آزمایشگاه انتقال حرارت
آزمایشگاه انتقال حرارت دانشکده ی مهندسی مکانیک یک آزمایشگاه با تجهیزات متنوع و با ارزش بالای علمی -صنعتی است. مشاهده بیشتر
معرفی آزمایشگاه انتقال حرارت
آزمایشگاه انتقال حرارت دانشکده ی مهندسی مکانیک یک آزمایشگاه با تجهیزات متنوع و با ارزش بالای علمی -صنعتی است. حضور در این آزمایشگاه و انجام آزمایش با تجهیزات آن، یک فرصت بسیار عالی جهت مرور مطالب تئوری در عمل و تجربه ی احساس عینی مفاهیم ترمودینامیکی است. امید است دانشجویان علاوه بر یادگیری تئوری آزمایش ها و انجام دادن صرف آن ها، سوالات پیرامون مفاهیم انتقال حرارتی را پاسخ دهند و با یک برخورد فعالانه و با پیشنهاد های علمی دقیق، به حل چالش های احتمالی تجهیزات و آزمایش ها و هم چنین، بهبود شرایط آزمایشگاه کمک نمایند.
نتیجه‌ای پیدا نشد.
قوانین و دستورالعمل‌ها
پوشیدن روپوش آزمایشگاهی در آزمایشگاه انتقال حرارت الزامی است. استاد درس آزمایشگاه در صورت صلاحدید می تواند این الزام را تغییر دهد.
در جلسات عملی آزمایشگاه لازم است از جداول داده برداری یکسان سازی شده (لینک زیر در فرمت PDF) استفاده شود. در هر جلسه نتایج داده برداری توسط استاد یا کارشناس آزمایشگاه امضا و به استاد مربوطه تحویل شود.
“جزوه ی دستور کار آزمایشگاه انتقال حرارت ” پس از چند ویرایش با نظر کارشناسان و اساتید مورد ملاحظه قرار گرفته است و در لینک زیر آخرین ویرایش آن در فرمت PDf و در قالب فشرده قابل دانلود است. دانشجویان محترم توجه داشته باشند که برای نوشتن گزارش کار صرفا از این جزوه استفاده شود و از منابع متفرقه پرهیز گردد.
( این دستور کار مختص دانشجویان کارشناسی دانشکده ی مکانیک دانشگاه علم و صنعت می باشد و حقوق مادی و معنوی آن نزد دانشگاه محفوظ است، در صورتی که درس آزمایشگاه انتقال حرارت را اخذ نموده اید، جهت استفاده از این دستور کار، رمز عبور این فابل را از استاد درس دریافت نمایید.)
-جزوه ی دستور کار آزمایشگاه انتقال حرارت در فرمت PDF
برنامه‌ی این آزمایشگاه مطابق تقویم آموزشی دانشگاه، شامل ۱۶ هفته است.در این آزمایشگاه ۱۲ آزمایش فعال در کنار مطالب تئوری ارائه می شود که بسته به صلاح دید استاد مربوطه و فعال بودن تجهیزات، برنامه مختلف است.(بسته به تعداد کلاس ممکن است هر کدام از این سه گروه تعداد نفرات کم تری داشته باشند.)
| شماره ی جلسه | موضوع جلسه |
|---|---|
| جلسه ی اول | جریان داخلی (انتقال حرارت به طریقه جابه جایی اجباری) |
| جلسه ی دوم | تبادل گر گرما پوسته و لوله (انتقال حرارت بین آب و هوای گرم) |
| جلسه ی سوم | تونل هوا (انتقال حرارت بین آب گرم و هوا) |
| جلسه ی چهارم | ضریب پخش تشعشعی (انتقال حرارت به طریقه تشعشع) |
| جلسه ی پنجم | انتقال حرارت به طریقه جابه جایی آزاد(طبیعی) |
| جلسه ی ششم | انتقال حرارت همراه با تغییر حالت فیزیکی سیال(جوشش) |
| جلسه ی هفتم | جریان داخلی (انتقال حرارت به طریقه جابه جایی اجباری) |
| جلسه ی هشتم | تبادل گرما دو لوله ای (انتقال حرارت بین آب گرم و آب سرد) |
| جلسه ی نهم | انتقال حرارت به طریقه هدایت(هدایت در سیستم های شعاعی و محوری) |
| جلسه ی دهم | انتقال حرارت به طریقه تشعشع |
| جلسه ی یازدهم | تعیین ضریب هدایت حرارتی سیالات (مایعات و گازها) |
| جلسه ی دوازدهم | انتقال حرارت به طریقه جابه جایی اجباری داخلی(دستگاه GT۱۰۶) |
برای نوشتن گزارش کار، نمونه فایل (Template) گزارش کار در لینک زیر قابل دانلود است.
دفترچه ی راهنمای(Manual) اکثر تجهیزات در کتابخانه ی مستقر در آزمایشگاه موجود و قابل دسترسی است. از آنجا که اکثرا یک نسخه ی چاپ از آنها موجود است، قابلیت امانت گرفتن وجود ندارد و صرفا داخل آزمایشگاه دانشجویان می توانند از آنها استفاده کنند. اما برای سهولت در دسترسی و دسترسی بیش تردانشجویان و اساتید محترم، نسخه ی اسکن شده ی برخی دفترچه های راهنما در لینک های زیر در فرمت PDF قابل دانلود است. هم چنین دانشجویان با دانستن نام شرکت سازنده ی دستگاه ها ( در بند ۵ نام شرکت سازنده می آید) و با جستجو در پایگاه اینترنتی آنها به اطلاعات مفیدی از جمله دفترچه ی راهنما احتمالا دست پیدا خواهند کرد.
با توجه به شرایط خاص شیوع بیماری فراگیر کرونا و یا حالت های خاص ایام دیگر که حضور دانشجویان و اساتید در دانشگاه میسر نیست، آزمایشگاه انتقال حرارت بر آن شد تا برنامه ی آزمایشگاه مجازی را در پیش گیرد. این برنامه به دو صورت فیلم و یا مجازی قابل انجام است. در حالت فیلم، معرفی دستگاه، روش انجام آزمایش و داده های تجربی حاصل از آزمایش در قسمت زیر و در قالب یک فیلم در فرمت MP۴ قرار گرفته است. دانشجویان می توانند با مشاهده ی کامل و با دقت فیلم مشابه آزمایشگاه حضوری از توضیحات هر آزمایش بهره مند شوند. بعد از مشاهده ی فیلم، هر دانشجو موظف است گزارش کار متناسب با جدول داده برداری ارائه شده رابنویسد و برای استاد مربوطه ارسال نماید. در حالت آزمایش مجازی که به صورت ازمایش از راه دور ( Remote Control Lab) و یا مجازی (Virtual Lab) بوده، دانشجو می تواند در حالت اول از طریق Web Cam نصب شده در آزمایشگاه مقصد و با سیستم های کنترلی نصب شده در آن جا و یا در حالت دوم از طریق آزمایشی که به صورت انیمیشنی یا مجازی-واقعی درآورده شده است، آزمایش را مطابق با روش انجام ازمایش که در همین صفحه قید گردیده است، انجام دهد، جدول داده برداری را پر کند، گزارش کار مربوطه را بنویسد و برای استاد مربوطه ارسال نماید. برای آزمایش های مجازی که توسط آزمایشگاه طراحی گردیده است، در صورتی که درس آزمایشگاه انتقال حرارت را اخذ نموده اید، رمز عبور آن را از استاد درس دریافت نمایید. آزمایش های مجازی در دو فرمت exe و swf موجود هستند که اولی در windows قابل اجرا و دومی با کمک flash player (ترجیحا flash player ۱۷)قابل اجرا هستند.
آزمایش‌ها
نام دستگاه: دستگاه تقطیر و جوشش ( BOILING HEAT TRANSFER UNIT )
دقت دیتالاگر: ۲με
توضیح مختصری از آزمایش‌ها:
داخل یک استوانه شیشه ای، یک المان الکتریکی که درون یک غلاف مسی قرار دارد جهت گرمایش مایع تبرید ( R۱۱ ) بکار میرود. دمای سطح غلاف توسط یک ترموکوپل اندازه گیری می شود. فشار بخار داخل استوانه توسط یک فشارسنج اندازه گیری می شود. جریان الکتریکی به المان توسط دو حالت قطع میگردد، ابتدا در حالتی که دمای سطح غلاف مسی از ۱۷۰ درجه تجاوز کند و دوم در حالتی که فشار بخار داخل استوانه از ( kN/m۲ ۲۲۰ ) تجاوز نماید. جریان آب از میان ۹ کویل ( به صورت مارپیچ ) از جنس مس و با روکشی از جنس نیکل عبور میکند. این قسمت، کندانسور ( تقطیر کننده ) نامیده می شود و با تقطیر بخار داخل استوانه، روی سطح کویل ها، فشار بخار را می توان تغییر داد. هدف از انجام این آزمایش، مشاهده مراحل مختلف در فرآیند جوشش، تعیین شار حرارت بحرانی و ضریب انتقال حرارت جوشش در فشار ثابت و بررسی تأثیر فشار بر روی شار حرارت بحرانی می باشد.
وضعیت دستگاه‌ها: فعال
نام شرکت سازنده: P.A.Hilton Ltd
نام دستگاه: انتقال حرارت به طریقه جابجایی اجباری داخلی ( Thermo-Fluids Tutor GT ۱۰۶ )
توضیح مختصری از آزمایش:
دستگاه GT ۱۰۶ از یک مجرای اصلی با سطح مقطع دایره ای به قطر حدود ۱۰ سانتی متر تشکیل شده است که در ابتدای مسیر، سیال هوا توسط یک فن سانتریفیوژ به درون مجرا دمیده می شود. این قابلیت فعالیت در دو سرعت بالا و پایین را داراست. یک گرمکن ( هیتر ) در میانه مسیر آن تعبیه شده است تا آزمایش های مربوط به لایه مرزی گرمایی با استفاده از آن انجام گردد. این گرم کن دارای توان گرمایش ۱ تا ۶ کیلووات با شار گرمایی ثابت می باشد. همچنین در ۱۸ نقطه از دستگاه امکان اندازه گیری فشار استاتیکی با استفاده از حلقه پیزومتریک و بدست آوردن پروفیل دما با استفاده از دماسنج مقاومتی و یا ترموکوپل فراهم شده است. هدف از انجام این آزمایش بررسی جابجایی اجباری در جریان داخلی ( لوله ) با استفاده از دستگاه آزمایشگاهی TecQuipment GT۱۰۶ شامل اندازه گیری دبی، سرعت و دما، بررسی پروفیل دما، بررسی افت فشار در زانوییهای مختلف، بررسی تأثیر گرمایش و سرمایش سیال بر پروفیل های دما، گروههای بدون بعد و ….. می باشد.
امکان انجام ۵ آزمایش تحت عناوین ذیل:
.۱بررسی افت فشار در زانویی های مختلف با توجه به طراحی متفاوت هر یک از زانویی ها
.۲بررسی موازنه انرژی با توجه به توان ورودی فن، توان گرمکن و اتلاف حرارت درون مجرا
.۳ بررسی روابط حاکم بر جابجایی اجباری و گروه های بدون بعد مهم شامل عدد ناسلت، عدد رینولدز، عدد پرانتل و …
.۴بررسی رشد لایه مرزی گرمایی ( خنک شدن توسط هوای محیط به صورت دما ثابت ) پس از گرمکن
.۵بررسی ویژگی های فن سانتریفیوژ دستگاه و اعداد بدون بعد مربوط به فن.
( برای اطلاعات بیشتر به دستور کار مربوطه رجوع کنید.)
وضعیت دستگاه: فعال
نام دستگاه: تبادلگر گرما دو لوله ای ( انتقال حرارت بین آب گرم و سرد )
توضیح مختصری از آزمایش‌ها:
۱. تبادلگر دو لوله ای ( دو لوله هم محور، لوله آب سرد به دور لوله آب گرم حلقه زده است ) دارای طول مؤثر انتقال حرارت برابر با ( m ۱۲ ) است و دمای سیال در فواصل ۲ متری اندازه گیری می شود.
۲. گرمکن الکتریکی، جهت گرمایش آب داخل مخزن، شامل دو المان مقاومتی هر کدام با توان ( kW ۹ ) میباشد.
۳. آب گرم توسط یک پمپ گریز از مرکز ( rpm ۱۴۷۰ ) در یک چرخه بسته جریان می یابد.
۴. حداکثر ظرفیت پمپ و حداکثر دمای مجاز برای عبور سیال گرم از میان پمپ، به ترتیب ( m۳/h ۱۲ ) و (℃ ۱۱۰ ) می باشد.
۵. هدف از انجام آزمایش، بررسی فرآیندهای انتقال حرارت بین آب گرم و آب سرد، برای جریان موازی و هم جهت و جریان موازی و مخالف الجهت، محاسبه ضریب انتقال حرارت کلی و راندمان می باشد.
وضعیت دستگاه: فعال
نام دستگاه: انتقال حرارت از طریق تشعشع
توضیح مختصری از آزمایش‌ها:
دستگاه آزمایش شامل منبع حرارت ( تشعشع حرارتی ) ، منبع نور، پرتو سنج ( radiometer )، نور سنج، صفحه های فلزی و فیلترها می باشد. منبع حرارت به واسطه عبور جریان برق از میان یک المان مقاومتی و سپس گرمایش صفحه جلویی آن، نقش خود را ایفا می کند. با تغییر دادن فاصله صفحه های فلزی، پرتو سنج و نور سنج از منبع حرارت می توان آزمایش های متعددی انجام داد. علاوه بر قسمتهای فوق، دستگاه آزمایش شامل یک جعبه کنترل برای کنترل توان الکتریکی به منبع حرارت، اندازه گیری دمای صفحه های فلزی و انرژی تشعشعی دریافت شده توسط پرتو سنج می باشد. یک ترانسفورمر کاهنده تبدیل ( V ۲۲۰ به V ۷۰ ) نیز بین جعبه کنترل و منبع حرارت قرار گرفته است. هدف از انجام این آزمایش، بررسی قوانین مهم در تشعشع حرارتی ( Thermal Radiation ) تحت عنوان inverse square law و Stefan-Boltzmann Law، همچنین ضریب دید تشعشعی و ضریب پخش تشعشعی می باشد. دستگاه آزمایش در چندین قسمت جهت انجام آزمایش های گوناگون مورد استفاده قرار میگیرد و عنوان هر قسمت در دستور کار مربوطه ذکر گردیده است.
وضعیت دستگاه: فعال
نام دستگاه: ضریب پخش تشعشع و کنوکسیون طبیعی
توضیح مختصری از آزمایش:
۱. ضریب پخش تشعشعی ( انتقال حرارت به طریقه تشعشع(
اجزاء اصلی این دستگاه شامل: ۱. مخزن فشار – ۲. پتانسیومتر – ۳. پمپ تخلیه – ۴. ولت متر – ۵. آمپر متر – ۶. شیر فشار شکن می باشد. یک میله استوانه ای شکل مسی، که در مرکز مخزن تحت فشار قرار دارد، توسط جریان الکتریکی از یک باتری ( ۱۲V ) DC گرم می شود. کاهش فشار هوای داخل مخزن توسط یک پمپ تخلیه انجام می گیرد. حداقل فشار هوای ممکن در مخزن، حدوداً ( mmHg ۰/۰۵) است و حداکثر فشار تقریباً ( mmHg۱۶۰۰) می باشد. هدف از انجام این آزمایش، بررسی انتقال حرارت تشعشعی، محاسبه ضریب پخش تشعشعی ( Emissivity ) توسط قانون استفان- بولتزمن می باشد.
۲. انتقال حرارت به طریقه جابجایی آزاد ( طبیعی(
هدف از انجام این آزمایش، بررسی کنوکسیون آزاد ( طبیعی )، محاسبه ضریب انتقال حرارت جابجایی و گروه های بدون بعد مهم می باشد. دستگاه آزمایش همانند دستگاه استفاده شده برای محاسبه ضریب پخش تشعشعی است. برخلاف روش مربوط به آزمایش مذکور توان الکتریکی به میله مسی با تغییر ولتاژ، در فشار ثابت، تغییر خواهد یافت.
وضعیت دستگاه: فعال
نام دستگاه: تونل هوا
توضیح مختصری از آزمایش:
ابعاد کانال ( سطح مقطع ): ارتفاع ۳۰۰mm , عرض ۱۵۰mm , طول ۹۵۰mm
جریان هوا توسط یک فن گریز از مرکز )در انتهای کانال ( ایجاد میشود و مقدار آن توسط یک صفحه مدرج که در دهانه خروجی قرار گرفته است، تغییر می یابد. جریان آب داخل شش لوله مسی پرّه دار ( سه گروه دو تایی ) پس از گرم شدن توسط گرمکن الکتریکی در یک تانک، به وسیله یک پمپ ایجاد می گردد. در این آزمایش یک دهانه ورودی مشترک برای ورود آب گرم به لوله ها استفاده می شود. هدف از انجام این آزمایش، بررسی انتقال حرارت بین سطوح پرّه دار ( لوله های حامل آب گرم ) و جریان عمودی هوا و اندازه گیری فشارهای دینامیکی و استاتیکی جریان هوا می باشد.
وضعیت دستگاه: فعال
نام دستگاه: کنوکسیون اجباری
توضیح مختصری از آزمایش:
هوا توسط یک فن گریز از مرکز جریان می یابد. هوا قبل از عبور از داخل لوله در قسمت آزمون، از میان یک صفحه دبی سنج ( orifice ) می گذرد. هوا به وسیله یک گرمکن الکتریکی که در اطراف لوله مسی به طول تقریبی m ۱/۸۳ پیچیده شده است، گرم می شود. توان الکتریکی با تغییر ولتاژ، کاهش یا افزایش می یابد. هدف از انجام این آزمایش، بررسی انتقال حرارت به طریقه جابجایی (convection ) اجباری در داخل یک لوله با سطح مقطع دایره ای، محاسبه گروه های بدون بعد و بررسی رابطه اصلی در تشابه رینولدز ( Reynolds analogy ) می باشد.
وضعیت دستگاه: فعال
نام دستگاه: FLUIDISATION and FLUID BED HEAT TRANSFER UNIT
توضیح مختصری از آزمایش:
دستگاه انتقال حرارت بستر سیال به منظور ارائه نتایج بصری و کمی مربوط به جریان هوا از طریق بستر پک شده از مواد گرانولی موجود در یک استوانه شیشه ای عمودی طراحی شده است. در قسمت پایینی این دستگاه یک محفظه توزیع کننده هوا قرار دارد که هنگام مایع زدایی از بستر پشتیبانی می کند. هوا از یک منبع هوای فشرده از طریق یک تنظیم کننده فیلتر- فشار به محفظه توزیع منتقل می شود. از ویژگی های مهم این دستگاه سهولت در تغییر مواد بستر می باشد. این دستگاه می تواند پس از ۲ یا ۳ دقیقه مجددا مورد استفاده قرار گیرد.
وضعیت دستگاه: فعال
نام دستگاه: مبدل آب به آب ( WATER TO WATER TURBULENT FLOW HEAT TRANSFER UNIT )
توضیح مختصری از آزمایش:
این یک مبدل حرارتی لوله متحدالمرکز بسیار پیشرفته با آب گرم است که از طریق لوله مرکزی جریان می یابد در حالی که آب خنک کننده از فضای حلقوی جریان دارد.مبدل حرارتی برای بررسی شرایط دمای جریان میانی و توزیع دما از طریق مبدل حرارتی به سه بخش مساوی تقسیم شده است. ترموکوپل ها دمای جریان گرم و سرد را در چهار بخش و دمای دیواره لوله داخلی را هنگام ورود و خروج احساس می کنند. افزودن دمای سطح لوله مرکزی در ورودی و خروجی امکان بررسی دقیق ضریب انتقال حرارت سطح در داخل و خارج لوله مرکزی را فراهم می کند.
وضعیت دستگاه: فعال
نام دستگاه: مبدل آب به روغن ( LAMINAR/VISCOUS FLOW HEAT TRANSFER UNIT )
توضیح مختصری از آزمایش:
این دستگاه به منظور فراهم کردن کارهای آزمایشی مربوط به انتقال گرما در یک مبدل حرارتی لوله ای متحدالمرکز ، هنگامی که جریان ( laminar ) است ، برای دانشجویان طراحی شده است. انتقال حرارت مجاز است بین روغن و آب در یک لوله متحدالمرکز انجام شود. روغن موجود در لوله داخلی در مخزنی که مجهز به عنصر گرم کننده الکتریکی است ، حداکثر تا دمای ۹۰ درجه سانتی گراد افزایش می یابد. ترموکوپل ها هنگام ورود و خروج دمای جریان گرم و سرد و دمای دیوار را حس می کنند. یک دماسنج دیجیتال با یک کلید انتخابی ، دمای حس شده توسط ترموکوپل های دمای روغن ، آب و لوله را نمایش می دهد.
وضعیت دستگاه: فعال
نام دستگاه: تعیین ضریب هدایت حرارتی سیالات
توضیح مختصری از آزمایش:
دستگاه آزمایش در قسمت آزمون ( استوانه ای شکل ) شامل یک منبع گرمایش و یک منبع سرمایش میباشد. منبع گرمایش ( Plug ) که در مرکز آن یک المان الکتریکی استوانهای تعبیه شده است و با کنترل توان الکتریکی ورودی به المان، به واسطه تغییر ولتاژ، دمای سطح خارجی منبع گرمایش، را میتوان تغییر داد. منبع سرمایش ( Water jacet ) به واسطه عبور جریان آب در بیرونی ترین لایه استوانها ی شکل ( احاطه کننده سیال تحت آزمایش و منبع گرمایش ) نقش خود را ایفا می کند. هدف از انجام آزمایش، بررسی روشی برای اندازهگیری ضریب هدایت حرارتی مایعات و گازها می باشد.
وضعیت دستگاه: فعال
مسئولین
دکتر فرزاد بازدیدی طهرانی
استاد درس آزمایشگاه انتقال حرارت
صفحه شخصی
تلفن: 77240540 (9821+) داخلی: 2927
ارتباط با آزمایشگاه
 |
تلفن:77240540 (9821+) داخلی: 2941 |
 |
ایمیل: heat.transferlab.iust@gmail.com |
 |
نشانی : تهران، میدان رسالت، خیابان هنگام، خیابان دانشگاه علم و صنعت ایران، دانشگاه علم و صنعت ایران، روبه روی دانشکده ی برق،آزمایشگاه انتقال حرارت. |