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

Wzory i przykładowe obliczenia.

Gęstość powietrza na stanowisku pomiarowym.

$$\rho = \frac{0,003484}{T_{s}} \bullet \left( p - 0,378 \bullet p_{w} \right),\ \lbrack kg/m^{3}\rbrack,$$

gdzie:

T_s – temperatura sucha na stanowisku pomiarowym, [K],

p – ciśnienie atmosferyczne powietrza, [Pa], p=989,1hPa,

p_w – ciśnienie cząstkowe (prężności) pary wodnej w powietrzu, [Pa].

p_w = p_wn − 6, 77 • 10⁻⁴ • (t_s−t_w) • p, [Pa],

gdzie:

p_wn – ciśnienie cząstkowe (prężności) pary wodnej nasyconej, [Pa],

t_s – temperatura sucha na stanowisku pomiarowym, [°C], t_s=22,8°C,

t_w – temperatura wilgotna na stanowisku pomiarowym, [°C], t_w=17,2°C,.

$$p_{\text{wn}} = {610,6 \bullet 10}^{\frac{7,5 \bullet t_{w}}{237,29 + t_{w}}},\ \left\lbrack \text{Pa} \right\rbrack.$$

Wobec powyższego:

$$p_{\text{wn}} = {{610,6 \bullet 10}^{\frac{7,5 \bullet t_{w}}{237,29 + t_{w}}} = 610,6 \bullet 10}^{\frac{7,5 \bullet 17,2}{237,29 + 17,2}} = 1961,79\ \left\lbrack \text{Pa} \right\rbrack.$$

p_w = p_wn − 6, 77 • 10⁻⁴ • (t_s−t_w) • p = 1961, 79 − 6, 77 • 10⁻⁴ • (22,8−17,2) • 98910 = 1586, 8 [Pa].

$$\rho = \frac{0,003484}{T_{s}} \bullet \left( p - 0,378 \bullet p_{w} \right) = \frac{0,003484}{295,95} \bullet \left( 98910 - 0,378 \bullet 1586,8 \right) = 1,16\ \lbrack kg/m^{3}\rbrack.$$

Ciśnienie dynamiczne.

Ciśnienie dynamiczne p_d odczytywane jest z przetwornika ciśnienia. Wyniki pomiarów zestawiono w tabeli pkt.4.2.

Wilgotność względna powietrza ϕ wywiewanego i zewnętrznego.

Wilgotność względna powietrza w kanele wywiewanym (ϕ₂) i kanale powietrza zewnętrznego (ϕ₃) odczytywana jest bezpośrednio z miernika cyfrowego. . Wyniki pomiarów zestawiono w tabeli pkt.4.2.

Średnia prędkość powietrza w przekroju odcinka pomiarowego.

$$v_{sr} = 0,817\sqrt{\frac{2 \bullet p_{d}}{\rho}},\ \lbrack m/s\rbrack,$$

gdzie:

p_d – ciśnienie dynamiczne, [Pa],

ρ – gęstość powietrza na stanowisku pomiarowym, [kg/m³], ρ=1,16 kg/m³.

Wobec powyższego:

$$v_{sr2} = 0,817\sqrt{\frac{2 \bullet p_{d2}}{\rho}} = 0,817\sqrt{\frac{2 \bullet 4,4}{1,16}} = 2,25\ m/s,$$

$$v_{sr3} = 0,817\sqrt{\frac{2 \bullet p_{d3}}{\rho}} = \sqrt{\frac{2 \bullet 9,1}{1,16}} = 3,24\ m/s.$$

Strumień powietrza wywiewanego i zewnętrzne.

$$\dot{V} = v_{sr} \bullet F,\ \lbrack m^{3}/s\rbrack,$$

gdzie:

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

$$F = \frac{\pi \bullet d^{2}}{4},\ \left\lbrack m^{2} \right\rbrack,$$

gdzie:

d – średnica przewodu, [m], d=0,1m.

Wobec powyższego:

$$F = \frac{\pi \bullet d^{2}}{4} = \frac{3,14 \bullet {0,1}^{2}}{4} = 0,0079\text{\ m}^{2},$$

$$\dot{V_{2}} = v_{sr2} \bullet F = {2,25 \bullet 0,0079 = 0,018\ m}^{3}/s,$$

$$\dot{V_{3}} = v_{sr3} \bullet F = {3,24 \bullet 0,0079 = 0,025\ m}^{3}/s.$$

Średnia temperatura powietrza zewnętrznego i wywiewanego z pomieszczenia.

$$t_{sr} = \frac{t_{3} + t_{2}}{2},\ \left\lbrack C \right\rbrack,$$

gdzie:

t₃ – temperatura powietrza zewnętrznego, [°C],

t₂ – temperatura powietrza wywiewanego, [°C].

Wobec powyższego:

$$t_{sr} = \frac{t_{3} + t_{2}}{2} = \frac{15,2 + 32,3}{2} = 23,75\ C.$$

Temperatura punktu rosy.

$$t_{R} = \left( 109,8 + t_{2} \right) \bullet \left( \frac{\varphi_{2}}{100} \right)^{0,125} - 109,8,\ \left\lbrack C \right\rbrack,$$

gdzie:

ϕ₂ – wilgotność względna powietrza wywiewanego, [%],

Wobec powyższego:

$$t_{R2} = \left( 109,8 + t_{2} \right) \bullet \left( \frac{\varphi_{2}}{100} \right)^{0,125} - 109,8 = \left( 109,8 + 32,3 \right) \bullet \left( \frac{33,7}{100} \right)^{0,125} - 109,8 = 14,24C.$$

Ciśnienie cząstkowe pary wodnej w stanie nasycenia.

$$p_{\text{wn}}\left( t_{s} \right) = 610,6 \bullet 10^{\frac{7,5 \bullet t_{s}}{237,29 + t_{s}}},\ \left\lbrack \text{Pa} \right\rbrack.$$

Wobec powyższego:

$$p_{\text{wn}}\left( t_{s} \right) = 610,6 \bullet 10^{\frac{7,5 \bullet t_{s}}{237,29 + t_{s}}} = 610,6 \bullet 10^{\frac{7,5 \bullet 22,8}{237,29 + 22,8}} = 2774,74\ Pa,$$

Ciśnienie cząstkowe pary wodnej.

p_w = φ • p_wn, [Pa].

Wobec powyższego:

$$p_{w2} = \varphi_{2} \bullet p_{\text{wn}} = \frac{33,7}{100} \bullet 2774,74 = 935,09\ Pa,$$

$$p_{w3} = \varphi_{3} \bullet p_{\text{wn}} = \frac{50,9}{100} \bullet 2774,74 = 1412,34\ Pa.$$

Wilgotność właściwa powietrza.

$$x = 0,622\frac{p_{w}}{p - p_{w}},\ \lbrack kg/kg\rbrack.$$

Wobec powyższego:

$$x_{2} = 0,622\frac{p_{w2}}{p - p_{w2}} = 0,622\frac{935,09}{98910 - 935,09} = 0,0059\ kg/kg,$$

$$x_{3} = 0,622\frac{p_{w3}}{p - p_{w3}} = 0,622\frac{1412,34}{98910 - 1412,34} = 0,009\ kg/kg.$$

Masowy strumień powietrza.

$$\dot{m} = \dot{V} \bullet \rho,\ \lbrack kg/s\rbrack,$$

$$\rho = \frac{p \bullet (1 + x)}{462 \bullet (0,622 + x) \bullet T},\ \lbrack kg/m^{3}\rbrack.$$

Wobec powyższego:

$$\rho_{2} = \frac{p \bullet (1 + x_{2})}{462 \bullet (0,622 + x_{2}) \bullet T_{2}},\ = \frac{p \bullet (1 + x)}{462 \bullet (0,622 + x) \bullet T},\ = 1,12116\ \frac{\text{kg}}{m^{3}},$$

$$\rho_{3} = \frac{p \bullet (1 + x_{3})}{462 \bullet (0,622 + x_{3}) \bullet T_{3}},\ = \frac{p \bullet (1 + x)}{462 \bullet (0,622 + x) \bullet T},\ = 1,19107\ kg/m^{3},$$

$$\dot{m_{2}} = \dot{V_{2}} \bullet \rho_{2} = 0,018 \bullet 1,12116 = 0,01984\ kg/s,$$

$$\dot{m_{3}} = \dot{V_{3}} \bullet \rho_{3} = 0,025 \bullet 1,19107 = 0,03031\ kg/s.$$

Masowy strumień powietrza suchego.

$$\dot{m_{\text{ps}}} = \frac{\dot{m}}{1 - x},\ \lbrack kg/s\rbrack.$$

Wobec powyższego:

$$\dot{m_{ps2}} = \frac{{\dot{m}}_{2}}{1 - x_{2}} = \frac{0,01984}{1 - 0,0104} = 0,02\ kg/s,$$

$$\dot{m_{ps3}} = \frac{{\dot{m}}_{3}}{1 - x_{3}} = \frac{0,03031}{1 - 0,0056} = 0,0305\ kg/s.$$

Entalpia właściwa powietrza.

h = 1, 005 • t + x • (1,84•t+2501), [kJ/kg].

Wobec powyższego:

$$h_{2} = \frac{1,005 \bullet t_{2} + x_{2} \bullet \left( 1,84 \bullet t_{2} + 2501 \right)}{1000} = \frac{1,005 \bullet 32,3 + 0,0104 \bullet \left( 1,84 \bullet 32,3 + 2501 \right)}{1000} = 2,5335\ kJ/kg,$$

$$h_{3} = \frac{1,005 \bullet t_{3} + x_{3} \bullet \left( 1,84 \bullet t_{3} + 2501 \right)\ }{1000} = \frac{1,005 \bullet 15,2 + 0,0056 \bullet \left( 1,84 \bullet 15,2 + 2501 \right)\ }{1000} = 2,5163\ kJ/kg,$$

natomiast wartość entalpii właściwej h₁ powietrza nawiewanego do pomieszczenia obliczamy z zasady zachowania masy i energii:

$$h_{1} = \frac{h_{2} \bullet {\dot{m}}_{2} + h_{3} \bullet {\dot{m}}_{3}}{{\dot{m}}_{2} + {\dot{m}}_{3}} = \frac{2,5335 \bullet 0,01984 + 2,5163 \bullet 0,03031}{0,01984 + 0,03031} = 2,5231\ kJ/kg.$$

Ilość odzyskanego ciepła.

$$Q = \dot{m_{\text{ps}}}\left( h_{1} - h_{3} \right),\ \ \ \lbrack kJ/kg\rbrack,$$

gdzie:

h₁ – entalpia właściwa powietrza nawiewanego do pomieszczenia, [kJ/kg],

h₃ – entalpia właściwa powietrza zewnętrznego, [kJ/kg].

Pomiary i wyniki obliczeń.

Parametry powietrza na stanowisku pomiarowym.

Wielkości zmierzone i obliczone.

Wykresy.

Wnioski.

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
sem VI WiK lab Wyznaczanie charakterystyki wymiennika krzyżowego
sem VI WiK lab Wyznaczanie charakterystyki wymiennika krzyżowego 04
sem VI WiK lab Wyznaczanie charakterystyki wymiennika krzyżowego
sem VI WiK lab Wyznaczanie charakterystyki wymiennika krzyżowego 05
sem VI WiK lab cw1
Ćwiczenie 1. Wyznaczanie charakterystyki wymiennika krzyżowego 3
sem VI WiK lab cw2
sem VI WiK lab cw3
sem VI WiK lab cw2
sem VI WiK lab cw3
sem VI WiK lab cw2 02
sem VI WiK lab cw2
sem VI WiK lab cw3 03
sem VI WiK lab cw3

więcej podobnych podstron