1

TEO_6

Laboratorium Technologii energetyki odnawialnej

Data wykonania:

Imię, nazwisko:

1.

2.

3.

Temat:

Badanie charakterystyk pracy

chłodziarki absorpcyjnej

Data złożenia:

Wprowadzenie teoretyczne

Absorpcyjne pompy ciepła pracują zazwyczaj wykorzystując gaz ziemny, przy czym

zamiast sprężarki mechanicznej stosuje się w nich sprężarkę termiczną.

Wykorzystują one zasadniczo te same zasady fizyczne, co sprężarkowe pompy ciepła.

Stosowany jest w nich czynnik chłodniczy wrzący już w niskich temperaturach i parujący –

jak pokazano na rysunku pod 1 – przy niskim poziomie temperatury i ciśnienia z poborem

potrzebnej energii z otoczenia.

Rys. 1. Schemat ideowy absorpcyjnej pompy ciepła

2

Pary czynnika chłodniczego przepływają do absorbera 2, gdzie zostają zaabsorbowane

(rozpuszczone) przez rozpuszczalnik, np. wodę, oddając przy tym ciepło rozpuszczania.

Powstające ciepło zostaje przekazane przez wymiennik ciepła do instalacji grzewczej.

Rys. 2. Schemat chłodziarki absorpcyjnej wykorzystywanej w ćwiczeniu.

Pompa rozpuszczalnika transportuje roztwór do sprężarki termicznej 4. Składniki roztworu

cechują się przy tym różnymi temperaturami wrzenia i poprzez doprowadzenie ciepła, np.

przez palnik gazowy, rozpuszczony czynnik chłodniczy, mający w tym roztworze niższą

temperaturę wrzenia, zostanie „wypędzony” tzn. odparowany z roztworu. Posiadające teraz

wysoki poziom ciśnienia i temperatury pary czynnika chłodniczego przepływają do skrapla-

3

cza 5 i skraplają się, oddając ciepło kondensacji, które przekazywane jest instalacji grzewczej.

Ciekły czynnik chłodniczy rozpręża się w zaworze rozprężającym 6, wracając do pierwotnego

poziomu temperatury i ciśnienia. W „obiegu sprężarkowym” podobnie dzieje się z

rozpuszczalnikiem 7.

Nakład energii (elektrycznej) do napędu pompy rozpuszczalnika jest bardzo mały.

Energię dla sprężarki termicznej doprowadza się w postaci ciepła (spalanie gazu). Zamiast

palnika gazowego można zastosować inne źródła ciepła.

Zaletą absorpcyjnej pompy ciepła jest dobre wykorzystanie energii pierwotnej oraz brak –

poza pompą rozpuszczalnika – wszelkich części ruchomych.

Agregaty absorpcyjne dużych mocy (ponad 50 kW), jako maszyny chłodnicze należą

obecnie do rozwiązań standardowych. Agregaty małej mocy, do ok. 1kW, spotykamy np.

w pracujących na propanie chłodziarkach kempingowych. Jako czynnik roboczy potrzebna

jest tak zwana para mediów roboczych. Zazwyczaj stosuje się amoniak, jako czynnik chłod-

niczy i wodę, jako rozpuszczalnik. Brak jest jeszcze jednak dojrzałych do produkcji seryjnej

rozwiązań do stosowania, jako źródła ciepła grzewczego w średnim zakresie mocy.

Wykonanie ćwiczenia:

1. Ustaw chłodziarkę pionowo – wykorzystaj ławkę lub/i krzesła do stabilnego

posadowienia chłodziarki. W razie wątpliwości poproś o wskazówki prowadzącego

zajęcia. Istotne jest, by dobrze widoczny był tył chłodziarki (czyli komora chłodnicza

może być ustawiona tyłem do sali).

UWAŻAJ, ABY NIE USZKODZIĆ DELIKATNEJ, STYROPIANOWEJ

KOMORY CHŁODNICZEJ URZĄDZENIA!

GRZAŁKĘ SPRĘŻARKI TERMICZNEJ PODŁACZYĆ DO ZASILANIA DOPIERO

PO ZAMONTOWANIU WSZYSTKICH CZUJNIKÓW I PRZYGOTOWANIU

PRZYRZADÓW POMIAROWYCH, PO UZYSKANIU ZGODY PROWADZĄCEGO!

2. Za pomocą taśmy klejącej umocuj termoparę (wybierz najcieńszą z dostępnych)

wewnątrz styropianowej komory chłodniczej i zamknij delikatni komorę pokrywą.

4

3. Czujnik rezystancyjny umieść w okolicy grzałki (u dołu, część chłodziarki osłonięta

cienką blachą i pianką izolacyjną) tak, by możliwy był pomiar temperatury sprężarki

termicznej).

4. Przygotuj data logger (rys. 3.): włącz go do gniazda elektrycznego i ustaw tak, by w

trakcie pracy chłodziarki możliwe było odczytywanie mocy pobieranej przez grzałkę

elektryczną.

Rys. 3. Zdjęcie przykładowego data loggera,

umożliwiającego rejestrację wybranych parametrów elektrycznych

5. Zapytaj prowadzącego, czy do pomiarów wykorzystana zostanie kamera termowizyjna

czy pirometr.

6. Jeżeli do pomiarów wykorzystasz pirometr, nanieś pisakiem (lub wykorzystaj już

istniejące) na chłodziarkę punkty pomiarowe, w których będzie odczytywana

temperatura. Należy wybrać co najmniej 5 punktów pomiarowych, w obrębie (rys. 2):

a) zbiornika absorbera

b) separatora wilgoci

c) wymiennika ciepła (początek meandry w obrębie komory chłodniczej)

d) parownika (meandra w obrębie komory chłodniczej)

e) przewodu absorbera

Przed rozpoczęciem pomiarów wyznaczyć odpowiedni współczynnik emisyjności dla

pirometru. Wykorzystać w tym celu wzór 1:

5

T

p

– temperatura na badanej powierzchni, zmierzona metodą bezpośrednią (tak. termoparą…)

T

k

– temperatura zmierzona metodą pośrednią, w tym przypadku pirometrem.

7. Jeżeli wykorzystasz do pomiarów kamerę termowizyjną, poproś prowadzącego o

pomoc w obsłudze – zgodnie ze wskazówkami z p. 6. wybierz co najmniej 5 punktów

pomiarowych, ale nie zaznaczaj ich na chłodziarce, lecz wykorzystaj funkcje kamery.

POUSTAWIENIU KAMERY NA STATYWIE PRZEZ PROWADZĄCEGO

ZABRONIONE JEST ZDEJMOWANIE KAMERY ZE STATYWU ORAZ

WYKONYWANIE JAKICHKOLWIEK PRZEPIĘĆ W UKŁADZIE I ZMIAN W

NASTAWIONYM PROGRAMIE BEZ POLECENIA PROWADZĄCEGO!

8. Przygotuj miernik, który będzie rejestrował temperaturę w laboratorium.

9. Rozpocznij pomiary od dołączenia zasilania do grzałki sprężarki termicznej.

10. Zapisuj co minutę (możesz wykorzystać arkusz MS Excell) w tabeli wartość mocy

pobieranej przez grzałkę z cieci, wartości temperatur w okolicy grzałki i wewnątrz

chłodziarki oraz temperatury w wybranych punktach pomiarowych (kamera lub

pirometr) i otoczenia.

11. prowadź pomiar przez 45 minut, a następnie wyłącz grzałkę i prowadź pomiar jeszcze

przez 20 minut.

12. Pomierz wymiary wewnętrzne styropianowej komory chłodniczej

Opracowanie wyników

1. Opisz krótko na podstawie rysunku 2 niniejszej instrukcji zasadę działania chłodziarki

absorpcyjnej.

2. W jaki sposób Twoim zdaniem takie urządzenie może stanowić element instalacji

energetyki odnawialnej?

3. Korzystając z uzyskanych danych pomiarowych oblicz całkowitą energię przekazaną

przez układ chłodziarki do komory chłodniczej oraz oblicz współczynnik wydajności

chłodniczej dla urzadzenia.

6

4. Sporządź i skomentuj wykresy przebiegu zmian temperatury w badanych punktach

urządzenia. Czy zmiany temperatury są zgodne z teoretycznym opisem zjawisk

przebiegających wewnątrz chłodziarki w trakcie jej pracy?

5. Jeżeli wykorzystywałeś kamerę termowizyjną, sporządź 1~2 termogramy z analizy.

Do obróbki i zapisu danych z kamery służy program, który wskaże Ci prowadzący

zajęcia. Dołącz termogram(y) do sprawozdania wraz z komentarzem.

6. Opracuj końcowe wnioski na podstawie wykonania ćwiczenia i obróbki danych

pomiarowych.