2.2. Опис лабораторної установки

У ролі лабораторної установки використовується побутовий кондиціонер типа БК – 1500 (рис.  2.1). Кондиціонер складається з двох ізольованих відсіків: внутрішнього (1) і зовнішнього (2). Він встановлюється в стінному отворі так, щоб внутрішній відсік (1) знаходився всередині, а зовнішній (2) – зовні приміщення.

Рис. 2.1 Принципова схема кондиціонера

Між відсіками є перегородка із засувкою (12), яка може закриватися за допомогою заслінки, керованої з пульта кондиціонера. У відсіках кондиціонера розміщений фреоновий холодильний агрегат з компресором (4), внутрішній (7) і зовнішній (13) вентилятори. При включенні кондиціонера відбувається охолоджування випарника (5) і нагрів конденсатора (6) холодильної установки.

Вентилятор (13) забезпечує подачу у внутрішній простір повітря (8), яке, проходячи випарник (5), охолоджується і поступає в приміщення через припливний канал (9). При цьому теплоємність повітря знижується, що призводить до зниження температури і збільшення відносної вологості повітря.

Другий елемент холодильної установки – конденсатор (6) віддає тепло, перенесене в нього за допомогою фреону з внутрішнього відсіку кондиціонера. Відведення тепла від конденсатора (6) у відкриту атмосферу здійснюється за допомогою повітря, поданого вентилятором (13) через радіатор (10) і конденсатора (6), яке викидається в атмосферу через вихідний канал (11).

Таким чином, кондиціонер діє як тепловий насос: він "перекачує" тепло з внутрішнього відсіку в зовнішній, тобто з приміщення у відкриту атмосферу. При зворотній установці кондиціонера він нагріватиме внутрішнє і охолоджуватиме зовнішнє повітря.

При необхідності зовнішнє (свіже) повітря може подаватися в приміщення, минувши охолоджувальну установку, через спеціальний отвір в перегородці, що перекривається засувкою (12). В такому режимі кондиціонер працює як припливна вентиляційна установка.

Управління режимом роботи кондиціонера здійснюється за допомогою ручок, встановлених на його пульті управління: ручкою "вентиляція – кондиціонування" регулюється об'єм кондиціонуючого або вентильованого повітря, ручкою "регулювання температури" регулюється холодопродуктивність кондиціонера і ручкою "заслінка" проводиться відкриття вентиляційного каналу для перекладу роботи кондиціонера в режим вентиляції.

2.3. Хід роботи

1. Провести виміри за допомогою психрометра Ассмана температури повітря в приміщенні по «сухому» t_п.сух.(⁰С) та «вологому» t_п.вл.(⁰С) термометрам.

2. Провести виміри за допомогою психрометра Ассмана температури повітря у вихідному каналі кондиціонера по «сухому» t_к.сух.(⁰С) та «вологому» t_к.вл.(⁰С) термометрам.

3. Провести виміри за допомогою чашкового анемометра швидкість руху повітря у вихідному каналі кондиціонера с_к.(м/с).

4. Провести виміри атмосферного тиску В (мм.рт.ст.) за допомогою барометра.

5. Розрахувати фактичну холодопродуктивність кондиціонера за формулою:

, (кДж/г) (2.1)

де S_к – площа вихідного каналу кондиціонера, приймаємо S_к=0,04 м²;

с_к – швидкість руху повітря у вихідному каналі кондиціонера (м/с);

γ – питома вага повітря при певній температурі повітря в приміщенні, t_п.сух., кг/м³ (табл. 2.1);

Таблиця 2.1

Питома вага повітря залежно від температури

t	γ	t	γ	t	γ	t	γ	t	γ	t	γ
0	1,293	5	1,270	10	1,248	15	1,226	20	1,205	25	1,185
1	1,288	6	1,265	11	1,243	16	1,222	21	1,201	26	1,181
2	1,284	7	1,261	12	1,239	17	1,217	22	1,197	27	1,177
3	1,279	8	1,256	13	1,235	18	1,213	23	1,193	28	1,173
4	1,275	9	1,252	14	1,230	19	1,209	24	1,189	29	1,163

I_п – ентальпія теплоємкості повітря в приміщенні (КДж/кг);

I_к – ентальпія теплоємкості повітря у вихідному каналі кондиціонера (КДж/кг);

I_п=0,24·t_п.сух+(597,3+0,4·t_п.сух)·4,2·10^-3·d_п. (2.2)

I_к=0,24·t_к.сух+(597,3+0,4·t_к.сух)·4,2·10^-3·d_к (2.3)

де d_п., d_к. – вологоємкість повітря в приміщенні та у вихідному каналі кондиціонера відповідно (г/кг):

де А_п. та А_к.– абсолютна вологість повітря в приміщенні і вихідному каналі кондиціонера відповідно (г/м³):

А_п.=f_п.-0,5·(t_п.сух-t_п.вл.)·В/760

А_к.=f_к.-0,5·(t_к.сух-t_к.вл.)·В/760

де В –атмосферний тиск, (мм.рт.ст.);

f_п. та f_к. – максимальна вологість повітря при зміряній температурі t_п.вл та t_к.вл відповідно (г/м³) (табл. 2.2);

Таблиця 2.2

Максимальна вологість повітря при різній температурі.

t ^0C	f	t ^0C	f	t ^0C	f
7	7.51	15	12.79	23	21.07
8	8.04	16	13.63	24	22.38
9	8.61	17	14.53	25	23.76
10	9.21	18	15.48	26	25.91
11	9.84	19	16.48	27	26.74
12	10.52	20	17.54	28	30.04
13	11.23	21	18.65	29	31.04
14	11.99	22	19.83	30	31.82

6. Розрахувати потрібну холодопродуктивність кондиціонера за формулою:

(2.4)

де Q_явн – явне тепло в цеху (КДж/ч), розрахунок надано нижче;

Q_втр – тепловтрати в цеху (КДж/ч), задано за умовами.

Q_явн = W₁ + W₂ + W₃, (2.5)

де W₁ – тепло, що виділяється людьми (КДж/ч):

(2.6)

де q – тепло, що виділяється однією людиною (КДж/г) (табл. 2.3)

Таблиця 2.3

Залежність тепловиділення людини від категорії важкості роботи

Важкість роботи	q при певній температурі повітря, t ^0С
	10 ^0С	15 ^0С	20 ^0С	25 ^0С	30 ^0С
Легка, Iа, Iб	651	567	546	525	504
Середня, IIа, IIб	777	756	735	714	714
Важка, III	1050	1050	1050	1050	1050

N – кількість людей в цеху;

W₂ – тепло, що виділяється устаткуванням (КДж/г):

(2.7)

де P₀ – загальна потужність устаткування в цеху (КВт);

W₃ – тепло, що виділяється нагрітими поверхнями (КДж/г):

(2.8)

де S_o – загальна площа нагрітих поверхонь (м²), задано по варіанту (додаток А.2);

C_k – коефіцієнт конвекції, рівний 1,3;

α – коефіцієнт теплопередачі поверхні, рівний 2,2;

Δt – різниця температур нагрітої поверхні і повітря (⁰С)

;

T_п – абсолютна температура нагрітої поверхні (Т_п=273+t_пов);

T_с – абсолютна температура навколишнього середовища (повітря) по “сухому” термометру (Т_с=273+t_возд).

7. Порівняти потрібну і фактичну холодопродуктивність кондиціонера, зробити висновок про ефективність роботи кондиціонера даного типу.

(2.9)

8. Визначити необхідну кількість кондиціонерів для видалення надлишків тепла:

(2.10)

9. Результати розрахунку та оцінки ефективності роботи кондиціонера оформити по протоколу згідно додатку Б.2.