Piotr Szewczak 10B
Mechanika i Budowa Maszyn
Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki
14.11.2014r., 8:00-9:30

Sprawozdanie

"Obieg lewobieżny - pompa ciepła"

1. Schemat i opis stanowiska pomiarowego, przemiany zachodzące podczas pracy urządzenia.
2. Pomiary, obliczenia, zestawienie wyników.
3. Wnioski

1. Schemat i opis stanowiska pomiarowego, przemiany zachodzące
podczas pracy urządzenia.

1. Schemat stanowiska:

2. Opis działania:

Podstawowymi parametrami pracy układu są: p,V,T ( ciśnienie, objętość, temperatura ).
Działa on zgodnie z równaniem stanu gazu pV=RT, gdzie R to indywidualna stała gazowa
czynnika roboczego. Czynnik roboczy ( gaz o symbolu R134a ) przechodzi szereg zmian
stanu, które powtarzane są cyklicznie, stąd proces ten nazywany jest procesem cyklicznym.
Po uruchomieniu układu gaz zostaje sprężony przez sprężarkę, dzięki energii mechanicznej
dostarczonej z zewnątrz ( silnik elektryczny ), wzrasta wtedy
temperatura i ciśnienie, objętość się zmniejsza. Następnie,
gaz przechodzi do skraplacza, gdzie ciepło pobierane jest do
zewnętrznego układu poprzez wymiennik ( np. zbiornik
z wodą ), gaz skrapla się. Kolejnym etapem jest rozprężanie
i ochładzanie czynnika w zaworze rozprężnym i przejście do
parownika, gdzie gaz odparowuje i czynnik absorbuje ciepło
z otoczenia lub gruntu. Następnie podawany jest do sprężarki
i cykl zaczyna się od nowa.

3. Przemiany zachodzące podczas pracy.

1->2 - izentropowe sprężanie czynnika roboczego. Ciepło nie jest odprowadzane

2->2' - izobaryczne chłodzenie do temperatury skroplenia.

2'->3 - izobaryczne skraplanie.

3->4 - rozprężanie czynnika.

4->1 - izobaryczne odparowanie. Ciepło jest pobierane z dolnego źródła.

Dla obiegu rzeczywistego, punkty 1,2,3,4 przesunięte są w obszar, w którym mamy pewność,
że czynnik roboczy występuje w wymaganym do prawidłowej pracy stanie, np. ze względu na
straty ciepła podczas kompresji ( nagrzewanie się sprężarki, tarcie ), lub ze względów
bezpieczeństwa - przed wejściem do sprężarki w czynniku, nie mogą znaleźć się kropelki
gazu, groziło by to uszkodzeniem sprężarki. Z tego względu czynnik wcześniej zostaje
podgrzany.

Porównanie wykresów procesów cyklicznych: rzeczywisty i idealny

Wymiana ciepła z górnym źródłem

Cykl rzeczywisty

Cykl idealny

2. Pomiary, obliczenia, zestawienie wyników.

1. Pomiar

2. Obliczenia

*Obliczenia dla przepływu 20 l/h

Przepływ V' = 20 l/h=5,55 * 10

-6

m

3

/s

ε

=

,

∙

∙

∙

∙(

,

,

)

= 2,65

ε

=

422,6

− 244,4

422,6

− 404,5

= 9,84

*Obliczenia dla przepływu 40 l/h

Przepływ V' = 40 l/h=1,11* 10

-5

m

3

/s

ε

=

1,11 ∙ 10

∙ 996

∙ 4190

∙ (54,8 C − 31,5 C)

208

= 5,03

Przepływ

Temperatura [

o

C]

Entalpia [kJ/kg]

Współczynnik wydajności ε

rz

(odczytany)

Moc

[W]

[l/h] [m

3

/s]

T

1

T

2

I

1

I

2

I

34

20

5,55 * 10

-6

29,4

53,5

404,5

422,6

244,4

1,59

210

40

1,11 * 10

-5

31,5

54,8

403,9

426,3

245,1

3,08

208

60

1,66 * 10

-5

32,5

54,7

405,3

429,5

244,7

3,45

203

ε

=

426,3

− 245,1

426,3

− 403,9

= 8,08

*Obliczenia dla przepływu 60 l/h

Przepływ V' = 60 l/h=1,66* 10

-5

m

3

/s

ε

=

1,65 ∙ 10

∙ 996

∙ 4190

∙ (54,7 C − 32,5 C)

203

= 7,53

ε

=

429,5

− 244,7

429,5

− 405,3

= 7,63

3. Zestawienie wyników

3. Wnioski

Jak można zaobserwować różnice między współczynnikami idealnymi a rzeczywistymi są
znaczne, tak więc wybierając urządzenie należy zwracać uwagę na współczynnik
rzeczywisty, gdyż to on jest miarodajny. Można też zaobserwować, że im większa różnica
temperatur T

1

i T

2

tym współczynnik wydajności jest mniejszy.

Przepływ

Temperatura [

o

C]

Entalpia [kJ/kg]

ε

rz

(odczytane)

ε

rz

(wyliczone)

ε

ideal

Moc

[W]

[l/h] [m

3

/s]

T

1

T

2

I

1

I

2

I

34

20

5,55 * 10

-6

29,4

53,5

404,5

422,6

244,4

1,59

2,65

9,84

210

40

1,11 * 10

-5

31,5

54,8

403,9

426,3

245,1

3,08

5,03

8,08

208

60

1,66 * 10

-5

32,5

54,7

405,3

429,5

244,7

3,45

7,53

7,63

203