ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ - ΕΞΑΜΗΝΟ ΣΤ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΥ

Transcript

1 ΤΕΙ - ΧΑΛΚΙ ΑΣ Τµήµα Μηχανολογίας Εργαστ:Ψύξη-Κλιµατισµός- Θέρµανση & Α.Π.Ε ΨΑΧΝΑ ΕΥΒΟΙΑΣ TEI - CHALKIDOS Department of Mechanical Engineering Cooling, Air Condit., Heating and R.E. Lab PSACHNA EVIA ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ - ΕΞΑΜΗΝΟ ΣΤ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΥ

2 5-1 ΑΣΚΗΣΗ 5 η " ΘΕΡΜΑΝΣΗ ΜΕ ΥΓΡΑΝΣΗ ΥΓΡΟΥ ΑΕΡΑ " ΣΚΟΠΟΣ

3 5-2 Οι φοιτητές θα εξοικειωθούν µε τα συστήµατα αυτοµάτου ελέγχου της υγρασίας του αέρα κατά την θέρµανση του και µε βάση τα µετρούµενα στοιχεία, θα µάθουν να προσδιορίζουν : 1.Tην απαιτούµενη ικανότητα του θερµαντικού στοιχείου.q o σε watt Σ ( Kcal/h ή BTU/h) 2.Την απαιτούµενη ικανότητα του υγραντήρα. V o W σε m 3 /s ( m 3 /h ή ft 3 /h) ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ Μια ολοκληρωµένη κεντρική εγκατάσταση χειµερινού κλιµατισµού (θέρµανσης), είναι πάντα εφοδιασµένη µε σύστηµα ύγρανσης του θερµαινόµενου αέρα. Το σύστηµα ύγρανσης είναι αναγκαίο γιατί ο αέρας του περιβάλλοντος κατά τις ψυχρές µέρες του χειµώνα είναι πολύ ξηρός, δηλαδή έχει µικρή ειδική υγρασία παρόλη τη µεγάλη σχετική του υγρασία. Σε πολλές περιπτώσεις µπορεί να παρουσιάζει σχετική υγρασία 100%. Όταν ο αέρας διέλθει από το στοιχείο θέρµανσης και θερµανθεί (αυξηθεί η θερµοκρασία του) η σχετική υγρασία του µειώνεται. Η µείωση της σχετικής υγρασίας του θερµαινόµενου αέρα φθάνει συχνά σε ανεπίτρεπτα χαµηλά επίπεδα για την υγεία και την άνεση των ανθρώπων που ζουν στον κλιµατιζόµενο χώρο. Για να αποφεύγονται τα ανεπιθύµητα αποτελέσµατα της χαµηλής σχετικής υγρασίας του θερµαινόµενου αέρα τοποθετείται µετά το στοιχείο θέρµανσης ένας, τουλάχιστον, υγραντήρας (σχήµα 1). Υγραντήρας Υγροστάτες σχήµα 1 Ο υγραντήρας συνδέεται συνήθως µε το δίκτυο νερού και ελέγχεται από τον υγροστάτη χώρου (σχήµα 1) µέσω µιας ηλεκτροµαγνητικής βαλβίδας V 1 (σχήµα 2).

4 5-3 Σχήµα 2 " Ηλεκτροµαγνητική βαλβίδα " Ο υγροστάτης χώρου ρυθµίζεται έτσι, ώστε να διατηρείται στο χώρο σχετική υγρασία 45-55%. Αν η σχετική υγρασία πέσει κάτω από τα όρια στα οποία έχει ρυθµιστεί ο υγροστάτης, τότε ο υγραντήρας παίρνει εντολή από τον υγροστάτη, ανοίγει την ηλεκτροµαγνητική βαλβίδα και ψεκάζει νερό στο θερµαινόµενο αέρα σε µορφή πολύ λεπτών σταγονιδίων (νέφους). Όταν η σχετική υγρασία του θερµαινό- µενου χώρου ικανοποιηθεί (φθάσει το 45-55%) ο υγροστάτης δίνει εντολή στον υγραντήρα να σταµατήσει τον ψεκασµό νερού. Οι παραπάνω ενέργειες επαναλαµβάνονται αυτόµατα, µε αποτέλεσµα να διατηρείται η σχετική υγρασία του θερµαινόµενου χώρου στα επιθυµητά όρια. Σχήµα 3 " Τύποι υγραντήρων " Στο εµπόριο κυκλοφορούν πολλοί τύποι υγραντήρων (σχήµα 3). Κάθε τύπος παρουσιάζει ιδιαίτερα χαρακτηριστικά λειτουργίας και µεγάλη διαφορά κόστους. Για τις ανάγκες των πειραµάτων στο σχολικό

5 5-4 εργαστήριο, καλό θα είναι να χρησιµοποιείται ένας υγραντήρας που συναντάται συχνά στις εγκαταστάσεις κλιµατισµού για θέρµανση. Απαραίτητη είναι η ικανότητα προσδιορισµού της παροχής νερού από τον υγραντήρα στον αέρα που καθορίζει ταυτόχρονα και την συχνότητα λειτουργίας της ηλεκτροµαγνητικής βαλβίδας. ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΟΣ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ Ψυχροµετρικός χάρτης. Ψυχρόµετρο (2 τεµ.). Ανεµόµετρο (ταχύµετρο αέρα) - Κανόνας. Πειραµατικός αεραγωγός µε ανεµιστήρα, ηλεκτρική αντίσταση και ψεκαστήρα (υγραντήρα) νερού σχήµα 4 ΠΟΡΕΙΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 1.Θέσατε σε λειτουργία τη µονάδα για δέκα λεπτά τουλάχιστον πριν µετρήσετε (ανεµιστήρα, αντίσταση, υγραντήρα) ώστε να σταθεροποιηθούν τα µεγέθη µετρήσεων (θερµοκρασία ξηρού και υγρού θερ- µοµέτρου). 2.Πάρτε µετρήσεις µε το ψυχρόµετρο στην είσοδο του πειραµατικού αεραγωγού (θέση 1) και συµπληρώστε τον παρακάτω πίνακα 1. ΠΙΝΑΚΑΣ 1 α/α M.O o C M.O o F T DB T WB 3. Τροφοδοτήστε µε ηλεκτρικό ρεύµα την ηλεκτρική αντίσταση β του πειραµατικού αεραγωγού. 4. Βάλτε σε λειτουργία το σύστηµα ψεκασµού νερού α (υγραντήρα). 5. Πάρτε µετρήσεις µε το ψυχρόµετρο και το ανεµόµετρο στην έξοδο του πειραµατικού αεραγωγού (θέση 2) και συµπληρώστε τον πίνακα 2. ΠΙΝΑΚΑΣ 2

6 5-5 α/α Μ.Ο ο C M.O o F T DB T WB C 6. Μετρήστε τη διατοµή Α του αεραγωγού στη θέση 2. Α = b h = 7. Με βάση τα στοιχεία των πινάκων 1 και 2 χαράξτε την µεταβολή 1-2 στον ψυχροµετρικό χάρτη. 8. Συµπληρώστε τον παρακάτω πίνακα 3. Πίνακας 3 " ΨΥΧΡΟΜΕΤΡΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΟΥ ΑΕΡΑ " α/α ΘΕΣΗ 1 ΘΕΣΗ 2 T DB T WB φ Τ Dp Qs Q L U 9. Υπολογίστε το ποσό θερµότητας ανά µονάδα µάζας (ενθαλπίας) που έλαβε ο αέρας κατά τη διαδροµή 1-2, από αρχική σε τελική κατάσταση. h = h 2 -h 1 KJ/kg (Kcal/kg, Btu/lb) 10. Υπολογίστε το συνολικό ποσό θερµότητας που έλαβε ο αέρας κατά τη διαδροµή 1-2, από αρχική σε τελική κατάσταση Q o Τ = h m o watt 11. Υπολογίστε την ωριαία µεταβολή της υγρασίας του αέρα. w = w 2 -w 1 gr water/kg d.a. (grains w./kg d.a. ή lb w./kg d.a.) 12. Υπολογίστε την ισχύ της αντίστασης β. Q o Τ = h m o προσεγγιστικά Q o Τ = V o h watt

7 5-6 Επισηµαίνεται ότι εφόσον χρησιµοποιηθεί άλλη πειραµατική µονάδα εκτός της παραπάνω, θα ακολουθηθεί η κατάλληλη αντίστοιχη πορεία. ΣΥΜΒΟΛΙΣΜΟΙ ΚΑΙ ΜΟΝΑ ΕΣ T DB : T WB : Θερµοκρασία ξηρού βολβού (K, 0 C, 0 F). Θερµοκρασία υγρού βολβού (K, 0 C, 0 F). W : Περιεκτικότητα σε υγρασία (Kg(H 2 O)/Kg(da), (LB(H 2 O)/L da). Q S : Αισθητή θερµότητα υγρού αέρα (Kj/Kgda, Kcal/Kgda, BTU/LBda). Q L : BTU/da). Λανθάνουσα θερµότητα υγρού αέρα (Kj/Kg da,kcal/kgda, Q T : Συνολική θερµότητα υγρού αέρα (Kj/Kgda, Kcal/Kgda, BTU/LBda). Φ : Σχετική υγρασία. T dp : Θερµοκρασία σηµείου δρόσου (K, 0 C, 0 F). U : Ειδικός όγκος αέρα (m 3 / Kg(DA), (FT 3 / LB(DA)).

8 5-7 ΑΣΚΗΣΗ 6 η " ΨΥΞΗ ΜΕ ΑΦΥΓΡΑΝΣΗ "

9 5-8 ΣΚΟΠΟΣ Οι φοιτητές να κατανοήσουν τη διαδικασία ψύξης του αέρα κλιµατιστικής µονάδας, όταν ταυτόχρονα γίνεται και αφαίρεση υγρασίας (αφύγρανση). ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ Όταν ο αέρας ψύχεται σε θερµοκρασία µικρότερη από τη θερµοκρασία κορεσµού (ή σηµείο δρόσου), παρατηρείται στο στοιχείο ψύξης της κλιµατιστικής µονάδας η παρουσία σταγόνων νερού. Οι σταγόνες αυτές του νερού προέρχονται από τη συµπύκνωση µέρους των υδρατµών που περιέχει ο αέρας και ονοµάζονται συµπυκνώµατα. Το βάρος του νερού που αφαιρείται από κάθε κιλό κλιµατιζόµενου αέρα (που ψύχεται), εξαρτάται κυρίως από το µέγεθος της ειδικής υγρασίας του αέρα (W) και από τη θερµοκρασία στην οποία ψύχεται ο αέρας. Θεωρητικά, ο αέρας ψύχεται πρώτα χωρίς αφύγρανση (έχουµε δηλαδή αισθητή ψύξη, σηµείο Α στο σχήµα 1), µέχρι η θερµοκρασία του ξηρού θερµοµέτρου (T DB ) γίνει ίση µε τη θερµοκρασία κορεσµού (ση- µείο δρόσου, σηµείο Β στο σχήµα 1). Από τη στιγµή που ο αέρας θα κορεσθεί, αρχίζει και η εµφάνιση των πρώτων συµπυκνωµάτων (ση- µείο Β στο σχήµα 1). Η αφύγρανση συνεχίζεται όσο ελαττώνεται η θερµοκρασία ξηρού θερµοµέτρου (T DB ). Τελικά ο αέρας αναχωρεί από το στοιχείο ψύξης στην κατάσταση που αντιστοιχεί στο σηµείο Γ του σχήµατος 1.. Σχήµα 1 " ιεργασία ψύξεως του αέρα µε αφύγρανση " Εδώ θα πρέπει να τονιστεί ότι η ψυχροµετρική αλλαγή κατά την πορεία ΑΒΓ (σχήµα 1) είναι εντελώς θεωρητική και προϋποθέτει την απευθείας επαφή όλης της ποσότητας του αέρα µε την ψυχρή επιφάνεια του στοιχείου ψύξεως. Όµως στην πράξη, όπως είναι γνωστό, ένα µέρος του αέρα περνά χωρίς να έρθει σε επαφή µε τη µεταλλική επιφάνεια του ψυκτικού στοιχείου (αέρας παρακάµψεως ). Το ποσοστό του αέρα παρακάµψεως (by-pass) µπορεί να κυµαίνεται από 10%

10 5-9 έως και 40% ανάλογα µε τα τεχνικά χαρακτηριστικά του στοιχείου ψύξεως και την ταχύτητα µε την οποία περνά ο αέρας. Γι αυτό και στην πράξη η πορεία της ψυχροµετρικής αλλαγής δεν είναι η ΑΒΓ, αλλά εκείνη της διακοπτόµενης γραµµής ΑΓ. Η τελική κατάσταση του αέρα θα βρίσκεται πάνω στην ευθεία που ενώνει τα σηµεία Α και Γ και µεταξύ αυτών των σηµείων. Κατά τη διάρκεια της παραπάνω µεταβολής ο αέρας δεν θ ακολουθεί την ευθεία ΑΓ αλλά προσεγγιστικά τη σχεδιασµένη καµπύλη A-e. Αυτή προκύπτει από τη συνεχή ανάµιξη του αέρα, που ψύχεται από την ψυχρή επιφάνεια του ψυκτικού στοιχείου, µε τον αέρα που παρακάµπτει το ψυκτικό στοιχείο και µεταβάλλει την κατάσταση. Όµως στους υπολογισµούς, για λόγους ευκολίας, εχόµαστε ότι η µεταβολή απεικονίζεται από την ευθεία Α-e και η τελική κατάσταση του αέρα προκύπτει σαν αποτέλεσµα της ανάµιξης του αέρα που δεν έχει παρακάµψει την ψυχρή επιφάνεια και δεν έχει µεταβάλλει καθόλου την κατάσταση, µε τον αέρα που έχει ψυχθεί µέχρι τη µέση θερµοκρασία της ψυχρής επιφάνειας. Το ποσό της υγρασίας το οποίο απάγεται από τον αέρα κατά τη διάρκεια οποιασδήποτε µεταβολής αφυγράνσεως µπορεί να προσδιορισθεί από τη διαφορά της ειδικής υγρασίας µεταξύ της κατάστασης εισόδου και εξόδου αντίστοιχα. Άρα και η απαγόµενη λανθάνουσα θερµότητα µπορεί να υπολογισθεί από τη σχέση: ( Για αέρα θερµοκρασίας 70 ο FDB µε πυκνότητα 0,075 lb/ft 3 ) Q e = ( 0, ) ( 1076 ) (CFM) ( W) 7000 Q e = 0,68 CFM W (BTU/h) όπου 0,075 είναι η πυκνότητα σε lb DA/ft 3 10,76 η θερµότητα συµπυκνώσεως σε BTU/lb ύδατος W= λόγος υγρότητας σε grains/lb 1 lb = 7000 grains. Το αισθητό ποσό θερµότητας το οποίο αφαιρείται κατά τη διάρκεια της ψύξης είναι όπως και προηγουµένως: Q s = 1,08 CFM W σε BTU/h Ενώ το ολικό ποσό θερµότητας που αφαιρείται κατά τη διάρκεια της ψύξης είναι: Q t = Q s + Q i ή Q t = (0,075) (60) (CFM) ( i) = 4,5 CFM i σε BTU/h. i = ιαφορά ενθαλπίας µεταξύ κατάστασης εισόδου και εξόδου του αέρα. Οι παραπάνω εξισώσεις προϋποθέτουν σταθερή πυκνότητα (0,075 lb/ft 3 ), σταθερή λανθάνουσα θερµότητα (0,24 BTU/lb-f) και εφαρµόζονται στις περισσότερες περιπτώσεις του κλιµατισµού που δεν ενδιαφερόµαστε για απόλυτη ακρίβεια.

11 5-10 ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΟΣ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ Ψυχροµετρικός χάρτης Ψυχρόµετρο Ψυκτική συσκευή Ανεµόµετρο - κανόνας ΠΟΡΕΙΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 1. Βάλτε σε λειτουργία το ψυκτικό µηχάνηµα. 2. Πάρτε µετρήσεις στην είσοδο του αέρα του εξατµιστή του ψυκτικού µηχανήµατος µε το ψυχρόµετρο και ανεµόµετρο και συµπληρώστε τον παρακάτω πίνακα 1. ΠΙΝΑΚΑΣ 1 Α/Α TDB TWB C M.O o C M.O o F 3. Πάρτε µετρήσεις στην έξοδο του αέρα του εξατµιστή του ψυκτικού µηχανήµατος µε το ψυχρόµετρο και συµπληρώστε τον παρακάτω πίνακα 2. ΠΙΝΑΚΑΣ 2 Α/Α M.O o C TDB TWB M.O o F Με βάση τα στοιχεία των πινάκων 1 και 2 χαράξτε τη µεταβολή 1-2 στον ψυχροµετρικό χάρτη. 1. Συµπληρώστε τον παρακάτω πίνακα 3. ΠΙΝΑΚΑΣ 3 Α/Α ΘΕΣΗ 1 ΘΕΣΗ 2 TDB TWB RH DP Q s Q l Q t V

12 Υπολογίστε την ψυκτική ικανότητα του εξατµιστή. 7. Υπολογίστε το ποσό της υγρασίας που αφαιρείται από τον αέρα σε µία ώρα. 8. ικαιολογήστε το φαινόµενο της αφύγρανσης. Επισηµαίνεται ότι εφόσον χρησιµοποιηθεί άλλη πειραµατική µονάδα, εκτός της παραπάνω, θα ακολουθηθεί αντίστοιχη πορεία. ΣΥΜΒΟΛΙΣΜΟΙ ΚΑΙ ΜΟΝΑ ΕΣ T DB : T WB : Θερµοκρασία ξηρού βολβού (K, 0 C, 0 F). Θερµοκρασία υγρού βολβού (K, 0 C, 0 F). W : Περιεκτικότητα σε υγρασία (Kg(H 2 O)/Kg(da), (LB(H 2 O)/L da). Q S : Αισθητή θερµότητα υγρού αέρα (Kj/Kgda, Kcal/Kgda, BTU/LBda). Q L : BTU/da). Λανθάνουσα θερµότητα υγρού αέρα (Kj/Kg da,kcal/kgda, Q T : Συνολική θερµότητα υγρού αέρα (Kj/Kgda, Kcal/Kgda, BTU/LBda). Φ : Σχετική υγρασία. T dp : Θερµοκρασία σηµείου δρόσου (K, 0 C, 0 F). U : Ειδικός όγκος αέρα (m 3 / Kg(DA), (FT 3 / LB(DA)).

13 5-12 ΑΣΚΗΣΗ 7 η " ΨΥΞΗ ΜΕ ΑΦΥΓΡΑΝΣΗ ΚΑΙ ΑΝΑΘΕΡΜΑΝΣΗ "

14 5-13 ΣΚΟΠΟΣ Η εφαρµογή της κλιµατιστικής θεωρίας, ιδιαίτερα η χρήση ψυχροµετρικού χάρτη στη ροή διαµέσου της µονάδας αναθέρµανσης και έτσι να επαληθευτεί η εξίσωση διατήρησης της ενέργειας. ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ Ψύξη - Αφύγρανση Ο αέρας του περιβάλλοντος στο σηµείο (1) έχει θερµοκρασία (Τ 1 ) και σχετική υγρασία (φ 1 ). Χωρίς τη χρήση προθέρµανσης και ύγρανσης ο αέρας εισέρχεται στο ψυγείο σ' αυτή την κατάσταση, όπου ψύχεται στην θερµοκρασία Τ 4. Από το διάγραµµα διακρίνεται ότι η θερµοκρασία Τ 4α είναι το σηµείο υγροποίησης (δρόσου) σε πίεση ατµών Ps 1. Έτσι η ψύξη από το σηµείο 4α στο 4 προκαλεί συµπύκνωση του νερού. Τότε ο ατµός είναι κορεσµένος σε θερµοκρασία Τ 4 και πίεση ατµών Ps 4. O αέρας τότε θερµαίνεται από τον αναθερµαντήρα(q 45 ) και µεταβάλλεται η θερµοκρασία του στην επιθυµητή τιµή Τ 5. Έτσι ρυθµίζοντας το ποσό θερµότητας της µεταβολής 3-4 Q 34 δίνεται η επιθυµητή θερµοκρασία Τ 4 και το ποσό θερµότητας της µεταβολής 4-5 Q 45 η θερµοκρασία Τ 5. Θέρµανση και Ύγρανση Η µεταβολή 1-2 αντιπροσωπεύει τη θέρµανση στον προθερµαντήρα κατά την οποία η περιεκτικότητα υγρασίας είναι σταθερή. Στη 2-3 τόσο η θερµοκρασία όσο και η περιεκτικότητα υγρασίας αυξάνουν 1. Αυτό φαίνεται στο σχήµα 3. Αισθητή - Ολική θερµική αναλογία Το φορτίο κλιµατισµού σ' ένα χώρο χωρίζεται σε δύο µέρη : α) Το αισθητό θερµικό φορτίο, που αποτελεί την ενέργεια που προστίθεται και τείνει να ανεβάσει τη θερµοκρασία ξηρού βολβού, στη µονάδα του χρόνου. β) Το λανθάνον θερµικό φορτίο, που αποτελεί την ενέργεια που προστίθεται, στη µονάδα του χρόνου, εξ' αιτίας της ενθαλπίας(ενέργειας που περιέχεται) της υγρασίας που προστίθεται και της θερµότητας που απαιτείται για να ατµοποιηθεί αυτή. 1

15 5-14 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ Από τη θεωρία ισχύει : Q 4-5 = m (h4 - h5) όπου : m = PV / RT = V/v m και V είναι αντίστοιχα το ποσοστό ροής µάζας και όγκου για τον ξηρό αέρα. Τ = Τ 3 και P = ατµοσφαιρική πίεση ( περίπου 1013 mbar ) και οι τιµές της ενθαλπίας λαµβάνονται από τον ψυχροµετρικό χάρτη. ΥΠΟ ΕΙΓΜΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΩΝ Ο µέσος όρος των αποτελεσµάτων : Ποσοστό ροής αέρα = 0.13 g/gr d.a στους 20.5 ο C T 12 = 7.8 o C, T 13 = 6.7 o C, T 14 = 14.5 o C, T 15 = 10.0 o C Από το χάρτη έχουµε : h 5 = 22.5 KJ/Kg (ξηρού αέρα) h 1 = 29.0 KJ/Kg (ξηρού αέρα) υ 5 = m 3 /kg (ξηρού αέρα) V 5 = V ( ) ( ) =0.13 ( / ) = m3 /sec m = V 5 / υ 5 = 0.129/ = kg/sec Q 1-5 = ( ) = 1.02 kw Μετρούµενη ισχύς στην είσοδο, µετά τη διόρθωση τάσης = 1.02 kw ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Συγκρίνετε την τιµή της Q 4-5 που υπολογίσθηκε µε την µετρούµενη τιµή. Έχει επαληθευτεί η εξίσωση διατήρησης της ενέργειας ; Συζητήστε τις πιθανές πηγές σφάλµατος.

16 5-15 ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΟΣ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ - Πειραµατική µονάδα κλιµατισµού - Ψυχρόµετρο - Ψυχροµετρικός χάρτης ΠΟΡΕΙΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 1.Θέσατε σε λειτουργία την πειραµατική µονάδα κλιµατισµού. 2.Πάρτε µετρήσεις µε το ψυχρόµετρο στην είσοδο του αέρα στην πειραµατική µονάδα ( θέση 1 ) καθώς επίσης και αµέσως µετά την έξοδο του από τον ατµοποιητή του ψυκτικού µηχανήµατος ( θέση 2 ). 3.Βάλτε σε λειτουργία τις αντιστάσεις αναθέρµανσης του αέρα της πειραµατικής µονάδας και πάρτε µετρήσεις µε το ψυχρόµετρο στην έξοδο του αέρα από αυτή ( θέση 3 ). 4.Συµπληρώστε τον παρακάτω πίνακα 1. Πίνακας 1 α/α ΘΕΣΗ 1 ΘΕΣΗ 2 ΘΕΣΗ 3 Τ ο db C T o wb C Μ.Ο Μ. Ο Με βάση τις ανωτέρω µετρήσεις Χαράξτε σε ψυχροµετρικό χάρτη την ψυχροµετρική µεταβολή του αέρα κατά τη δίοδο του µέσω της πειραµατικής µονάδας κλιµατισµού. Υπολογίστε την ψυκτική ικανότητα του ενσωµατωµένου στην πειρα- µατική µονάδα ψυκτικού µηχανήµατος, καθώς επίσης και των αντιστάσεων αναθέρµανσης του αέρα.

17 5-16 ικαιολογήστε την µεταβολή της σχετικής υγρασίας του αέρα δια µέσου της πειραµατικής µονάδας κλιµατισµού. Υπολογίστε το συντελεστή βραχυκύκλωσης του µηχανήµατος (bypass factor). ΣΥΜΒΟΛΙΣΜΟΙ ΚΑΙ ΜΟΝΑ ΕΣ T DB : T WB : Θερµοκρασία ξηρού βολβού (K, 0 C, 0 F). Θερµοκρασία υγρού βολβού (K, 0 C, 0 F). W : Περιεκτικότητα σε υγρασία (Kg(H 2 O)/Kg(da), (LB(H 2 O)/L da). Q S : Αισθητή θερµότητα υγρού αέρα (Kj/Kgda, Kcal/Kgda, BTU/LBda). Q L : BTU/da). Λανθάνουσα θερµότητα υγρού αέρα (Kj/Kg da,kcal/kgda, Q T : Συνολική θερµότητα υγρού αέρα (Kj/Kgda, Kcal/Kgda, BTU/LBda). Φ : Σχετική υγρασία. T dp : Θερµοκρασία σηµείου δρόσου (K, 0 C, 0 F). U : Ειδικός όγκος αέρα (m 3 / Kg(DA), (FT 3 / LB(DA)).

18 5-17 ΑΣΚΗΣΗ 8 η " ΓΕΝΙΚΟΣ ΙΣΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΜΕΤΑΞΥ ΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΥ ΑΕΡΑ ΚΑΙ ΨΥΚΤΙΚΟΥ ΜΗΧΑΝΗΜΑΤΟΣ ΣΤΟΝ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΑΕΡΑΓΩΓΟ "

19 5-18 ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΟΣ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ Πειραµατικός αεραγωγός Ψυχρόµετρο Ανεµόµετρο Set µανοµέτρων ΠΟΡΕΙΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 1. Θέσατε σε λειτουργία την πειραµατική εγκατάσταση του αεραγωγού. 2. Περιµένετε µέχρι να αποκατασταθούν οι συνθήκες ισορροπίας. 3. Πάρτε µετρήσεις µε το ψυχρόµετρο και το ανεµόµετρο στα στόµια προσαγωγής και απαγωγής και συµπληρώστε τον παρακάτω πίνακα 1. Πίνακας 1 α/α M.O. O C T DB ΕΙΣΟ ΟΣ T WB C 1 T DB ΕΞΟ ΟΣ T WB C 2 4. Mετρήστε τις θερµοκρασίες Τ 1 και Τ 2 στην είσοδο και έξοδο του συµπυκνωτή του ψυκτικού µηχανήµατος αντίστοιχα και συµπληρώστε τον παρακάτω πίνακα 2. Πίνακας 2 Ρ 1 Τ 1 Ρ 2 Τ 2 Τ 3 Ζητούνται : α) Το ποσό θερµότητας που αφαιρείται από τον αέρα (αισθητό και λανθάνον).

20 5-19 β) Ο λόγος υγρασίας του αέρα στην είσοδο και στην έξοδο καθώς και η διαφορά τους. γ) Η ποσότητα του συναλλασσόµενου νερού. δ) Η παροχή του ψυκτικού µέσου και η παροχή αέρα. ε) Η ψυκτική ισχύς του µηχανήµατος. στ) Ο συντελεστής παράκαµψης BF. ζ) Οι απώλειες µάζας του αεραγωγού. η) Οι συντελεστές ESHF, RSHF, GSHF. ΣΥΜΒΟΛΙΣΜΟΙ ΚΑΙ ΜΟΝΑ ΕΣ T DB : T WB : Θερµοκρασία ξηρού βολβού (K, 0 C, 0 F). Θερµοκρασία υγρού βολβού (K, 0 C, 0 F). W : Περιεκτικότητα σε υγρασία (Kg(H 2 O)/Kg(da), (LB(H 2 O)/L da). Q S : Αισθητή θερµότητα υγρού αέρα (Kj/Kgda, Kcal/Kgda, BTU/LBda). Q L : BTU/da). Λανθάνουσα θερµότητα υγρού αέρα (Kj/Kg da,kcal/kgda, Q T : Συνολική θερµότητα υγρού αέρα (Kj/Kgda, Kcal/Kgda, BTU/LBda). Φ : Σχετική υγρασία. T dp : Θερµοκρασία σηµείου δρόσου (K, 0 C, 0 F). U : Ειδικός όγκος αέρα (m 3 / Kg(DA), (FT 3 / LB(DA)). ESHF : Ενεργός συντελεστής αισθητής θερµότητας RSHF : Συντελεστής αισθητής θερµότητας χώρου GSHF : Συντελεστής αισθητής θερµότητας µηχανήµατος BF : Συντελεστής παράκαµψης

21 5-20 ΑΣΚΗΣΗ 9 η " ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΣ ΙΣΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΨΥΚΤΙΚΟΥ ΜΗΧΑΝΗΜΑΤΟΣ ΣΕ ΚΛΙΜΑΤΙΣΤΙΚΗ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΜΟΝΑ Α "

22 5-21 ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΟΣ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ Πειραµατική συσκευή Ψυχρόµετρο Ανεµόµετρο Ψυχροµετρικός χάρτης ΠΟΡΕΙΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 1.Θέσατε σε λειτουργία την πειραµατική συσκευή κλιµατισµού 2.Λειτουργήστε τις αντιστάσεις προθέρµανσης και αναθέρµανσης του αέρα, το ψυκτικό µηχάνηµα που είναι ενσωµατωµένο στη µονάδα καθώς επίσης και τη συσκευή ύγρανσης του αέρα. 3.Περιµένετε µέχρι την αποκατάσταση συνθηκών ισορροπίας. 4.Πάρτε µετρήσεις µε το ψυχρόµετρο στις θέσεις : α) Εισόδου του αέρα στη µονάδα T DB,1, T WB,1 β) Μετά την προθέρµανση του T DB,2, T WB,2 γ) Μετά την ύγρανση του T DB,3, T WB,3 δ) Μετά την ψύξη του T DB,4, T WB,4 ε) Μετά την αναθέρµανση του T DB,5, T WB,5 5.Πάρτε µετρήσεις της πίεσης αναρρόφησης Ρ 1, κατάθλιψης Ρ 2, καθώς και της παροχής m o του ψυκτικού µέσου του µηχανήµατος. 6.Με βάση τις παραπάνω µετρήσεις συµπληρώστε τον πίνακα 1. Πίνακας 1 T DB, 1 T WB, 1 T DB,2 T WB,2 T DB,3 T WB,3 T DB,4 T WB,4 T DB,5 T WB,5 P 1 P 2 m c F

23 Με βάση τις µετρήσεις αυτές υπολογίστε : α) Το ποσό της θερµότητας που δίδεται στον αέρα από τις αντιστάσεις προθέρµανσης. β) Το ποσό της υγρασίας και θερµότητας που δίδεται στον αέρα από τη συσκευή ύγρανσης. γ) Το ποσό της θερµότητας και υγρασίας που αφαιρείται από τον αέρα του ατµοποιητή του ψυκτικού µηχανήµατος. δ) Το ποσό της θερµότητας που δίδεται στον αέρα από τις αντιστάσεις αναθέρµανσης. ε) Το ποσό της θερµότητας και υγρασίας που αθροιστικά (µε βάση τα παραπάνω υπολογισθέντα ποσά) δίνονται στον αέρα κατά τη δίοδο του από την πειραµατική συσκευή. στ) Το ποσό της θερµότητας και υγρασίας που δίνεται στον αέρα µε βάση την αρχική και τελική θερµοκρασία του. ζ) Το συντελεστή BF του ψυκτικού µηχανήµατος καθώς επίσης και της πειραµατικής συσκευής. η) Το ποσό της θερµότητας που απάγεται από το νερό ψύξης του συµπυκνωτή του ψυκτικού µηχανήµατος της πειραµατικής συσκευής. 8. θεωρείστε : Βαθµό απόδοσης συναλλαγής θερµότητας µεταξύ στοιχείου ψύξης και αέρα καθώς και συµπυκνωτή και νερού ψύξης 0,95. Οτι δεν υπάρχει υπόψυξη.

24 5-23 ΣΥΜΒΟΛΙΣΜΟΙ ΚΑΙ ΜΟΝΑ ΕΣ T DB : T WB : Θερµοκρασία ξηρού βολβού (K, 0 C, 0 F). Θερµοκρασία υγρού βολβού (K, 0 C, 0 F). W : Περιεκτικότητα σε υγρασία (Kg(H 2 O)/Kg(da), (LB(H 2 O)/L da). Q S : Αισθητή θερµότητα υγρού αέρα (Kj/Kgda, Kcal/Kgda, BTU/LBda). Q L : BTU/da). Λανθάνουσα θερµότητα υγρού αέρα (Kj/Kg da,kcal/kgda, Q T : Συνολική θερµότητα υγρού αέρα (Kj/Kgda, Kcal/Kgda, BTU/LBda). Φ : Σχετική υγρασία. T dp : Θερµοκρασία σηµείου δρόσου (K, 0 C, 0 F). U : Ειδικός όγκος αέρα (m 3 / Kg(DA), (FT 3 / LB(DA)). ESHF : Ενεργός συντελεστής αισθητής θερµότητας RSHF : Συντελεστής αισθητής θερµότητας χώρου GSHF : Συντελεστής αισθητής θερµότητας µηχανήµατος BF : Συντελεστής παράκαµψης