Wentylacja i klimatyzacja pomieszczeń – laboratorium

Ćwiczenie 1: Wyznaczanie charakterystyki wymiennika krzyŜowego 1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie sprawności temperaturowej krzyŜowego wymiennika ciepła oraz sporządzenie odpowiednich wykresów zmienności temperatury strumieni powietrza po przejściu przez wymiennik współpracujący z instalacją klimatyzacyjną.

2. Obliczenia

2.1. Gęstość powietrza na stanowisku pomiarowym ρ = ,

0 003484 ⋅( p − 3,

0 78 ⋅ p

[kg/m3]

w )

Ts

gdzie:

T – temperatura sucha na stanowisku pomiarowym [K], s

p

– ciśnienie atmosferyczne powietrza [Pa], p – ciśnienie cząstkowe (pręŜność) pary wodnej w powietrzu [Pa].

w

p = p

− ,

6 77 ⋅

−4

10

⋅

−

⋅

w

wn

( t t

s

w )

p

gdzie:

p – ciśnienie cząstkowe (pręŜność) pary wodnej nasyconej [Pa], wn

t

– temperatura sucha na stanowisku pomiarowym [°C], s

t

– temperatura wilgotna na stanowisku pomiarowym [°C].

w

7,447 (

⋅ w

T −273)

w

T −38,33

p

wn = 604 ⋅10

gdzie:

T – temperatura wilgotna na stanowisku pomiarowym [K].

w

2.2. Ciśnienie dynamiczne

Ciśnienie dynamiczne p odczytywane jest z przetwornika ciśnienia.

d

2.3. Wilgotność względna powietrza φ wywiewanego i zewnętrznego Wilgotność względna powietrza w kanale wywiewnym (φ2) i w kanale powietrza zewnętrznego (φ3) odczytywana jest bezpośrednio z miernika cyfrowego.

1

Wentylacja i klimatyzacja pomieszczeń – laboratorium

2.4. Średnia prędkość powietrza w przekroju odcinka pomiarowego 2 ⋅ p

d

v

= 0 8 , 17

[m/s]

śr

ρ

gdzie:

p – ciśnienie dynamiczne [Pa],

d

ρ – gęstość powietrza na stanowisku pomiarowym [kg/m3].

2.5. Strumień powietrza wywiewanego i zewnętrznego V

& = v ⋅ [m3/s]

ś

F

r

gdzie:

F

– pole przekroju poprzecznego przewodu doprowadzającego powietrze do wymiennika [m2],

d 2

π

F =

[m2]

4

gdzie:

d – średnica przewodu [m].

2.6. Średnia temperatura powietrza zewnętrznego i wywiewanego z pomieszczenia t + t

t

3

2

=

[oC]

śr

2

gdzie:

t

– temperatura powietrza zewnętrznego [˚C], 3

t – temperatura powietrza wywiewanego [˚C].

2

2.7. Temperatura punktu rosy

0 1

, 25

 ϕ 

t

=

, +





−

, [oC]

R

(1098 t2) 2

109 8

100 

gdzie:

ϕ – wilgotność względna powietrza wywiewanego [%]

2

2.8. Ciśnienie cząstkowe pary wodnej w stanie nasycenia 7 4

, 47 (

⋅ T −273

s

)

−

s

p

t

= 604 ⋅10

,

[Pa]

wn ( s )

T

38 33

2

Wentylacja i klimatyzacja pomieszczeń – laboratorium

gdzie:

T – temperatura wg termometru suchego [K].

s

2.9. Ciśnienie cząstkowe pary wodnej p

= ϕ ⋅ p [Pa]

w

wn

2.10. Wilgotność właściwa powietrza

p

w

x = 0 6

, 22

[kg/kg]

p − p w

2.11. Masowy strumień powietrza

m

& = V

& ⋅ ρ [kg/s]

2.12. Masowy strumień powietrza suchego m

m

= &

&

[kg/s]

ps

1 + x

2.13. Entalpia właściwa powietrza

h = 1 0

, 05t + x(18

, 4t + 250 )

1

[kJ/kg]

2.14. Ilość odzyskanego ciepła

Q = m

&

h − h

[kJ/s]

ps (

1

3 )

gdzie:

h – entalpia właściwa powietrza nawiewanego do pomieszczenia [kJ/kg], 1

h – entalpia właściwa powietrza zewnętrznego [kJ/kg].

3

2.15. Sprawność temperaturowa odzysku ciepła t − t

1

3

η =

⋅100

[%]

t − t

2

3

2.16. Sprawność całkowita odzysku ciepła h − h

1

3

η =

⋅100 [%]

c

h − h

2

3

3

Wentylacja i klimatyzacja pomieszczeń – laboratorium

3. Tabela wyników pomiarów i obliczonych wielkości 3.1. Parametry powietrza na stanowisku pomiarowym Temperatura na stanowisku

Ciśnienie

Gęstość

pomiarowym

powietrza

powietrza

sucha

wilgotna

p

ρ

ts

tm

[°C]

[°C]

[Pa]

[kg/m3]

4

Wentylacja i klimatyzacja pomieszczeń – laboratorium

3.2. Wielkości zmierzone i obliczone Gęstość

Temperatura powietrza

Wilgotność względna

Wilgotność właściwa

powietrza

Lp.

t1

t2

t3

t4

φ2

φ3

x2

x3

ρ2

ρ3

[oC]

[%]

[kg/kg]

[kg/m3]

Obroty wentylatora wymiennika (min)

1

2

3

4

5

.

.

.

Obroty wentylatora wymiennika (normal) 1

2

3

4

5

.

.

.

Obroty wentylatora wymiennika (max)

1

2

3

4

5

.

.

.

5

Wentylacja i klimatyzacja pomieszczeń – laboratorium

Wydatek masowy

Ciśnienie

Prędkość

Wydatek przepływu

Strumień

Sprawność

Sprawność

powietrza

Entalpia

dynamiczne

powietrza

powietrza

ciepła

temperaturowa całkowita

suchego

Lp.

p

η

d2

pd3

vśr2

vśr3

V

&

V

&

m

&

m

&

h

2

3

ps 2

ps3

1 h2 h3

Q

η

c

[Pa]

[m/s]

[m3/s]

[kg/s]

[kJ/kg]

[kJ/s]

[%]

[%]

Obroty wentylatora wymiennika (min)

1

2

3

4

5

.

.

.

Obroty wentylatora wymiennika (normal) 1

2

3

4

5

.

.

.

Obroty wentylatora wymiennika (max)

1

2

3

4

5

.

.

.

6

Wentylacja i klimatyzacja pomieszczeń – laboratorium

4. Wykresy

NaleŜy wykonać wykresy zaleŜności sprawności wymiennika w czasie dla 3 prędkości obrotowych wentylatorów, sprawności średniej w funkcji ustawień obrotów wentylatorów, zmian temperatury powietrza w czasie.

5. Podsumowanie i wnioski końcowe

7