnitt, einem Diffusor, einem Lüfter mit konstanter Geschwindigkeit und einem Auspuff mit Schalldämpfer. Ein variabler Schieber regelt den Luftstrom. Der Arbeitsabschnitt umfasst eine Reihe von Stangen, die in einer Matrix und im rechten Winkel zur Richtung des Luftstroms angeordnet sind. Für Experimente können die Schüler einen dieser Stäbe entfernen und durch ein zylindrisches Kupferelement ersetzen. Das Kupferelement hat eine bekannte Wärmekapazität und enthält ein eingebautes Thermoelement. Die Schüler führen das auf eine bestimmte Temperatur vorgewärmte Element mit bekannter Luftgeschwindigkeit in den Arbeitsabschnitt ein. Sie messen die Zeit bis zum Absinken der Temperatur und bestimmen die Wärmeübertragungsrate.
Ein zweites Thermoelement am Eingang des Windkanals misst die Temperatur der in den Wärmetauscher eintretenden Luft. Die Basis des Arbeitsabschnitts enthält zwei statische Druckanschlüsse: einen vor den Stäben und einen danach. Diese ermöglichen es den Schülern, die statische Druckdifferenz über die Stäbe zu messen. Eine Pitot-Traverse kann die Luftgeschwindigkeit an jedem vertikalen Punkt im Arbeitsbereich messen, entweder vor oder nach den Stangen.
Die Ausrüstung umfasst eine separate Instrumentierungseinheit. Die Instrumentierungseinheit hat zwei Eingänge für die Thermoelemente und zwei Paar Schnellkupplungen zum Anschluss an die Druckentnahmen. Es enthält auch eine kontrollierte Wärmequelle für das Kupferelement.

Ein digitales Display auf der Vorderseite der Instrumenteneinheit ermöglicht es den Schülern, alle experimentellen Daten anzuzeigen. Darüber hinaus ist das Gerät vollständig mit dem Versatile Data Acquisition System (VDAS®) kompatibel und kann schnell und bequem an eine Tischmontage-Schnittstelleneinheit (VDAS-B nicht im Lieferumfang enthalten) angeschlossen werden. Die Verwendung von VDAS® ermöglicht eine genaue Datenerfassung, Überwachung, Anzeige, Berechnung und grafische Darstellung aller relevanten Parameter in Echtzeit auf einem Computer.
LERNERFOLGE
• Ermittlung der durch die Wärmetauscherstäbe verursachten Druckverluste und Erstellung eines Diagramms des Druckabfalls gegen den Vordruck.
• Berechnung der Eintrittsgeschwindigkeit und der mittleren Geschwindigkeit durch die Stäbe.
• Bestimmung der Abkühlungsgeschwindigkeit des erhitzten Stabes innerhalb einer Stabbank und alleine.
• Aufzeichnen von „Kühlkurven“ und deren Verwendung, um den Wärmeübergangskoeffizienten (h) für den beheizten Stab an verschiedenen Positionen im Wärmetauscher zu ermitteln.
• Bestimmung der Geschwindigkeitsverteilung (Profil) hinter den Stäben.
• Konvertieren von Ergebnissen in dimensionslose Werte (typischerweise unter Verwendung von Nusselt-, Prandtl- und Reynolds-Gleichungen).
• Vergleich der Ergebnisse und Erstellung von Wärmeübergangskoeffizientenkurven.