Міністерство освіти і науки України

Національний університет харчових технологій

кафедра

теплоенергетики та

холодильної техніки

Лабораторна робота № 3 з дисципліни «Кондиціювання повітря»

Тема: «Дослідження роботи автономно-місцевого кондиціонера ”Daikin” у режимі нагрівання повітря»

Виконав:

студент групи Ен-4-4

Кліндух О. М.

Перевірив:

ст.в. Бурлака В.І.

Київ 2012

Мета роботи – вивчення закономірностей зміни параметрів вологого повітря в процесі його нагрівання; визначення коефіціента теплопередачі оребреного повітропідігрівника з плоскими суцільними ребраи.

3.1. Завдання на виконання роботи

1. Визначити параметри повітря і води до і після повітропідігрівника.

2. Визначити швидкості повітря і води та розрахувати їх кількості.

3. Скласти тепловий баланс повітропідігрівника.

4. Побудувати процес нагрівання повітря в І–d-діаграмі та виконати його розрахунок.

5. Розрахувати коефіцієнт теплопередачі k повітропідігрівника за емпіричним рівнянням через масову швидкість повітря і швидкість води, та порівняти результат зі значенням k, отриманим за рівнянням теплопередачі.

3.2. Основні теоретичні відомості

Для нагрівання повітря в кондиціонерах використовують калорифери зі спірально навивним або пластинчастим оребренням труб.

Як теплоносій здебільшого використовують гарячу воду. В автономних кондиціонерах нагрівання повітря відбувається у електрокалориферах.

Процес нагрівання повітря у І-d-діаграмі (рис. 3.1) зображують прямою лінією, що з'єднує точки, які визначають початковий 1 і кінцевий 2 стани повітря. Лінія іде по й = сопзі;, тому що при підігріванні повітря його вологовміст не змінюється. Точки 1 і 2 на І — й-діаграмі знаходять за температурою і і відносною вологістю повітря ф , які отримують під час досліду.

Кількість теплоти для нагрівання повітря, кВт, за І-d-діаграмою визначають за формулою.

Q_п = G_п (і^п₂- і^п₁) (3.1)

де Q_п — кількість повітря, кг/с; і^п₂, і^л₁ — відповідно кінцева і початкова ентальпії повітря, кДж/кг.

Цю кількість теплоти можна визначити за рівнянням теплового балансу. Кількість теплоти, яку віддає вода у процесі охолодження у повітропідігрівнику, іде на нагрівання повітря: Q_п = G_в, кВт:

Q_в= G_в ρс(t^в₁- t^в₂₎, (3.2)

де С_в — кількість води, що проходить через повітропідігрівник, м³/с; с — питома теплоємність води, кДж/(кг·К); t^в₁, t^в₂ — відповідно температури води до і після повітропідігрівника, °С; р — густина води, кг/м³.

Коефіцієнт теплопередачі повітропідігрівника можна визначити за рівнянням теплопередачі, Вт/(м²·К),

(3.3)

де Q_п — кількість теплоти, що витрачається на нагрівання повітря, Вт; F - поверхня нагріву повітропідігрівника, м²,

F =Fтр + Fреб , (3.4)

де F_тр — зовнішня поверхня труб, що безпосередньо бере участь у теплообміні, м²; F_реб — поверхня ребер, м².

F_тр=πd₃n_тz(l_т – δ_рn_р),

Fреб=h_рl_рn_р - n_тzn_р,

де F_тр — зовнішній діаметр труб, м; n_т — кількість труб у ряду, шт.; z — кількість рядів труб за ходом повітря, шт.; 1_т — довжина труб, м; h_р,1_р — відповідно висота і довжина ребра, м; n_р — кількість ребер, шт.; δ_р— товщина ребра, м; Δt — корисна різниця температур, °С,

Δt =

де , — відповідно початкова і кінцева температури води, °С; , —відповідно початкова і кінцева температури повітря, °С.

Коефіцієнт теплопередачі повітропідігрівник, віднесений до зовнішньої поверхні К₃, Вт/(м²·К), визначають за емпіричною формулою

К₃= 28,8(vρ)ⁿw^m.

Для трубчасто-ребристого повітропідігрівника з пластинчастими ребрами К₃ дорівнює, Вт/(м²·К):

К₃=28,8(vρ)^0,517w^0,133, (3.5)

де w— масова швидкість повітря, кг/ (м²·с); ρ — густина сухого повітря, кг/м³; v — швидкість повітря, м/с; w — швидкість води в трубах:

v = , (3.6)

де G_п — продуктивність кондиціонера, м³/с; fⁿ_ж — живий переріз повітро-підігрівника, через який рухається повітря, м².

fⁿ_ж = l_тl_р – (d₃n_т­­l_т) – (δ_рn_рl_р)

де n_т, 1_т, d₃ — відповідно кількість труб у ряду, шт., їх довжина та зовнішній діаметр, м; n_р, l_р, δ_р — відповідно кількість ребер, шт., їх довжина та товщина, м.

Продуктивність кондиціонера — витрата повітря через повітро- підігрівник, кг/с, визначають за формулою

G_п = fvρ (3.7)

де v – швидкість повітря, м/с, визначають ареометром і пневмометричною трубкою; ρ — густина сухого повітря, кг/м³; f — живий переріз вихідного повітропроводу, де визначається швидкість повітря, м²:

f = АВ,

де А — довжина повітропроводу, м; В — ширина повітропроводу, м;

Швидкість води в трубках повітропідігрівника w, м/с, визначають за формулою

w = (3.8)

де G_в — витрата води через повітропідігрівник, визначається за лічильником води за відповідний проміжок часу; м³/с; — живий переріз для протікання води, м².

де d_в — внутрішній діаметр труби повітропідігрівника, м.