5 Обработка результатов опыта

После окончания эксперимента необходимо усреднить результаты измерений и нанести процессы, протекающие в сушилке на H,d диаграмму (рисунок 9.2).

Рисунок 9.2 Процесс сушки на H,d диаграмме

Точка 0 характеризирует параметры наружного воздуха. Чтобы определить температуру точки росы tр из точки 0 опускаем перпендикуляр до пересечения с =100%, изотерма проходящая через эту точку определяет температуру точки росы. Для нахождения парциального давления пара во влажном воздухе данного состояния из точки 0 опускаем линию d= const, т.е. точки 0 и 1 располагается на линии 0-1.

Разность энтальпии Н₁-Н₀ умноженная на массу сухого воздуха при нагревании его в калорифере определяет тепловой поток

Ф=m_с.в.·(Н₁-Н₀), (9.1)

где

, (9.2)

где m_воды – количество испаренной влаги, кг.

, (9.3)

где m – количество испаренной влаги во время эксперимента, кг

m=m₁-m₂;

 - продолжительность эксперимента, мин;

d₀ и d₂ – соответственно, влагосодержание атмосферного воздуха и воздуха после сушилки, кг/кг с.в.;

Н₁ и Н₀ – соответственно, энтальпия нагретого и атмосферного воздуха, кДж/кг влажного воздуха.

Потери теплового потока в калорифере Ф_пот (кВт) определяются как разность тепловой мощности электрического нагревателя и теплового потока на нагрев воздуха в калорифере

Ф_пот=W-Ф (9.4)

где W – электрическая мощность нагревателя, кВт.

Действительное количество теплоты Q (кДж/кг) затраченное на испарение 1 кг влаги определяется по формуле

Q=3600W/m_1воды (9.5)

В отчете по данной работе необходимо заполнить журналы наблюдений, определить к.п.д. сушилки и построить процессы на кальке.

6 Контрольные вопросы

1 Перечислите основные параметры, определяющие состояние влажного воздуха.

2 Дайте определение абсолютной и относительной влажности воздуха.

3 Расшифруйте термин «влагосодержание» влажного воздуха и укажите единицу его измерения.

4 Как определяется парциальное давление водяных паров при проведении эксперимента.

5 Как определяются парциальное давление сухого воздуха при проведении эксперимента.

6 На диаграмме H,d влажного воздуха изобразите процессы нагрева, сушки и охлаждения воздуха.

ЛАБОРОТОРНАЯ РАБОТА №10

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ БЫТОВОГО КОНДИЦИОНЕРА И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХОЛОДИЛЬНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЕГО ЦИКЛА

1 Цель работы

Кондиционер включает в себя: холодильный агрегат, состоящий из ротационного компрессора 1, конденсатора 2, фильтра-осушителя 14, капиллярной трубки 13, расширителя 15, испарителя 11 и трубопроводов, образующих герметично замкнутую систему. В качестве хладоагента используется “Хладон 22”; из вентиляторов осевого 6 и центробежного 8 с общим электродвигателем 7; пульта управления 12 с шума защитным устройством для регулирования режима работы. Все узлы кондиционера смонтированы на металлическом основании и закрыты пластиковым кожухом 10.

Кондиционер работает следующим образом. Компрессором 1 пары хладона R22 нагнетаются в конденсатор 2, представляющий собой теплообменник, в котором происходит охлаждение хладоагента окружающим воздухом и его конденсация. Окружающий воздух засасывается осевым вентилятором 1 через боковые решетки в стенках корпуса, омывает наружные поверхности конденсатора и нагретый воздух, удаляется в окружающую среду. Затем жидкий хладон R22 проходит через фильтр-осушитель 14, капиллярную трубку 13 и поступает в испаритель 11. В капиллярной трубке проходит дросселирование хладона, вследствие чего давление хладона падает до давления в испарителе 11, а жидкий хладон переходит в влажный насыщенный пар. Хладон охлаждает воздух, омывающий поверхность испарителя 11, который всасывается центробежным вентилятором 8 через щели в испарителе и охлажденный воздух через поворотные решетки подается в помещение. Из испарителя 11 через расширитель 16 пары хладона отсасываются компрессором 11, и цикл повторяется.

Рисунок 10.1 Общее устройство лабораторной установки. 1 - компрессор; 2 – конденсатор; 3 – потенциометр; 4 – переключатель; 5 – термопары; 6 – вентилятор осевой; 7 – электродвигатель; 8 – вентилятор центробежный; 9 –клапан; 10 – кожух; 11 – испаритель; 12 – пульт управления; 13 – трубка капиллярная; 14 – фильтр осушитель; 15 – расширитель.

Таким образом, кондиционер, с одной стороны, нагревает окружающий воздух в конденсаторе, а с другой - охлаждает в испарителе. В зависимости от того, что является конечной целью работы кондиционера(охлаждение воздуха или его нагрев), он может функционировать как холодильная установка или как тепловой насос.

Рассмотрим цикл работы кондиционера в диаграммах р, v и Т, s (рисунок 10.2).

а б

Рисунок 10.2 Диаграммы р, v и Т, s цикла кондиционера.

При адиабатном сжатии 1-2 в компрессоре 1 давление хладоагента повышается от р₁ до р₂, а температура от Т₁ до Т₂. В результате чего влажный насыщенный пар превращается в сухой насыщенный. Сухой насыщенный пар (точка 2) поступает в конденсатор 2, где происходит конденсация пара при р₂=const и Т₂=const. 2-3 - изобарно-изотермический процесс. Из конденсатора выходит жидкий хладон в состоянии насыщения (точка 3). Жидкий хладон при давлении р₂ и температуре Т₂ поступает в капиллярную трубку 14, где дросселируются до давления р₁ и температуры Т₁ (точка 4). Процесс дросселирования является необратимым, поэтому на диаграммах его изображают условно или пунктиром. В испарителе 11 за счет теплоты, отбираемой от воздуха, жидкость, содержащаяся во влажном паре при р₂=const и Т₂=const испаряется и степень сухости пара возрастает. На диаграммах р, v и Т, s изобарно-изотермный процесс 6 испарителя изображается линией 4-1. Из испарителя пары хладона направляется в компрессор и цикл повторяется.

В разных режимах работы установки возможны случаи, когда состояние пара, выходящего из компрессора, может оказаться в области перегрева (рисунок 10.3 а), так и в области насыщения (рисунок 10.3 б).

а б

Рисунок 10.3 Циклы кондиционера в Т,s диаграмме:

а) точка 2 в области перегрева;

б) точка 2 в области насыщения.

Если кондиционер работает с целью нагрева воздуха, т.е. по циклу теплового насоса, то его эффективность оценивается отопительным коэффициентом , представляющим собой отношение количества теплоты Q₁, сообщенного воздуху в конденсаторе 2 к разности Q₁-Q₂, где Q₂ теплота, отведенная от воздуха в испарителе 11.

(10.1)

Если же кондиционер работает с целью охлаждения воздуха, то есть по циклу холодильной установки, то его эффективность оценивается холодильным коэффициентом , представляющим собой отношение Q₁ к Q₁-Q₂

Если числитель выражения 1 представить в виде (Q₁-Q₂)+Q₂, то

(10.2)