Chłodnictwo i Kriogenika.pdf

(66 KB) Pobierz
Chłodnictwo i Kriogenika
Laboratorium
Chłodziarka termoelektryczna
Łukasz Majchrzak
Mateusz Szymczak
Paweł Wojcieszak
Data wykonania ćwiczenia
25.10.2011
Data oddania sprawozdania
08.11.2011
1. Cel ćwiczenia
Celem tego ćwiczenia jest zapoznanie się z urządzeniem
chłodniczym, które wykorzystuje efekt termoelektryczny. Zadaniem w
tym ćwiczeniu jest wyznaczenie efektywności chłodniczej tej chłodziarki
2. Przebieg ćwiczenia
Badanym urządzeniem była chłodziarka termoelektryczna. Po
włączeniu chłodziarki została zmierzona prędkość, z jaką powietrze
wylatywało z zabudowanego gorącego radiatora. Pomiar ten został
wykonany za pomocą anemometru. Pomiary prędkości zostały
powtórzone kilkukrotnie, żeby nie popełnić zbyt dużego błędu. Aby móc
obliczyć strumień objętości powietrza opływającego ten radiator
potrzebne było wyznaczenie pola powierzchni przekroju wylotowego
tego wymiennika ciepła. Następnie po upływie pewnego czasu, podczas
którego ustaliła się temperatura wewnątrz chłodziarki, odczytano
temperatury powietrza przed i za radiatorami, jak i temperaturę samych
radiatorów. Te pomiary zostały wykonane przy pomocy
termoelementów. Później został podłączony watomierz, dzięki któremu
odczytano moc elektryczną pobieraną przez chłodziarkę. Pomiar ten
musiał zostać wykonany na samym końcu, ponieważ działanie
watomierza powodowało fałszowanie wyników pomiaru temperatury.
3. Dane pomiarowe
Tab. 1. Wyniki pomiaru temperatur po ustaleniu się temperatur
Lp.
t
Opis
-
°C
-
1
21
Powietrze na wlocie do radiatora gorącego
2
36
Radiator gorący
3
28
Powietrze na wylocie z radiatora gorącego
4
15
Powietrze na wlocie do radiatora zimnego
5
11
Radiator zimny
6
15
Powietrze na wylocie z radiatora zimnego
Tab. 2. Wyniki pomiarów prędkości wypływającego powietrza, wymiarów przekroju
wylotowego z radiatora i mocy chłodziarki
Lp.
w
a (Szerokość) b (Wysokość)
N
-
m/s
mm
mm
W
1
1,75
55
125
52
2
1,83
3
1,81
4
1,86
4. Obliczenia
Pole przekroju wylotowego z radiatora gorącego
=2∗ ∗ =2∗0,055∗0,125=0,014
Wymiary radiatora zostały pomnożone przez 2, ponieważ posiada on dwa
wyloty powietrza
787579427.028.png 787579427.029.png 787579427.030.png 787579427.031.png 787579427.001.png 787579427.002.png 787579427.003.png 787579427.004.png 787579427.005.png 787579427.006.png 787579427.007.png 787579427.008.png 787579427.009.png 787579427.010.png 787579427.011.png 787579427.012.png 787579427.013.png 787579427.014.png 787579427.015.png 787579427.016.png 787579427.017.png 787579427.018.png 787579427.019.png 787579427.020.png 787579427.021.png 787579427.022.png 787579427.023.png 787579427.024.png 787579427.025.png 787579427.026.png 787579427.027.png
 
Prędkość średnia
ś = + +
3 = 1,83+1,81+1,86
3 =1,83
Pierwszy pomiar prędkości został odrzucony, ponieważ zanadto odbiegał od
pozostałych, co mogło spowodować zafałszowanie wyników
Strumień objętości powietrza przepływającego przez radiator gorący
= ś ∗ =1,83∗0,014=0,025
Strumień ciepła oddawanego przez radiator gorący do przepływającego
przez ten radiator powietrza
= ∗ ∗∆ = ∗ ∗ ∗ −
=0,025∗1,2∗1005∗ 28−21 =211
=211
Do tych obliczeń została przyjęta gęstość powietrza w warunkach
normalnych, natomiast ciepło właściwe zostało odczytane z tablic
Strumień ciepła pobieranego przez radiator zimny z wnętrza chłodziarki
= − =211−52=159
Efektywność chłodnicza chłodziarki termoelektrycznej
=
= 159
52 =3,05
5. Wnioski
Efektywność chłodziarki termoelektrycznej w literaturze ma wartość
poniżej jedności. Natomiast wynik powyższych obliczeń jest wyższy. Jest to
prawdopodobnie spowodowane błędną metodą obliczeniową.
Głównymi zaletami termoelektrycznych urządzeń chłodniczych są:
-brak części ruchomych, dzięki czemu są urządzeniami praktycznie
bezawaryjnymi
-bardzo małe gabaryty w porównaniu z innymi urządzeniami chłodniczymi
 
-brak czynnika chłodniczego
-możliwość szeregowego łączenia ogniw w stosy, przez co można uzyskać
temperatury niższe niż np. w chłodziarkach sprężarkowych
-możliwość zmiany trybu pracy z chłodniczego na grzejny, trzeba tylko
zmienić bieguny prądu na zaciskach zasilających urządzenie
Wadami tych urządzeń są:
-niska efektywność chłodnicza w porównaniu do innych urządzeń
-potrzeba zasilania prądem stałym
-używanie tych urządzeń do otrzymywania dużych mocy chłodniczych jest
nieekonomiczne
Te wady i zalety zdeterminowały miejsca zastosowań tych urządzeń
chłodniczych. Są one stosowane m. in. do chłodzenia procesorów, kamer
termowizyjnych, żywności w lodówkach turystycznych. Współcześnie, aby
zwiększyć efektywność tych urządzeń poszukiwane są jak najlepsze
materiały półprzewodnikowe. Możliwe jest także zastosowanie większych
prądów, jednak to pociąga za sobą zwiększenie ich gabarytów.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin