Obieg Chłodniczy Chłodziarka PDF

Preview

Summary

Obieg Chłodniczy Chłodziarka...

Description

6. CEL ĆWICZENIA Trzy zasadnicze cele ćwiczenia to: (1) poznanie zasady działania chłodziarki sprężarkowej, (2) zobrazowanie lewobieżnego obiegu chłodniczego (Lindego, suchego) na wykresie termodynamicznym czynnika chłodniczego (R22), (3) wyznaczenie współczynnika wydajności chłodniczej badanego urządzenia chłodniczego. Aby zobrazować obieg chłodniczy (Lindego, suchy) na podstawie wartości ciśnienia i temperatury mierzonych na stanowisku badawczym wprowadzono niżej przedstawione założenia upraszczające. Z1. Temperatura w parowniku, to, jest stała, równa temperaturze parowania czynnika chłodniczego R22. Temperaturę to można wyznaczyć z wykresu termodynamicznego lub odpowiedniej tabeli (np. tabeli 2) dla ciśnienia wskazywanego przez manometr niskiego ciśnienia, po przeliczeniu na ciśnienie bezwzględne (po = pniskie+ 1 [bar]). Z2. Temperatura w skraplaczu, tk, jest stała, równa temperaturze skraplania czynnika chłodniczego R22, którą można wyznaczyć z wykresu termodynamicznego dla ciśnienia wskazywanego przez manometr wysokiego ciśnienia, po przeliczeniu na ciśnienie bezwzględne (pk = pwysokie+ 1 [bar]). Z3. Czynnik chłodniczy zasysany przez sprężarkę jest parą nasycona suchą (stopień suchości X=1). Z4. Entropia czynnika chłodniczego (ziębnika) w procesie sprężania nie ulega zmianie (s1-2 = const). Z5. Temperatura pary opuszczającej sprężarkę jest w przybliżeniu równa mierzonej temperaturze t2~. Czujnik temperaturyt2~ umieszczono rurce miedzianej, wewnątrz której płynie czynnik chłodniczy opuszczający sprężarkę. Z6. Czynnik chłodniczy opuszczający skraplacz jest cieczą wrzącą (parą mokrą o stopniu suchości X=0). Z7. Ciśnienie pary czynnika chłodniczego w rurce łączącej sprężarkę ze skraplaczem, w skraplaczu i w rurce łączącej skraplacz z elementem rozprężnym posiada w przybliżeniu stałą wartość, wskazywaną przez manometr wysokiego ciśnienia. Z8. Entalpia czynnika chłodniczego w procesie rozprężania na kapilarze rozprężnej nie ulega zmianie (i3-4 =const).

7. WYKONANIE ĆWICZENIA 1. Zapoznać się ze stanowiskiem laboratoryjnym. 2. Obserwować pracę chłodziarki sprężarkowej przez 30 min wypełniając poniższą tabelę (proszę zwrócić uwagę, że ciśnienia p0 i pk posiadają wartości ciśnienia bezwzględnego – patrz założenia Z1 i Z2 w poprzedniej części opracowania).

9

Tabela 1. Manometr Czas min

pniskie

po

[bar]

[bar]

Tabela 2

to [°C]

Manometr

to~

pwysokie

pk

[°C]

[bar]

[bar]

Tabela 2

tk [°C]

tk~

Temp. po sprężeniu

[°C]

t2~ [°C]

0 10 20 30

3. Wykreślić obieg chłodniczy (Lindego, suchy) na wykresie termodynamicznym czynnika chłodniczego (ziębnika) R22 – wykorzystać zaobserwowane wartości ciśnienia i temperatury dla 20 i 30 min obserwacji oraz założenia Z1-Z8 zamieszczone w poprzedniej części opracowania. Oznaczenie charakterystycznych punktów obiegu 1–4 na wykresie termodynamicznym czynnika chłodniczego R22 (p-i) powinno być zgodne z punktami 1–4 zaznaczonymi na schemacie stanowiska laboratoryjnego. 4. Wyznaczyć wartość współczynnika wydajności chłodniczej (ε lub COP) badanego urządzenia chłodniczego. 8. SPRAWOZDANIE (odręcznie) 8.1. Wstęp teoretyczny, w tym: (a) zasada działania chłodziarki sprężarkowej, (b) wyznaczanie współczynnika wydajności chłodniczej (ozn. ε lub COP) zobrazowane rysunkiem z widocznymi istotnymi różnicami entalpii właściwej i [kJ/kg]. 8.2. Schemat i opis stanowiska laboratoryjnego. 8.3. Obieg chłodniczy (Lindego, suchy) na wykresie termodynamicznym p-i ziębnika R22 z zaznaczonymi różnicami entalpii niezbędnymi do wyznaczenia współczynnika wydajności chłodniczej (ε) i jednostkowego obciążenia cieplnego skraplacza (qk). 8.4. Obliczenia wartości współczynnika wydajności chłodniczej (ε). 9. LITERATURA [1] Bonca Z., Targański W. Badanie chłodziarki sprężarkowej. Materiały dydaktyczne dla studentów Wydziału Mechanicznego Politechniki Gdańskiej. Gdańsk, 2008. [2] Encyklopedia 6-tomowa PWN [3] Gaziński B. (red.). Technika chłodnicza dla praktyków - przechowalnictwo i transport. Systherm Serwis, Poznań 2003. [4] Kowalska H. Termodynamika obiegów chłodniczych. Ćwiczenie nr 10, w: Lenart (red.) Maszynoznawstwo przemysłu spożywczego – ćwiczenia laboratoryjne. Wydawnictwo SGGW, W-wa 2003. [5] Królicki Z. Termodynamiczne podstawy obniżania temperatury. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2006. [6] Ryniecki A. Materiały do wykładu ‘Termodynamika ziębnika w obiegu chłodniczym’, UP, WNoŻiZ, P-ń, 2008. [7] Szargut J. Termodynamika.Wyd. 6. PWN, W-wa 1998. [8] Targański W. i inni. Chłodnictwo, Klimatyzacja, Wentylacja – Słownik. Wyd. MASTA, Gdańsk, 2002. [9] Ullrich H.J.: Technika chłodnicza – Poradnik. Tom I i II. Wyd. MASTA, Gdańsk, 1998, 1999.

10

Rys. 6. Wykres termodynamiczny czynnika chłodniczego (ziębnika) R22

11

Tabela 2. Właściwości termodynamiczne czynnika chłodniczego (ziębnika) R22. p [bar] 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 2,20 2,40 2,60 2,80 3,00 3,20 3,40 3,60 3,80 4,00 4,20 4,40 4,60 4,80 5,00 5,20 5,40 5,60 5,80 6,00 6,20 6,40 6,60 6,80 7,00 7,20 7,40 7,60 7,80 8,00 8,20 8,40

t [ C] -41,02 -37,13 -33,66 -30,56 -27,75 -25,17 -22,78 -20,56 -18,48 -16,51 -14,65 -12,88 -11,20 -9,58 -8,04 -6,55 -5,13 -3,75 -2,41 -1,13 0,12 1,34 2,51 3,66 4,77 5,86 6,92 7,95 8,96 9,95 10,92 11,86 12,79 13,70 14,59 15,46 16,32 17,16 0

v’ [dm3/kg] 0,709 0,715 0,720 0,725 0,730 0,734 0,738 0,742 0,745 0,749 0,752 0,755 0,758 0,761 0,764 0,767 0,770 0,773 0,775 0,778 0,781 0,783 0,786 0,788 0,790 0,793 0,795 0,797 0,800 0,802 0,804 0,806 0,809 0,811 0,813 0,815 0,817 0,819

v” [dm3/kg] 214,96 181,27 156,90 138,42 123,92 112,22 102,57 94,48 87,59 81,64 76,47 71,91 67,87 64,27 61,03 58,10 55,44 53,02 50,79 48,75 46,86 45,11 43,49 41,98 40,57 39,25 38,01 36,84 35,75 34,71 33,73 32,81 31,93 31,10 30,30 29,55 28,83 28,15

i’ [kJ/kg] 153,78 158,05 161,80 165,18 168,27 171,12 173,77 176,26 178,60 180,83 182,95 184,97 186,91 188,77 190,56 192,29 193,96 195,58 197,14 198,67 200,15 201,58 202,99 204,35 205,69 206,99 208,27 209,51 210,74 211,93 213,10 214,25 215,38 216,49 217,58 218,65 219,70 220,74

12

i” [kJ/kg] 387,67 389,48 391,05 392,43 393,67 394,79 395,81 396,76 397,63 398,45 399,22 399,93 400,61 401,25 401,86 402,44 402,99 403,51 404,02 404,50 404,96 405,40 405,82 406,23 406,63 407,01 407,37 407,73 408,07 408,40 408,72 409,03 409,33 409,62 409,90 410,18 410,44 410,70

s’ [kJ/kg·K] 0,8180 0,8362 0,8520 0,8660 0,8786 0,8901 0,9007 0,9105 0,9197 0,9284 0,9366 0,9443 0,9517 0,9587 0,9654 0,9719 0,9781 0,9840 0,9898 0,9953 1,0007 1,0059 1,0109 1,0158 1,0206 1,0252 1,0297 1,0341 1,0384 1,0426 1,0466 1,0506 1,0545 1,0583 1,0621 1,0657 1,0693 1,0728

s” [kJ/kg·K] 1,8259 1,8168 1,8092 1,8027 1,7971 1,7920 1,7875 1,7835 1,7798 1,7763 1,7732 1,7702 1,7675 1,7649 1,7624 1,7601 1,7580 1,7559 1,7539 1,7520 1,7502 1,7484 1,7468 1,7452 1,7436 1,7421 1,7406 1,7392 1,7379 1,7366 1,7353 1,7340 1,7328 1,7316 1,7305 1,7293 1,7282 1,7271

Tabela 2 c.d. Właściwości termodynamiczne czynnika chłodniczego (ziębnika) R22 p [bar] 8,60 8,80 9,00 9,20 9,40 9,60 9,80 10,00 10,20 10,40 10,60 10,80 11,00 11,20 11,40 11,60 11,80 12,00 12,20 12,40 12,60 12,80 13,00 13,20 13,40 13,60 13,80 14,00 14,20 14,40 14,60 14,80 15,00

t [ C] 17,99 18,80 19,60 20,39 21,16 21,92 22,67 23,41 24,14 24,86 25,57 26,26 26,95 27,63 28,30 28,96 29,62 30,26 30,90 31,53 32,15 32,76 33,37 33,97 34,57 35,15 35,73 36,31 36,88 37,44 38,00 38,55 39,10 0

v’ [dm3/kg] 0,821 0,823 0,825 0,827 0,829 0,831 0,833 0,835 0,837 0,839 0,841 0,843 0,845 0,847 0,849 0,851 0,853 0,855 0,857 0,859 0,861 0,862 0,864 0,866 0,868 0,870 0,872 0,874 0,876 0,877 0,879 0,881 0,883

v” [dm3/kg] 27,49 26,86 26,26 25,69 25,14 24,61 24,10 23,61 23,14 22,69 22,25 21,83 21,42 21,03 20,65 20,28 19,92 19,58 19,25 18,92 18,61 18,31 18,01 17,73 17,45 17,18 16,91 16,66 16,41 16,17 15,93 15,70 15,48

i’ [kJ/kg] 221,76 222,76 223,75 224,72 225,68 226,62 227,56 228,48 229,39 230,28 231,17 232,04 232,91 233,76 234,61 235,44 236,27 237,08 237,89 238,69 239,49 240,27 241,05 241,82 242,58 243,33 244,08 244,83 245,56 246,29 247,02 247,73 248,45

13

i” [kJ/kg] 410,95 411,19 411,42 411,65 411,88 412,09 412,30 412,50 412,70 412,90 413,08 413,27 413,44 413,61 413,78 413,94 414,10 414,26 414,41 414,55 414,69 414,83 414,96 415,09 415,22 415,34 415,46 415,57 415,69 415,79 415,90 416,00 416,10

s’ [kJ/kg·K] 1,0763 1,0796 1,0830 1,0862 1,0894 1,0926 1,0957 1,0987 1,1017 1,1047 1,1076 1,1105 1,1133 1,1161 1,1188 1,1215 1,1242 1,1268 1,1295 1,1320 1,1346 1,1371 1,1396 1,1420 1,1444 1,1468 1,1492 1,1515 1,1539 1,1562 1,1584 1,1607 1,1629

s” [kJ/kg·K] 1,7261 1,7251 1,7240 1,7231 1,7221 1,7211 1,7202 1,7193 1,7184 1,7175 1,7166 1,7157 1,7149 1,7140 1,7132 1,7124 1,7116 1,7108 1,7100 1,7092 1,7085 1,7077 1,7069 1,7062 1,7055 1,7047 1,7040 1,7033 1,7026 1,7019 1,7012 1,7005 1,6998...