Warszawa 09.06.2011r.

Sprawozdanie z ćwiczenia laboratoryjnego

z wymiany ciepła pt. :

,,WYZNACZENIE SPRAWNOŚCI TEMPERATUROWEJ DLA WYMIENNIKA KRZYŻOWEGO W CENTRALI WENTYLACYJNEJ”

Wykonał zespół w składzie:

Marcin Śliwowski

Andrzej Wiktorzak

Adrian Solmiński

Gr. COWIG-4

1. Wstęp teoretyczny

Systemy wentylacyjne podczas pracy w okresie niskich temperatur zewnętrznych pobierają znaczne ilości energii w celu podgrzania powietrza wentylacyjnego do wymaganej temperatury powietrza nawiewanego. Ze względu na rosnące koszty energii, coraz wyższe wymagania normatywne dotyczące oszczędności energii oraz wyczerpujące się zasoby paliw kopalnych na Ziemi w systemach wentylacyjnych stosuje się różnego rodzaju urządzenia do odzyskiwania ciepła z powietrza wywiewanego.

Jedną z metod odzyskiwania ciepła jest metoda rekuperacyjna. Polega ona na stosowaniu stałych powierzchni wymiany ciepła, przy czym zwykle przenoszone jest tylko ciepło jawne. W metodzie tej wykorzystuje się płytowe wymienniki ciepła, w których strumienie powietrza rozdzielone są przez cienkie płyty np. z aluminium. Strumienie te przepływają między płytami w przepływie krzyżowym. W metodzie tej nie ma żadnego mieszania się powietrza, ani też przepływu wilgoci.

Jeżeli usuwane powietrze zawiera więcej pary wodnej niż powietrze zewnętrzne, to na dostatecznie zimnych powierzchniach następuje kondensacja wilgoci z odprowadzanego powietrza. Zwiększa się wtedy współczynnik efektywności odzyskiwania ciepła, ponieważ ciepło kondensacji zwiększa różnicę wartości temperatury pomiędzy powietrzem zewnętrznym i usuwanym.

Wartość współczynnika efektywności odzyskiwania ciepła odnosi się do powierzchni powietrza zewnętrznego:

$n_{1} = \frac{{t"}_{1} - {t'}_{1}}{{t'}_{2} - {t'}_{1}}$ , gdzie: (1a)

Ƞ₁ – sprawność odzyskiwania ciepła odniesiona do powierzchni powietrza zewnętrznego,

t'₁ - temperatura powietrza zewnętrznego,
t''₁ - temperatura powietrza nawiewanego,
t'₂ - temperatura powietrza wywiewanego z pomieszczenia,

lub powierzchni powietrza usuwanego:

$n_{2} = \frac{{t'}_{2} - {t"}_{2}}{{t'}_{2} - {t'}_{1}}$ , gdzie: (1b)

Ƞ₂ – sprawność odzyskiwania ciepła odniesiona do powierzchni powietrza wywiewanego,

t''₂ - temperatura powietrza usuwanego z centrali.

2. Schemat stanowiska pomiarowego

1. Wymiennik krzyżowy

2. Sprężarka

3. Parownik

4. Skraplacz

5. Wentylator nawiewny

6. Wentylator wyciągowy

3. Wyniki pomiarów i obliczenia

	t′1	$${\mathbf{t}\mathbf{"}}_{\mathbf{1}}$$	t′2	$${\mathbf{t}\mathbf{"}}_{\mathbf{2}}$$
	ºC	ºC	ºC	ºC
Pomiar 1	11,4	22,6	26,8	19,6
Pomiar 2	11,8	23,1	26,8	19,8
Pomiar 3	11,8	23,3	27,0	19,7

Tabela nr 1 – Zestawienie otrzymanych wyników pomiarów.

Do obliczenia sprawności wymiennika odniesionej do powierzchni powietrza zewnętrznego skorzystano ze wzoru (1a). Poniżej przedstawiono przykładowe obliczenie jednej z wartości:

$$n_{1} = \frac{22,6 - 11,4}{26,8 - 11,4} = 0,727$$

Do obliczenia sprawności wymiennika odniesionej do powierzchni powietrza wywiewanego skorzystano ze wzoru (1b). Poniżej przedstawiono przykładowe obliczenie jednej z wartości:

$$n_{2} = \frac{26,8 - 19,6}{26,8 - 11,4} = 0,468$$

Obliczone wartości przedstawiono w tabeli:

	Ƞ1	Ƞ2
Pomiar 1	0,727	0,468
Pomiar 2	0,753	0,467
Pomiar 3	0,757	0,480
Ƞsr	0,746	0,472

Tabela nr 2 – Zestawienie otrzymanych wartości.

4. Wnioski

Według producentów krzyżowe wymienniki ciepła charakteryzują się sprawnością około 60% (np. wymiennik firmy BARBOR Sp. z o.o). Otrzymane przez nas wyniki odbiegają od wartości podawanych przez producentów. Świadczy to o tym, iż wymiennik znajdujący się w laboratorium nie jest tak efektywny. Jednym z powodów dla których tak się dzieje może być to, iż ludzie znajdujący się w pomieszczeniu laboratoryjnym wytwarzali ciepło. Powodowało to, że odczyty temperatur mogły nie być dokładne.