Лабораторная работа 5 Охлаждение воздуха

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью работы является изучение конструкции воздухоохладителей, встраиваемых в конструкцию кондиционера, процесса охлаждения воздуха при проходе через элементы кондиционера при использовании различных способов охлаждения и хладоносителей (рабочих тел).

В результате проведения работы должны быть закреплены знания по процессу охлаждения воздуха, особенностям конструктивного оформления воздухоохладителей, используемых в кондиционерах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Схема и устройство лабораторной УКВ изучены в лабораторной работе 3 (рис. 17). В данной работе при обработке воздуха используется воздухоохладитель 8. Обрабатываемый воздух всасывается из помещения лаборатории вентилятором 1 и под его напором проходит через элементы кондиционера; из них включается в работу только воздухоохладитель 8. Воздухоохладитель 8 включен в схему холодильной машины с компрессорно-конденсаторным агрегатом ФГК. В холодильной машине используется одноступенчатый регенеративный цикл. Регулирование подачи хладагента R-12 в воздухоохладитель осуществляется терморегулирующим вентилем (ТРВ) 10, установленным на задней стенке УКВ.

Охлажденный в воздухоохладителе воздух выбрасывается в помещение лаборатории.

Перед началом лабораторной работы изучить устройство той части УКВ, которая будет включаться в работу (воздухоохладитель, агрегат ФГК), а также расположение приборов управления и контроля и правила работы с ними.

При измерениях относительной влажности и расхода воздуха необходимо пользоваться методическими указаниями к лабораторным работам 1 и 2.

В процессе выполнения работы производятся измерения следующих параметров (рис. 20):

t_{c I} , t_{м I} - температура "сухого" и "мокрого" термометров воздуха,

входящего в УКВ;

t_{c II} - температура "сухого" термометра воздуха после вентилятора;

t_cV - температура "сухого" термометра на входе в воздухоохладитель 8 (см. рис. 20);

t_{c VI} , t_{м VI} - температура "сухого" и "мокрого" термометров на выходе из воздухоохладителя;

р_o , t_o - давление и температура кипения R-12;

р_к , t_к - давление и температура конденсации R-12;

V_в - расход воздуха, м³/с (с помощью анемометра);

J_вент , J_ФГК - потребляемый ток электродвигателями вентилятора и ФГК, А.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

После ознакомления с методическими указаниями, устройством УКВ и подготовки таблиц запустить в работу УКВ, в следующей последовательности:

- включить УКВ в электросеть и убедиться по приборам в наличии напряжений 380 и 220 В для питания соответствующих элементов УКВ;

- включить в работу вентилятор 1;

- включить в работу ФГК в соответствии с правилами эксплуатации хладоновых установок;

- через 30-45 мин работы УКВ произвести замеры всех указанных выше параметров, внеся их в таблицу измеряемых величин.

По данным измерениям произвести построение процессов обработки воздуха (см. рис. 20).

Рассчитываются следующие величины:

1. Массовый расход воздуха, кг/с,

(34)

где r_в - плотность воздуха на выходе из воздухоохладителя.

2. Коэффициент влаговыпадения

x_н = (35)

3. Средняя температура наружной поверхности воздухоохладителя

(36)

где

где a_н - коэффициент теплоотдачи к наружной поверхности (табл. 8);

К_н - коэффициент теплопередачи, отнесенный к наружной поверхности.

Рис. 20. Процессы обработки воздуха:

1 - 2 - нагрев воздуха в вентиляторе, 2 - 3 - в корпусе кондиционера, 3 - 4 - охлаждение воздуха

Пренебрегая тепловым сопротивлением стенки и загрязнений трубки, определяем коэффициент теплопередачи

к_н = , (37)

где Е_н - коэффициент эффективности ребра,

t_т - температура поверхности труб (t_т » t_о);

a_а - коэффициент теплоотдачи к поверхности трубы со стороны

хладагента;

β- степень оребрения,

F_н - полная наружная поверхность оребрения труб

воздухоохладителей;

F_т - поверхность неоребренной части труб воздухоохладителя.

В воздухоохладителях, где в процессе охлаждения воздуха осуществляется и его осушение, F_н > 0,85 и b = 8 ¸15.

Коэффициент теплоотдачи со стороны хладагента

(38)

где (w_а r_а)=12,4 × - массовая скорость R-12, кг/(м² × с);

Таблица 8. Характеристика воздухоохладителей

Назначение воздхоохла дителей	Хлагент	Толщина слоя инея, мм	Удельный тепловой поток qFн , Вт/м^2	Коэф-ент теплоотдачи aн, Вт/(м^2×К)
Камерное охлаждение	R-717	2	116	25,6
Камерное охлаждение	R-12	2	116	25,6
Автономные кондиционеры	R-22	0	464	58,1

(39)

q_Fн - удельный тепловой поток, отнесенный к наружной поверхности (см. табл. 8);

d_н, d_вн - наружный и внутренний диаметры трубок воздухоохладителей;

А - опытный коэффициент для R-12, определяемый по следующим данным:

To	- 30	- 10	0	+ 10	+ 30
А	3,26	4,02	4,36	4,71	5,66

Практически средняя температура наружной поверхности воздухоохладителя

t_н » t_o + (1 ¸ 3) °C (40)

4. Среднелогарифмическая разность температур в процессе теплообмена (охлаждения) в воздухоохладителе (процесс охлаждения приведен на рис. 21):

(41)

Рис. 21. Диаграмма процесса охлаждения воздуха

5. Расчетная тепловая нагрузка на воздухоохладитель, кВт,

Q_o = L_в (i₃ - i₄) сравнить с паспортной ФГК (42)

Характеристика ФГК:

Холодопроизводительность (t_o = -15 °C, t_к = +30 °C) - 814 Вт (700 ккал/ч).

Зарядка агрегата: R-12 - 2,7 кг;

масло ХФ-12 - 2,7 кг.

Компрессор: тип - хладоновый, герметичный, поршневой, непрямоточный, одноступенчатый;

число цилиндров - 2;

диаметр цилиндров - 36 мм;

ход поршня - 18 мм;

частота вращения - 24 с^-1;

объем, описываемый поршнями - 24 м³/ч.

Электродвигатель компрессора: марка ДГХ - 0,35;

тип - трехфазный, асинхронный с

короткозамкнутым ротором,

встроенный;

частота вращения - 24 с^-1;

мощность - 0,35 кВт;

напряжение - 380 В.

Конденсатор : ребристо-трубный с воздушным охлаждением;

поверхность - 3,8 м².

Ресивер : емкость 1,96 л.

Электродвигатель вентилятора: марка АВ-0012-4;

тип - трехфазный, асинхронный с

короткозамкнутым ротором;

частота вращения - 23,17 с^-1, (1320 об/мин);

мощность - 0,02 кВт;

напряжение - 220/380 В.

Масса агрегата - 60 кг.

6. Расчетная площадь поверхности теплообмена воздухоохладителя, м²,

(сравнить с паспортной ФГК)

7. Количество влаги, выделяющейся из воздуха в процессе его охлаждения (осушения), кг/с,

g_w = L_в (d_V - d_VI) (43)

8. Расход энергии на работу вентилятора за время эксперимента, кВт×ч,

(44)

где t - продолжительность эксперимента, ч;

U_вент - показания вольтметра, В.

9. Расход энергии на работу ФГК за время эксперимента, кВт×ч,

(45)

10. Удельная стоимость охлаждения воздуха (на 1000 м³/ч), руб.,

(46)

где С_эл.эн - стоимость электроэнергии, руб/(кВт×ч);

С_к.к - стоимость канализации конденсата, руб/кг.

ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ

Отчет должен содержать краткое описание УКВ, основные пояснения по порядку проведения эксперимента и расчетам основных параметров. Результаты эксперимента и расчетов заносятся в отчетную таблицу 9.

Таблица 9. Результаты эксперимента по охлаждению воздуха

И з м е р я е м ы е в е л и ч и н ы

tc I

tм I

tc II

tc V

tc VI

tм VI

рo

to

рк

tк

Jвен

JФГК

Рассчитываемые величины (определяемые по диаграмме d-i)

tн

i3

i4

dV

dVI

Lв

Dtср.лог

Qо

Fво

gw

Nвен

NФГК

Cохл.в

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Как устроен воздухоохладитель?

2. Как протекает процесс охлаждения в "сухих" и "мокрых" воздухоохладителях?

3. В каком случае процесс охлаждения происходит без изменения влагосодержания?

4. Как осуществляется удаление конденсата с поверхности воздухоохладителя?

5. Как организуется работа воздухоохладителя, чтобы исключить унос влаги (конденсата) с охлажденным воздухом?