Grundläggande kylprocess, teori och praktik

Transkript

1 Kyl & Värmepumptekniker Höstterminen Grundläggande kylprocess, teori och praktik HÄFTE 2 Köldmediediagrammet Lärare: Lars Hjort Lars Hjort

2 Övning på köldmediediagrammet Läs sidan i Praktisk kylteknik. (Läs sidan i Kompendium, handledning och övningsuppgifter inför examinering.) Markera följande tillstånd på köldmediet i diagrammet och på schemat nedan: a. Underkyld vätska b. Blandning mellan vätska och gas c. Överhettad gas (ånga) d. Mättad vätska e. Mättad gas (ånga) Absolut tryck p Kritisk punkt Specifik entalpi h kj / kg KD KK EV TC Lars Hjort

3 Övning 25: Nu ska du lära dig att rita in en kylprocess i ett diagram. Följande värden mättes upp på en kylanläggning: Manometertryck på högtryckssidan = 9 bar Manometertryck på lågtryckssidan = 1 bar Temperatur före kompressor : 0 o C efter kompressor : 65 o C före expansionsventilen: 35 o C Köldmediumet är R 134a Kondenseringstrycket p C = bar (e) Förångningstrycket p o = bar (e) Kondenseringstemperatur t c = o C ( ur tabell ) Förångningstemperatur t o = o C ( ur tabell ) Rita in trycklinjerna i ett diagram (se exempel nedan). Du ska gå in med absoluta trycket. Absolut tryck p p C = 10 p O = 2 Specifik entalpi h kj / kg 75 A

4 Nu ska du lägga in punkt 1 som är före kompressorn. Du vet trycket och temperaturen samt att det är gas. Lägg in punkt 1 i ett diagram ( se exemplet nedan) Absolut tryck p p C = 10 0 o C p o = 2 1 Specifik entalpi h kj / kg Visa läraren! Tag reda på specifika entalpin i punkt 1 genom att dra en lodrät linje genom punkten och sedan läsa av på entalpiskalan. ( Läs av både uppe och nere så blir det riktigare.) Specifika entalpin h 1 = kj/kg 75 B.

5 Nu ska du lägga in punkt 2 som är efter kompressorn. Du vet trycket och temperaturen samt att det är gas. Lägg in punkt 2 i ett diagram ( se exemplet nedan) Absolut tryck p 65 o C p C = 10 2 p o = 2 1 Specifik entalpi h kj / kg Visa läraren! Tag reda på specifika entalpin i punkt 2 genom att dra en lodrät linje genom punkten och sedan läsa av på entalpiskalan. ( Läs av både uppe och nere så blir det riktigare.) Specifika entalpin h 2 = kj/kg 75 C.

6 Nu ska du lägga in punkt 3 som är före expansionsventilen. Du vet trycket och temperaturen samt att det är vätska. Lägg in punkt 3 i ett diagram ( se exemplet nedan) Absolut tryck p p C = o C p o = 2 1 Specifik entalpi h kj / kg Visa läraren! Tag reda på specifika entalpin i punkt 3 genom att dra en lodrät linje genom punkten och sedan läsa av på entalpiskalan. ( Läs av både uppe och nere så blir det riktigare.) Specifika entalpin h 3 = kj/kg 75 D.

7 Nu ska du lägga in punkt 4 som är efter expansionsventilen och före förångaren. Du vet trycket. Det försvinner inte någon energi när köldmediet passerar expansionsventilen. Det innebär att specifika entalpin i punkt 3 och punkt 4 är lika stora. Drag en lodrät linje rakt ner från punkt 3. Där denna linje skär förångningstryckslinjen hittar du punkt 4. Lägg in punkt 4 i ett diagram ( se exemplet nedan) Absolut tryck p p K = p o = Specifik entalpi h kj / kg Visa läraren! Tag reda på specifika entalpin i punkt 4 genom att dra en lodrät linje genom punkten och sedan läsa av på entalpiskalan. ( Läs av både uppe och nere så blir det riktigare.) Specifika entalpin h 4 = kj/kg 75 E.

8 Om man bortser från värmeförluster i rör och komponenter kan man beräkna värmefaktorn och köldfaktorn. Beräkna värmefaktorn om man bortser från värmeförluster i rören. COP v = minskningen av köldmediets specifika entalpin i kondensorn = ökningen köldmediets specifika entalpin i kompressorn COP v = h 2 h 3 COP v =. h 2 h 1 Beräkna köldfaktorn om man bortser från värmeförluster i rören. COP k = ökningen av köldmediets specifika entalpin i förångaren = ökningen köldmediets specifika entalpin i kompressorn COP k = h 1 h 4 COP k =. h 2 h 1 Beräkna överhettningen i förångaren om man från värmeförluster i rören. T ov = t efter förångaren t o T ov =. Beräkna underkylningen i kondensorn om man från värmeförluster i rören. T u = t C t efter kondensorn T u =. 75 F.

9 75 G.

10 Svar på övning 25: Kondenseringstrycket p C = 9 bar (e) 10 Förångningstrycket p o = 1 bar (e) 2 Kondenseringstemperatur t C = +39 o C ( ur tabell ) Förångningstemperatur t o = 10 o C ( ur tabell ) Specifika entalpin h 1 = 400 kj/kg Specifika entalpin h 2 = 447 kj/kg Specifika entalpin h 3 =249 kj/kg Specifika entalpin h 4 =249 kj/kg COP v = COP k = T ov =10 K. T u = 4 K. Lösning: Om man bortser från värmeförluster i rör och komponenter kan man beräkna värmefaktorn och köldfaktorn. Beräkna värmefaktorn om man bortser från värmeförluster i rören. COP v = minskningen av köldmediets specifika entalpin i kondensorn = ökningen köldmediets specifika entalpin i kompressorn COP v = h 2 h = 198 = 4,21 h 2 h Beräkna köldfaktorn om man bortser från värmeförluster i rören. COP k = ökningen av köldmediets specifika entalpin i förångaren = ökningen köldmediets specifika entalpin i kompressorn COP k = h 1 h = 151 = 3,21 h 2 h Beräkna överhettningen i förångaren om man från värmeförluster i rören. T ov = t efter förångaren t o = 0 10 = 10 K T ov = 10 K Beräkna underkylningen i kondensorn om man från värmeförluster i rören. T u = t C t efter kondensorn = 39 = T u =. 75 F

11 Övningsuppgift nr 26 på beräkningar med köldmediediagrammet. Vid en laboration på en luftkonditionsanläggning med köldmediet R134a uppmättes följande värden: Manometern på högtryckssidan visade 8 bar. lågtryckssidan visade1,8 bar o C KK 60 o C 55 o C KD 34 o C 18 o C EV TC o C. 30 o C 33 o C Kylvattenflödet uppmättes till 6 kg per minut. a. Hur stort är kondenseringstrycket? Svar: p c = bar (e) b. Hur stort är förångningstrycket? Svar: p o = bar (e) c. Hur stor är kondenseringstemperaturen? Svar: t c = ( denna temperatur får man ut genom att gå in med absoluta kondenseringstrycket i en tabell för köldmediumet. ) d. Hur stor är förångningstemperaturen? Svar: t o = ( denna temperatur får man ut genom att gå in med absoluta förångningstrycket i en tabell för köldmediumet. ) e. Hur stor är underkylningen i kondensorn? Svar: T u = Tu = tc - tefter kondensorn f. Hur stor är överhettningen i förångaren? Svar: T ov = Tov = tefter förångaren - to 76 A.

12 g. Rita in processen i ett diagram (markera punkterna 1,2,3,4) Gör på samma sätt som i tidigare övningar och följ arbetsgången i övning 25. Om du är osäker fråga mig. Visa läraren! Hur stor är specifika entalpin: h. före kompressorn (punkt 1)? Svar: h 1 = kj/kg i. efter kompressorn (punkt 2)? Svar: h 2 = kj/kg j. före expansionsventilen (punkt 3)? Svar: h 3 = kj/kg k. efter expansionsventilen, före förångaren (punkt 4)? Svar: h 4 = Visa läraren! kj/kg Nu ska du hitta entalpin på några flera ställen i systemet. Detta ska jag gå igenom men du kan fundera och försöka lista ut det själv (se blad 76 C). Markera också punkterna i diagrammet. l. Hur stor är entalpin: före kondensorn Svar: h= kj/kg m. efter kondensorn Svar: h= kj/kg n. efter förångaren Svar: h= kj/kg Visa läraren! Tag reda på följande: o. Entalpiökningen i förångaren : h o = h efter förångaren h 3 Svar: h o = kj/kg p. Entalpiökningen i kompressorn : h w = h 2 h 1 Svar: h w = kj/kg q. Entalpiminskningen i kondensorn : h c = h före kond h efter kond Svar: h c = kj/kg 76 B.

13 Absolut tryck p p C = 9 p o = 2,8 30 o C 60 o 55 o C 10 o C 5 o C Specifik entalpi h kj / kg r. Nu ska du räkna ut köldfaktorn. Köldfaktorn är ett mått på hur effektiv en kylanläggning är, ju högre faktorn är desto bättre är anläggningen. Köldfaktorn kan du räkna ut med följande formel: h o COP k = = h W entalpiökningen i förångaren entalpiökningen i kompressorn Svar: COP k = (köldfaktorn saknar enhet) s. Nu ska du räkna ut värmefaktorn. Värmefaktorn är ett mått på hur effektiv en värmepumpanläggning är, ju högre faktorn är desto bättre är anläggningen. Värmefaktorn kan du räkna ut med följande formel: h c COP v = = h W entalpiminskningen i kondensorn entalpiökningen i kompressorn Svar: COP v = (värmefaktorn saknar enhet) 76 C.

14 t. Beräkna den erhållna värmeeffekten från kondensorn (den effekt som togs upp av kylvattnet). c = q c p T q = kylvattenflödet i kg/s ( uppmättes till 6 kg per minut) c p = specifika värmekapaciteten för vatten 4180 J/kg K T= kylvattnets temperaturhöjning i K (oc) se fig. blad 76 A Svar: c = W u. Beräkna kompressionseffekten. Pw c P W = COP v Svar: P W = v. Beräkna kyleffekten ( förångningseffekten ) o o = P W. COP k Svar: o = w. Beräkna köldmediets massflöde qm i kg/ s (se formler nedan). Köldmedieflödet i kg/s är lika stort överallt i köldmediesystemet Tänk på enheterna! c värmeeffekten från kondensorn q m = = eller h c entalpiminskningen i kondensorn o q m = = h o kyleffekten entalpiökningen i förångaren Svar: q m = 76 D.

15 x. Avläs i diagrammet specifika volymen v 1 före kompressor. (m3/kg) Se exemplet nedan: Svar: v 1 = Absolut tryck p p C = p o = 2,8 10 o C 4 1 linje för v 1 m 3 /kg Specifik entalpi h kj / kg y. Beräkna det insugna volymflödet i kompressorn q v. (m3/s) q v = q m. v 1 Svar: q v = z. Beräkna kompressorns volymetriska verkningsgrad. v Fabrikanten uppger i sina data blad för kompressorn att den teoretiskt suger in 12 m3/h. Det teoretiskt insugna volymflödet kallas geometriskt volymflöde och betecknas q vg. Tänk på enheterna. q v v = q vg å. Avläs i diagrammet ångandelen efter expansionsventilen (punkt 4 ) x Svar: x = 76 E.

16 Svar: Övningsuppg 26 a. pc= 8 bar (e), 9 b. po= 1,8 bar (e), 2,8 c. tc = 36 o C d. to = 1 o C e. Tu = 3 K f. Tov = 6 K h. h1= 407 (406) kj/kg i. i. h2 = 444 (443) kj/kg j. h3= 241 (242) kj/kg k. h4= 241 (242) kj/kg t. c = 6688 W å.. x= ca 0,22 = 22% Lars Hjort F.

17