Akadem Stanisława St kowie
mia Górniczo-Hutnicza im. S taszica w Krak
Wydział Górnict nierii, kierune Środowiska, st e
twa i Geoinżyn ek Inżynieria Ś tudia zaoczne
Akademia o  Hutnicz
a Górniczo za
im. Stanis szica w Kr
sława Stas rakowie
Ćwiczen Wyzna
nie nr 1: W aczanie
cha erysty wymie a
arakte yki w ennika
krzy wego.
yżow
Wen matyza wiczenia labo yjne.
ntylacja i klim acja, ćw oratory
Prow cy: dr i afał A
uc
wadząc inż. Ra czak
Wykona
ali:
Paweł S
Sobczak
Rafał Kr
ramer
Wydział Górnictwa nierii
a i Geoinżyn
kierune ii Åšrodowiska
ek: Inżynieri
studia z k III, semes a 2
zaoczne, rok str VI, grupa
Data wy wiczenia: 22 czerwiec 2014r.
ykonania ćw
Stro
ona 1 z 16
Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie
Wydział Górnictwa i Geoinżynierii, kierunek Inżynieria Środowiska, studia zaoczne
1. Cel ćwiczenia. .......................................................................................................... 3
2. Wzory i przykładowe obliczenia. ............................................................................. 3
2.1. Gęstość powietrza na stanowisku pomiarowym.
............................................... 3
2.2. Ciśnienie dynamiczne. ........................................................................................ 3
2.3. Wilgotność względna powietrza Ć wywiewanego i zewnętrznego. .................. 3
2.4. Średnia prędkość powietrza w przekroju odcinka pomiarowego. ..................... 4
2.5. Strumień powietrza wywiewanego i zewnętrzne. ............................................. 4
2.6. Średnia temperatura powietrza zewnętrznego i wywiewanego z
pomieszczenia. ............................................................................................... 4
2.7. Temperatura punktu rosy.
.................................................................................. 5
2.8. Ciśnienie cząstkowe pary wodnej w stanie nasycenia. ...................................... 5
2.9. Ciśnienie cząstkowe pary wodnej.
...................................................................... 5
2.10. Wilgotność właściwa powietrza. ........................................................................ 5
2.11. Masowy strumień powietrza. ............................................................................. 6
2.12. Masowy strumień powietrza suchego................................................................ 6
2.13. Entalpia właściwa powietrza. ............................................................................. 6
2.14. Ilość odzyskanego ciepła..................................................................................... 6
2.15. Sprawność temperaturowa odzysku ciepła........................................................ 7
2.16. Sprawność całkowita odzysku ciepła.
................................................................. 7
3. Pomiary i wyniki obliczeń. ....................................................................................... 7
3.1. Parametry powietrza na stanowisku pomiarowym. .......................................... 7
3.2. Wielkości zmierzone i obliczone.
........................................................................ 8
4. Wykresy. ................................................................................................................ 10
4.1. Wykres sprawnoÅ›ci temperaturowej wymiennika w funkcji czasu, f(t)=·....... 10
4.2. Wykres sprawnoÅ›ci caÅ‚kowitej wymiennika w funkcji czasu, f(t)=·c................ 11
4.3. Wykres sprawności średniej w funkcji ustawień obrotów wentylatora. ......... 12
4.4. Wykres zmiany temperatury powietrza w funkcji czasu. ................................. 12
4.5. Wykres zmiany temperatury (t2) powietrza w funkcji czasu, porównanie
błędów pomiarów temperatury przez różne czujniki. ................................. 13
4.6. Wykres zmiany temperatury (t3) powietrza w funkcji czasu, porównanie
błędów pomiarów temperatury przez różne czujniki. ................................. 14
5. Wnioski. ................................................................................................................. 15
Strona 2 z 16
Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie
Wydział Górnictwa i Geoinżynierii, kierunek Inżynieria Środowiska, studia zaoczne
1. Cel ćwiczenia.
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.
2. Wzory i przykładowe obliczenia.
2.1. Gęstość powietrza na stanowisku pomiarowym.
0,003484

Á · p 0,378 · p , kg/m ,
T
gdzie:
Ts  temperatura sucha na stanowisku pomiarowym, [K],
p  ciśnienie atmosferyczne powietrza, [Pa], p=989,1hPa,
pw  ciśnienie cząstkowe (prężności) pary wodnej w powietrzu, [Pa].

p p 6,77· 10 · t t · p, Pa ,
gdzie:
pwn  ciśnienie cząstkowe (prężności) pary wodnej nasyconej, [Pa],
ts  temperatura sucha na stanowisku pomiarowym, [°C], ts=22,8°C,
tw  temperatura wilgotna na stanowisku pomiarowym, [°C], tw=17,2°C,.
, ·

p 610,6 · 10 , , Pa .
Wobec powyższego:
, · , · ,
p 610,6 · 10 , 610,6 · 10 , , 1961,79 Pa.

p p 6,77· 10 · t t · p 1961,79 6,77 · 10 · 22,8 17,2 · 98910
1586,8 Pa.
0,003484 0,003484

Á · p 0,378 · p · 98910 0,378 · 1586,8 1,16 kg/m .
T 295,95
2.2. Ciśnienie dynamiczne.
Ciśnienie dynamiczne pd odczytywane jest z przetwornika ciśnienia. Wyniki pomiarów
zestawiono w tabeli pkt.4.2.
2.3. Wilgotność względna powietrza Ć wywiewanego i zewnętrznego.
Wilgotność względna powietrza w kanele wywiewanym (Ć2) i kanale powietrza
zewnętrznego (Ć3) odczytywana jest bezpośrednio z miernika cyfrowego. Wyniki pomiarów
zestawiono w tabeli pkt.4.2.
Strona 3 z 16
Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie
Wydział Górnictwa i Geoinżynierii, kierunek Inżynieria Środowiska, studia zaoczne
2.4. Średnia prędkość powietrza w przekroju odcinka pomiarowego.
2· p
vÅ› 0,817 , m/s ,
Á
gdzie:
pd  ciśnienie dynamiczne, [Pa],
Á  gÄ™stość powietrza na stanowisku pomiarowym, [kg/m3], Á=1,16 kg/m3.
Wobec powyższego:
2· p 2· 4,4

vÅ› 0,817 0,817 2,25 m/s,
Á 1,16
2· p 2· 9,1

vÅ› 0,817 3,24 m/s.
Á 1,16
2.5. Strumień powietrza wywiewanego i zewnętrzne.
V vÅ› · F, m /s ,
gdzie:
F  pole przekroju poprzecznego przewodu doprowadzajÄ…cego powietrze do
wymiennika, [m2],
Ä„· d

F , m ,
4
gdzie:
d2, d3  średnica przewodu, [m], d=0,1m.
Wobec powyższego:
Ä„· d 3,14 · 0,1
F 0,0079 m ,
4 4
Ä„· d 3,14 · 0,1
F 0,0079 m ,
4 4

V vÅ› · F 2,25 · 0,0079 0,018 m /s,

V vÅ› · F 3,24 · 0,0079 0,025 m /s.
2.6. Średnia temperatura powietrza zewnętrznego i wywiewanego z pomieszczenia.
t t

tÅ› , °C ,
2
gdzie:
t3  temperatura powietrza zewnÄ™trznego, [°C],
t2  temperatura powietrza wywiewanego, [°C].
Wobec powyższego:
t t 15,2 32,3
tÅ› 23,75 °C.
2 2
Strona 4 z 16
Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie
Wydział Górnictwa i Geoinżynierii, kierunek Inżynieria Środowiska, studia zaoczne
2.7. Temperatura punktu rosy.
Ć ,

t 109,8 t · 109,8, °C ,
100
gdzie:
Ć2  wilgotność względna powietrza wywiewanego, [%],
Wobec powyższego:
,
Ć , 33,7

t 109,8 t · 109,8 109,8 32,3 · 109,8
100 100
14,24°C.
2.8. Ciśnienie cząstkowe pary wodnej w stanie nasycenia.
, ·

p t 610,6 · 10 , , Pa .
Wobec powyższego:
, ·
, ·

p t 610,6 · 10 , 610,6 · 10 , , 2486,2 Pa,
, ·
, · ,

p t 610,6 · 10 , 610,6 · 10 , , 4834,41 Pa,
, ·
, · ,

p t 610,6 · 10 , 610,6 · 10 , , 1726,87 Pa.
2.9. Ciśnienie cząstkowe pary wodnej.

p Ć· p , Pa .
Wobec powyższego:
33,7
p Ć · p · 4834,41 1629,2 Pa,
100
50,9
p Ć · p · 1726,87 878,98 Pa.
100
W wymienniku krzyżowym nie zachodzi wymiana wilgoci pomiędzy strumieniami
powietrza, ponieważ strumienie te nie mieszają się ze sobą, wobec tego wartość wilgotności
względnej powietrza Ć1=Ć3, więc:
50,9
p Ć · p · 2486,2 1265,48 Pa,
100
2.10. Wilgotność właściwa powietrza.
p
x 0,622 , kg/kg ,
p p
Wobec powyższego:
p 1265,48
x 0,622 0,622 0,0081 kg/kg.
p p 98910 1265,48
p 1629,20
x 0,622 0,622 0,0104kg/kg,
p p 98910 1629,20
p 878,98
x 0,622 0,622 0,0056 kg/kg.
p p 98910 878,98
Strona 5 z 16
Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie
Wydział Górnictwa i Geoinżynierii, kierunek Inżynieria Środowiska, studia zaoczne
2.11. Masowy strumień powietrza.
m V · Á, kg/s ,

p · 1 x
Á , kg/m .
462 · 0,622 x · T
Wobec powyższego:
p· 1 x 98910 · 1 0,0104
Á ,

462 · 0,622 x · T 462 · 0,622 0,0104 · 32,3 273,15
D
1,1198 kg m ,
p· 1 x 98910 · 1 0,0056
Á ,
462 · 0,622 x · T 462 · 0,622 0,0056 · 15,2 273,15
1,1897 kg/m ,

m V · Á 0,018 · 1,1195 0,02 kg/s,


m V · Á 0,025 · 1,1901 0,03 kg/s.

2.12. Masowy strumień powietrza suchego.
m

m , kg/s .

1 x
Wobec powyższego:
m 0,02

m 0,02 kg/s,

1 x 1 0,0104
m 0,03

m 0,0304 kg/s.

1 x 1 0,0056
2.13. Entalpia właściwa powietrza.

h 1,005 · t x · 1,84 · t 2501 , kJ/kg .
Wobec powyższego:

h 1,005 · t x · 1,84 · t 2501 1,005 · 21,0 0,0081 · 1,84 · 21,0 2501
41,58 kJ/kg,

h 1,005 · t x · 1,84 · t 2501 1,005 · 32,3 0,0104 · 1,84 · 32,3 2501
59,13 kJ/kg,

h 1,005 · t x · 1,84 · t 2501 1,005 · 15,2 0,0056 · 1,84 · 15,2 2501
29,38 kJ/kg,
2.14. Ilość odzyskanego ciepła.
Q m h h , kJ/s ,

gdzie:
h1  entalpia właściwa powietrza nawiewanego do pomieszczenia, [kJ/kg],
h3  entalpia właściwa powietrza zewnętrznego, [kJ/kg].
Z uwagi na znikome różnice w wartościach masowych strumieni powietrza suchego m

i m do dalszych obliczeń korzystamy z wartości m , wobec powyższego:

Q m h h 0,02 · 41,58 29,38 0,24422 kJ/s.

Strona 6 z 16
Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie
Wydział Górnictwa i Geoinżynierii, kierunek Inżynieria Środowiska, studia zaoczne
2.15. Sprawność temperaturowa odzysku ciepła.
t t

· · 100%, % .
t t
Wobec powyższego:
t t 21,0 15,2
· · 100% · 100% 33,92 %.
t t 32,3 15,2
2.16. Sprawność całkowita odzysku ciepła.
h h

· · 100%, % .
h h
Wobec powyższego:
h h 41,58 29,38
· · 100% · 100% 40,99 %.
h h 59,13 29,38
3. Pomiary i wyniki obliczeń.
3.1. Parametry powietrza na stanowisku pomiarowym.
Temperatura powietrza
na stanowisku pomiarowym
Ciśnienie Gęstość
powietrza powietrza
sucha wilgotna
ts tm p
Á
[°C] [K] [°C] [K] [Pa] [kg/m3]
22,8 295,95 17,2 290,35 98910 1,16
Strona 7 z 16
Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie
Wydział Górnictwa i Geoinżynierii, kierunek Inżynieria Środowiska, studia zaoczne
3.2. Wielkości zmierzone i obliczone.
Temp. Wilgotność Ciś. cząstkowe Ciś. cząstkowe Wilgotność Gęstość
Temperatura powietrza
pkt. rosy względna pary wodnej w st. nasyc. pary wodnej właściwa powietrza
L.p.
t1 t2 t3 tÅ›r(2,3) t4 tR2 tR3 2 3 pwn1 pwn2 pwn3 pw1 pw2 pw3 x1 x2 x3 Á2 Á3
°C °C [%] [Pa] [Pa] [kg/kg] [kg/m3]
1. 21,0 32,3 15,2 23,8 26,5 14,24 5,08 33,70 50,90 2486,2 4834,4 1726,9 1265,5 1629,2 879,0 0,008 0,010 0,006 1,1198 1,1897
2. 21,0 32,3 15,2 23,8 26,5 14,14 5,08 33,50 50,90 2486,2 4834,4 1726,9 1265,5 1619,5 879,0 0,008 0,010 0,006 1,1199 1,1897
3. 21,0 32,4 15,1 23,8 26,5 14,14 4,99 33,30 50,90 2486,2 4861,7 1715,8 1265,5 1619,0 873,3 0,008 0,010 0,006 1,1195 1,1901
4. 21,0 32,5 15,1 23,8 26,6 14,18 4,96 33,20 50,80 2486,2 4889,2 1715,8 1263,0 1623,2 871,6 0,008 0,010 0,006 1,1191 1,1901
5. 21,0 32,5 15,1 23,8 26,6 14,23 5,05 33,30 51,10 2486,2 4889,2 1715,8 1270,4 1628,1 876,8 0,008 0,010 0,006 1,1191 1,1901
6. 21,0 32,6 15,1 23,9 26,7 14,17 5,10 33,00 51,30 2486,2 4916,8 1715,8 1275,4 1622,5 880,2 0,008 0,010 0,006 1,1188 1,1901
7. 21,1 32,7 15,1 23,9 26,7 14,31 5,10 33,10 51,30 2501,5 4944,5 1715,8 1283,3 1636,6 880,2 0,008 0,010 0,006 1,1183 1,1901
8. 21,1 32,8 15,2 24,0 26,8 14,35 5,25 33,00 51,50 2501,5 4972,4 1726,9 1288,3 1640,9 889,3 0,008 0,010 0,006 1,1180 1,1896
9. 21,2 32,9 15,2 24,1 26,9 14,34 5,36 32,80 51,90 2516,9 5000,4 1726,9 1306,3 1640,1 896,2 0,008 0,010 0,006 1,1176 1,1896
10. 21,2 33,0 15,2 24,1 26,9 14,24 5,17 32,40 51,20 2516,9 5028,5 1726,9 1288,7 1629,2 884,2 0,008 0,010 0,006 1,1173 1,1896
11. 21,4 32,9 15,5 24,2 27,2 14,53 5,39 33,20 51,00 2547,9 5000,4 1760,5 1299,5 1660,1 897,8 0,008 0,011 0,006 1,1175 1,1883
12. 21,9 32,9 15,8 24,4 27,6 14,48 5,55 33,10 50,60 2627,0 5000,4 1794,6 1329,3 1655,1 908,1 0,008 0,011 0,006 1,1175 1,1871
1. 22,4 33,0 16,0 24,5 28,0 14,38 6,81 32,70 54,50 2708,2 5028,5 1817,7 1476,0 1644,3 990,6 0,009 0,011 0,006 1,1172 1,1859
2. 22,9 33,2 16,2 24,7 28,4 14,41 6,91 32,40 54,20 2791,6 5085,2 1841,1 1513,0 1647,6 997,8 0,010 0,011 0,006 1,1165 1,1850
3. 23,1 33,2 16,3 24,8 28,7 14,60 6,98 32,80 54,10 2825,6 5085,2 1852,8 1528,6 1667,9 1002,4 0,010 0,011 0,006 1,1164 1,1846
4. 23,3 33,3 16,4 24,9 28,8 14,54 6,99 32,50 53,80 2859,9 5113,8 1864,7 1538,6 1662,0 1003,2 0,010 0,011 0,006 1,1160 1,1842
5. 23,3 33,8 16,2 25,0 28,9 14,93 6,31 32,40 52,00 2859,9 5258,6 1841,1 1487,1 1703,8 957,3 0,009 0,011 0,006 1,1140 1,1852
6. 22,8 34,5 15,6 25,1 28,8 15,10 6,38 31,50 54,30 2774,7 5467,4 1771,8 1506,7 1722,2 962,1 0,010 0,011 0,006 1,1114 1,1876
7. 22,6 34,8 15,5 25,2 28,8 15,11 6,45 31,00 54,90 2741,3 5559,0 1760,5 1505,0 1723,3 966,5 0,010 0,011 0,006 1,1103 1,1880
8. 22,6 35,0 15,4 25,2 28,9 15,08 6,33 30,60 54,80 2741,3 5620,9 1749,2 1502,2 1720,0 958,6 0,010 0,011 0,006 1,1096 1,1885
9. 22,5 35,1 15,4 25,3 28,9 15,11 6,33 30,50 54,80 2724,7 5652,0 1749,2 1493,1 1723,9 958,6 0,010 0,011 0,006 1,1093 1,1885
10. 22,5 35,2 15,4 25,3 28,9 15,20 6,38 30,50 55,00 2724,7 5683,3 1749,2 1498,6 1733,4 962,1 0,010 0,011 0,006 1,1089 1,1885
11. 22,5 35,2 15,4 25,3 28,9 15,20 6,49 30,50 55,40 2724,7 5683,3 1749,2 1509,5 1733,4 969,1 0,010 0,011 0,006 1,1089 1,1884
12. 22,5 35,3 15,4 25,4 29,0 15,18 6,38 30,30 55,00 2724,7 5714,7 1749,2 1498,6 1731,6 962,1 0,010 0,011 0,006 1,1085 1,1885
1. 23,1 35,4 15,5 25,5 29,1 14,80 7,94 29,40 60,80 2825,6 5746,3 1760,5 1717,9 1689,4 1070,4 0,011 0,011 0,007 1,1083 1,1876
2. 24,0 35,6 15,9 25,8 29,7 14,97 8,15 29,40 60,10 2983,0 5810,0 1806,1 1792,8 1708,1 1085,5 0,011 0,011 0,007 1,1075 1,1858
3. 24,4 35,7 16,1 25,9 29,9 14,90 8,24 29,10 59,70 3055,3 5842,0 1829,3 1824,0 1700,0 1092,1 0,012 0,011 0,007 1,1072 1,1850
4. 24,6 35,8 16,1 26,0 30,1 14,98 8,21 29,10 59,60 3092,1 5874,2 1829,3 1842,9 1709,4 1090,3 0,012 0,011 0,007 1,1068 1,1850
5. 24,7 35,8 16,2 26,0 30,2 14,82 8,21 28,80 59,20 3110,6 5874,2 1841,1 1841,5 1691,8 1089,9 0,012 0,011 0,007 1,1069 1,1846
6. 25,0 35,9 16,7 26,3 30,4 14,85 8,90 28,70 60,10 3166,8 5906,6 1900,6 1903,2 1695,2 1142,2 0,012 0,011 0,007 1,1065 1,1823
7. 25,5 35,9 17,4 26,7 30,8 14,74 8,95 28,50 57,70 3262,3 5906,6 1986,8 1882,3 1683,4 1146,4 0,012 0,011 0,007 1,1066 1,1795
8. 25,7 35,8 17,6 26,7 30,9 14,77 9,09 28,70 57,50 3301,2 5874,2 2012,0 1898,2 1685,9 1156,9 0,012 0,011 0,007 1,1069 1,1786
9. 25,8 35,8 17,6 26,7 31,0 14,71 9,03 28,60 57,30 3320,8 5874,2 2012,0 1902,8 1680,0 1152,9 0,012 0,011 0,007 1,1069 1,1786
10. 25,9 35,8 17,5 26,7 31,0 14,77 8,97 28,70 57,40 3340,5 5874,2 1999,3 1917,5 1685,9 1147,6 0,012 0,011 0,007 1,1069 1,1790
11. 25,9 35,7 17,5 26,6 31,0 14,68 8,97 28,70 57,40 3340,5 5842,0 1999,3 1917,5 1676,7 1147,6 0,012 0,011 0,007 1,1073 1,1790
12. 25,9 35,6 17,5 26,6 31,0 14,65 8,94 28,80 57,30 3340,5 5810,0 1999,3 1914,1 1673,3 1145,6 0,012 0,011 0,007 1,1077 1,1790
Strona 8 z 16
Minimalne
obroty
Normalne
obroty
Maksymalne
obroty
Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie
Wydział Górnictwa i Geoinżynierii, kierunek Inżynieria Środowiska, studia zaoczne
Wydatek Wydatek Spraw Spraw
Ciśnienie Prędkość Wydatek masowy Strumień
przepływu masowy Entalpia ność ność
dynamiczne powietrza pow. suchego ciepła
powietrza powietrza temp. całk.
L.p.
pd2 pd3 vÅ›r2 vÅ›r3 V2 V3 A2 A3 Aps2 Aps3 h1 h2 h3 Q · ·c
[Pa] [m/s] [m3/s] [kg/s] [kg/s] [kJ/kg] [kJ/s] [%] [%]
1. 4,40 9,10 2,25 3,24 0,018 0,025 0,020 0,030 0,0200 0,0304 41,58 59,13 29,38 0,24422 33,92 40,99
2. 3,60 9,20 2,04 3,26 0,016 0,026 0,018 0,030 0,0181 0,0306 41,58 58,97 29,38 0,22090 33,92 41,22
3. 3,00 9,00 1,86 3,22 0,015 0,025 0,016 0,030 0,0165 0,0303 41,58 59,07 29,19 0,20478 34,10 41,47
4. 3,10 8,20 1,89 3,08 0,015 0,024 0,017 0,029 0,0168 0,0289 41,54 59,24 29,16 0,20788 33,91 41,15
5. 5,20 8,30 2,45 3,09 0,019 0,024 0,022 0,029 0,0218 0,0291 41,66 59,32 29,24 0,27008 33,91 41,28
6. 5,70 8,10 2,56 3,06 0,020 0,024 0,023 0,029 0,0228 0,0287 41,74 59,33 29,30 0,28326 33,71 41,43
7. 4,90 8,40 2,38 3,11 0,019 0,024 0,021 0,029 0,0211 0,0293 41,97 59,67 29,30 0,26743 34,09 41,73
8. 4,00 8,30 2,15 3,09 0,017 0,024 0,019 0,029 0,0191 0,0291 42,05 59,84 29,55 0,23836 33,52 41,28
9. 3,10 7,60 1,89 2,96 0,015 0,023 0,017 0,028 0,0168 0,0278 42,45 59,93 29,66 0,21455 33,90 42,26
10. 2,90 8,60 1,83 3,15 0,014 0,025 0,016 0,029 0,0162 0,0296 42,16 59,85 29,46 0,20593 33,71 41,79
11. 8,70 7,70 3,17 2,98 0,025 0,023 0,028 0,028 0,0281 0,0280 42,54 60,26 29,99 0,35275 33,91 41,46
12. 9,10 7,20 3,24 2,88 0,025 0,023 0,028 0,027 0,0287 0,0270 43,54 60,18 30,46 0,37597 35,67 44,02
1. 21,20 17,30 4,95 4,47 0,039 0,035 0,043 0,042 0,0439 0,0419 46,47 60,10 32,00 0,63420 37,65 51,47
2. 21,00 17,30 4,92 4,47 0,039 0,035 0,043 0,042 0,0436 0,0418 47,59 60,36 32,32 0,66578 39,41 54,44
3. 20,70 16,80 4,89 4,40 0,038 0,035 0,043 0,041 0,0433 0,0412 48,05 60,70 32,50 0,67345 40,24 55,14
4. 20,60 17,50 4,87 4,49 0,038 0,035 0,043 0,042 0,0432 0,0421 48,42 60,70 32,61 0,68259 40,83 56,27
5. 15,40 17,30 4,21 4,47 0,033 0,035 0,037 0,042 0,0373 0,0418 47,57 61,91 31,67 0,59295 40,34 52,58
6. 15,30 16,80 4,20 4,40 0,033 0,035 0,037 0,041 0,0371 0,0413 47,38 62,94 31,13 0,60246 38,10 51,08
7. 14,50 16,70 4,09 4,39 0,032 0,034 0,036 0,041 0,0361 0,0412 47,15 63,26 31,10 0,57862 36,79 49,89
8. 13,40 16,50 3,93 4,36 0,031 0,034 0,034 0,041 0,0346 0,0410 47,10 63,41 30,87 0,56228 36,73 49,88
9. 13,60 16,80 3,96 4,40 0,031 0,035 0,035 0,041 0,0349 0,0413 46,85 63,58 30,87 0,55749 36,04 48,85
10. 14,40 16,70 4,08 4,39 0,032 0,034 0,035 0,041 0,0359 0,0412 46,94 63,84 30,93 0,57467 35,86 48,65
11. 15,00 16,20 4,16 4,32 0,033 0,034 0,036 0,040 0,0366 0,0406 47,12 63,84 31,04 0,58894 35,86 49,02
12. 14,50 16,20 4,09 4,32 0,032 0,034 0,036 0,040 0,0360 0,0406 46,94 63,92 30,93 0,57647 35,68 48,54
1. 45,60 40,80 7,25 6,86 0,057 0,054 0,063 0,064 0,0638 0,0644 51,18 63,31 32,79 1,17366 38,19 60,25
2. 45,00 41,10 7,20 6,89 0,057 0,054 0,063 0,064 0,0634 0,0646 53,34 63,83 33,44 1,26095 41,12 65,49
3. 45,00 40,80 7,20 6,86 0,057 0,054 0,063 0,064 0,0633 0,0643 54,27 63,80 33,75 1,29968 42,35 68,30
4. 46,90 40,80 7,36 6,86 0,058 0,054 0,064 0,064 0,0646 0,0643 54,79 64,06 33,72 1,36190 43,15 69,45
5. 46,90 40,80 7,36 6,86 0,058 0,054 0,064 0,064 0,0646 0,0643 54,87 63,76 33,82 1,36079 43,37 70,31
6. 48,00 39,80 7,44 6,78 0,058 0,053 0,065 0,063 0,0654 0,0634 56,21 63,92 35,18 1,37452 43,23 73,16
7. 47,80 40,80 7,43 6,86 0,058 0,054 0,065 0,064 0,0652 0,0640 56,37 63,72 35,96 1,33157 43,78 73,52
8. 46,40 40,90 7,32 6,87 0,057 0,054 0,064 0,064 0,0643 0,0641 56,84 63,66 36,34 1,31840 44,51 75,04
9. 45,10 41,00 7,21 6,88 0,057 0,054 0,063 0,064 0,0634 0,0641 57,02 63,57 36,27 1,31534 45,05 76,02
10. 47,10 45,00 7,37 7,20 0,058 0,057 0,064 0,067 0,0648 0,0672 57,37 63,66 36,08 1,37882 45,90 77,17
11. 48,80 41,40 7,50 6,91 0,059 0,054 0,065 0,064 0,0660 0,0645 57,37 63,41 36,08 1,40390 46,15 77,90
12. 49,80 39,30 7,58 6,73 0,060 0,053 0,066 0,062 0,0667 0,0628 57,31 63,25 36,05 1,41712 46,41 78,18
Strona 9 z 16
Minimalne
obroty
Normalne
obroty
Maksymalne
obroty
Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie
Wydział Górnictwa i Geoinżynierii, kierunek Inżynieria Środowiska, studia zaoczne
4. Wykresy.
4.1. Wykres sprawnoÅ›ci temperaturowej wymiennika w funkcji czasu, f(t)=·.
55.00
50.00
45.00
40.00
35.00
30.00
obr min. obr norm. obr maks.
25.00
20.00
15.00
0246810 12 14
czas [min]
Strona 10 z 16
·
[%]
Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie
Wydział Górnictwa i Geoinżynierii, kierunek Inżynieria Środowiska, studia zaoczne
4.2. Wykres sprawnoÅ›ci caÅ‚kowitej wymiennika w funkcji czasu, f(t)=·c.
85.00
75.00
65.00
55.00
45.00
35.00
obr min. obr norm. obr maks.
25.00
15.00
02468 10 12 14
czas [min]
Strona 11 z 16
c
·
[%]
Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie
Wydział Górnictwa i Geoinżynierii, kierunek Inżynieria Środowiska, studia zaoczne
4.3. Wykres sprawności średniej w funkcji ustawień obrotów wentylatora.
75.00
LEGENDA (oÅ› x)
65.00 0  minimalne obroty wentylatora
50  normalne obroty wentylatora
55.00
100  maksymalne obroty wentylatora
45.00
Obroty wentylatora
35.00
min. norm. maks.
0 50 100
25.00
·c 41,00 48,16 50,16
15.00
050 100
Ustawienia obrotów wentylatora
4.4. Wykres zmiany temperatury powietrza w funkcji czasu.
t1 t2
37.0
t3 t4
32.0
27.0
22.0
17.0
12.0
19 24 29 34 39 44 49 54
czas, [min]
Strona 12 z 16
c
·
[%]
t, [°C]
Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie
Wydział Górnictwa i Geoinżynierii, kierunek Inżynieria Środowiska, studia zaoczne
4.5. Wykres zmiany temperatury (t2) powietrza w funkcji czasu, porównanie błędów pomiarów temperatury przez różne czujniki.
40.0
38.0
36.0
t2
t2 (komp)
34.0
32.0
30.0
18 23 28 33 38 43 48 53
czas, [min]
Strona 13 z 16
t, [°C]
Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie
Wydział Górnictwa i Geoinżynierii, kierunek Inżynieria Środowiska, studia zaoczne
4.6. Wykres zmiany temperatury (t3) powietrza w funkcji czasu, porównanie błędów pomiarów temperatury przez różne czujniki.
19.0
17.0
15.0
t3
t3 (komp)
13.0
11.0
9.0
18 23 28 33 38 43 48 53
czas, [min]
Strona 14 z 16
t, [°C]
Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie
Wydział Górnictwa i Geoinżynierii, kierunek Inżynieria Środowiska, studia zaoczne
5. Wnioski.
Analizując wykres sprawności temperaturowej wymiennika w zależności od ustawień
obrotów wentylatora zauważamy, że najwyższą sprawność wymiennik osiągnął przy
maksymalnych obrotach wentylatora  od początku pracy, aż do ostatniej minuty. Można
wyciągnąć z tego prosty wniosek, że im dłużej pracuje wymiennik i im wyższe obroty
wentylatora, tym wyższą osiąga sprawności. Niestety, jeżeli przyjrzymy się zarejestrowanym
wartościom temperatur powietrza zewnętrznego t3 zauważymy, że w miarę upływu czasu t3
rośnie, w przeciwieństwie do przypadków, gdy obroty wentylatora, ustawione były na
minimalne i normalne (temp. utrzymywały się na mniej więcej jednym, niższym poziomie).
Pierwsze wartości temp. pow. zewn. przy maksymalnych obrotach i minimalnych są bardzo
zbliżone (16 i 15,5°C) oraz ostatnie dla minimalnych i normalnych obrotów, również sÄ…
podobne (15,8 i 15,4°C). Dla podanych przykÅ‚adów wartoÅ›ci sprawnoÅ›ci temperaturowej,
mimo różnych obrotów wentylatora osiągnęły podobne wartości (37,65 i 38,19% oraz 35,67 i
35,68%). Wynika z tego, że sprawność temperaturowa wymiennika zależy od parametrów
powietrza zewnętrznego  im wyższa jego temperatura, tym wyższa sprawność
temperaturowa. Nie wpływa na nią; ani czas pracy wymiennika, ani prędkość przepływu
powietrza przez wymiennik.
Wykresy sprawności całkowitych, w funkcji czasu, z podziałem na prędkości obrotowe
wentylatora wskazują na to, że największe wartości sprawności wymiennika osiągnięto, gdy
obroty wentylatora były ustawione na maksymalne. Najniższe wartości sprawności
wykazywał wymiennik przy minimalnych obrotach wentylatora. Zwracając uwagę na
pierwszy pomiar temperatur powietrza zewnętrznego t3, przy obrotach minimalnych
i maksymalnych widać, że sÄ… one niemal te same (15,2 i 15,5°C), a wartoÅ›ci sprawnoÅ›ci
całkowitej są różne (40,99 i 60,25%). Związane jest to z większą prędkością obrotową
wentylatora oraz wyższą entalpią powietrza, która z kolei związana jest z wyższą wilgotnością
względną powietrza zewnętrznego.
Większa prędkość obrotowa wentylatora powoduje zwiększenie prędkości przepływu
powietrza przez wymiennik, a co za tym idzie dostarcza większą ilość ciepła (z powietrza
wywiewanego z pomieszczenia) do odzysku. Nie oznacza to tego, że przy dalszym
zwiększaniu prędkości obrotowej wentylatora  prędkości przepływu powietrza, sprawność
będzie dalej rosła. Prawdopodobnie osiągnie swoją wartość graniczną i zacznie spadać,
będzie zbyt duża by  dokładnie owiewać kanaliki (płyty) w wymienniku.
Mimo tego, że w wymienniku krzyżowym nie zachodzi wymiana wilgoci i strumienie
powietrza się nie mieszają, wyżej wspomniano, że jeżeli powietrze ma wyższą entalpię
(wilgotności względną) wymiennik osiąga wyższe sprawności. Tłumaczy to fakt, że podczas
procesu odzysku ciepła wykorzystywana jest kondensacja pary wodnej  w wyniku
kondensacji pary wodnej wydziela się dodatkowe ciepło. Więc, im wyższa wilgotność
względna i entalpia, to podczas kondensacji pary wodnej wydzieli się więcej wody i więcej
dodatkowego ciepła.
Strona 15 z 16
Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie
Wydział Górnictwa i Geoinżynierii, kierunek Inżynieria Środowiska, studia zaoczne
Przy maksymalnych obrotach wentylatora, wartości zawartości wilgoci (entalpie) i
temperatura powietrza zewnętrznego były największe  stąd najwyższe wartości sprawność
całkowitej.
Reasumując, największy wpływ na sprawność całkowitą wymiennika miała temperatura
powietrza zewnętrznego, a dodatkowymi parametrami wpływającymi na jej wzrost była
entalpia oraz prędkość obrotowa.
Wykresy temperatur w czasie wykazujÄ… trend wzrostowy i potwierdzajÄ… wnioski
wyciągnięte z pierwszego wykresu, tzn. sprawność temperaturowa wymiennika zależy
głównie od parametrów powietrza zewnętrznego. Na wysokość temperatury powietrza
nawiewanego do pomieszczenia ma większy wpływ wartość temperatury powietrza
zewnętrznego niż wywiewanego. Na wykresie, między około 28 minutą, a 35 pracy
wymiennika, widzimy, że temperatura powietrza zewnętrznego rośnie, a wywiewanego
nieznacznie maleje, mimo to wartość powietrza nawiewanego do pomieszczenia również
rośnie.
Należy dodać, w kwestii technicznej, że pomiary parametrów powietrza do obliczeń
zaczęliśmy notować od 19 stej minuty pracy wymiennika i programu komputerowego. Stąd
różnica w wartościach minut na wykresach temperatur i sprawności. 19 sta minuta pracy
wymiennika na wykresie temperatur jest pierwszą minutą na wykresie sprawności
i zanotowaną przez grupę. Nie ma to żadnego znaczenia na wartości wyliczone oraz przebiegi
wykresów.
Ostatnie dwa wykresy przedstawiają zestawienie wartości temperatur zanotowanych
przez grupÄ™ oraz zarejestrowanych przez komputer. Osobny wykres dla temperatur
powietrza wywiewanego i osobny dla powietrza zewnętrznego. Na wykresach przedstawiono
również wartości odchyleń standardowych: dla obu serii pomiarów temperatury powietrza
wywiewanego z pomieszczenia odchylenie standardowe wynosi 2,0871, natomiast
odchylenie standardowe dla wartości temperatur powietrza zewnętrznego wynosi 2,3667.
Wartości błędów wynikają z zastosowania dwóch, różnego rodzaju czujników oraz z tego, że
rejestracja  komputerowa oraz prowadzona przez grupę nie była wykonana dokładnie
w tym samym czasie (tej samej sekundzie).
Strona 16 z 16