Как правильно замерять вентиляцию анемометром

Для измерения избыточных давлений Н, применяется микроманометр типа ММН (микроманометр многопредельный) – рис. 13.

Микроманометр состоит из металлического корпуса 3, цилиндрической неподвижной металлической чашки 5 с вертикальной осью, поворотной стеклянной трубки 7 со шкалой, которая закреплена на рамке и может поворачиваться относительно оси корпуса на угол, а от 10 до 90°. Геометрическая ось вращения трубки совпадает с нулевым делением шкалы.

Положение рамки с трубкой 7 фиксируется в определенном положении на скобе 1 фиксатором. Корпус микроманометра устанавливается на трех опорах, из которых правая опора является неподвижной, а левые опоры – винты – позволяют установить прибор в горизонтальном положении по уровням 2, вмонтированным в плиту корпуса.

Нижний конец измерительной трубки 7 соединен с чашкой резиновой трубкой 6. Спирт заливают в чашку 5 через специальное отверстие, закрытое пробкой 8. Для установки мениска спирта в трубке на нуль шкалы имеется регулятор уровня. При вращении винта регулятора по часовой стрелке происходит вытеснение спирта из чашки в трубку и увеличение его уровня в чашке и трубке.

Рис. 13. Микроманометр ММН с неподвижным резервуаром:

1 – скоба; 2 – уровни; 3 – станина; 4 – диск; 5 – цилиндрический сосуд;

6 – трубка; 7 – трубка стеклянная; 8 – винт; 9 – кран переключения;

10,11 – ниппеля; 12 – резиновая трубка.

В крышку чашки вмонтирован трехходовой кран 9, в корпусе крана имеются три штуцера (рис. 14).

Рис. 14. Схема включения трехходового крана:

слева – при контроле нуля; справа – при измерении давления.

Штуцер 10 («плюс») служит для подвода давления к чашке, штуцер 11 («минус») предназначен для приема давления и передачи его на спирт в трубке, посредством третьего штуцера, соединенного постоянно резиновой трубкой 12 с верхним концом измерительной стеклянной трубки 7. В корпусе крана имеется отверстие «нуль», через которое атмосферное давление передается в чашку и трубку, когда ручка крана 9 повернута против часовой стрелки до упора. Это положение крана применяется при установке мениска спирта в трубке против нулевого деления шкалы. При этом измерительные штуцеры чашки («плюс») и трубки («минус») отключаются.

Схема включения трехходового крана при настройке нуля показана на рис. 15 слева. После установки мениска на нуль шкалы с помощью регулятора уровня ручку крана 9 поворачивают по часовой стрелке до упора для измерения давления. Трехходовой кран занимает положение, показанное на рис. 15 справа. При этом отверстие «нуль» в корпусе крана перекрывается и отключает прибор от атмосферы. Соединяя верхний конец измерительной трубки 7 с «минусом» штуцера. Штуцер 10 («плюс») соединяется с чашкой, штуцер 11 («минус») соединяется посредством кольцевой выточки в пробке крана со штуцером стеклянной трубки. Коэффициент прибора при измерении давлений указан на скобе около фиксатора 1 – k.

Микроманометр типа ММН имеет следующую техническую характеристику:

1. длина шкалы 250 мм;

2. пределы измерения: максимальный – до 200 мм вод. ст. (первый минимальный предел при коэффициенте прибора k = 0,2 – до 50 мм вод. ст., второй предел при k = 0,3 – до 75 мм вод. ст., третий предел при k = 0,4 –до 100 мм вод. ст., четвертый предел при k = 0,6 – до 150 мм вод. ст. пятый предел при k = 0,8 – до 200 мм вод. ст. При этих пределах цена 1 мм шкалы соответствует давлению в 0,2; 0,3; 0,4; 0,6 и 0,8 мм вод. ст);

3. заполнитель – этиловый спирт с удельным весом 0,8095 Г/см³;

4. погрешность измерения не превышает 0,5 – 1,0 % от верхнего предела измерения;

5. допустимое давление при проверке герметичности чашки и трубки прибора – до 2000 мм вод. ст.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Порядок работы с чашечным анемометром.

Записать начальное показание N_н шкалы счетчика анемометра при выключенных стрелках.

Установить прибор в воздушный поток так, чтобы ось была перпендикулярна направлению движения воздуха.

Включить одновременно секундомер и стрелки анемометра.

Через промежуток времени t = 60 – 120 сек выключить секундомер и стрелки анемометра.

Записать конечное показание N₂ шкалы счетчика анемометра.

Определяется по формуле 12 число делений n, приходящихся на 1 с.

(12)

где t – длительность работы анемометра.

Скорость движения воздуха w_ср (м/с) определяется по зависимости w_ср = f (n), (прил. 4) полученной при тарировке.

Установить прибор на устойчивом столе.

Отрегулировать горизонтальное положение корпуса прибора винтами по уровням 2 (рис. 13). Вначале рекомендуется вращать винт 2 и устанавливать первый уровень 16, а затем вращать винт 5 и устанавливать второй уровень, расположенный перпендикулярно первому.

Установить рамку с измерительной трубкой на максимальный предел измерения k = 0,8, чтобы при замерах неизвестного давления не произошло переливания спирта через верхний конец измерительной трубки.

1. Повернуть ручку трехходового крана против часовой стрелки на «нуль».

Проверить наличие спирта в чашке по мениску в трубке около нулевого деления. Если спирт не залит или не приближается к нулевому делению шкалы, отвернуть пробку, залить или долить спирт в таком количестве, чтобы уровень спирта в трубке был около нуля. Завернуть пробку 13 до отказа.

Вращением винта регулятора уровня установить мениск спирта в трубке на нуль шкалы.

2. Повернуть ручку трехходового крана по часовой стрелке до упора.

К «плюсу» штуцера трехходового крана микроманометра подключен резиновый шланг с пневмометрической трубкой для измерения полного давления. Эта трубка предназначена для измерения полного давления, имеет полусферическую головку обтекаемой формы с центральным отверстием диаметром не более 0,3 d, где d – наружный диаметр трубки.

Конец трубки предназначенной для измерения статического давления, заострен в форме клина с углом не более 10^о, чтобы устранить завихрения воздушного потока при обтекании и повысить точность измерений. Эта трубка с помощью резинового шланга соединена с «минусом» трехходового крана.

Перед началом замеров проверить герметичность соединений: осторожно вдувая воздух в отверстие пневмометрической трубки, поднять спиртовой столбик в микроманометре на 70 – 100 мм, а затем плотно зажать отверстие трубки. Если при этом уровень спирта опускается, значит, в системе есть неплотности. Необходимо уплотнить места соединений резиновых шлангов со штуцерами микроманометра и пневмометрической трубки и добиться, чтобы столбик спирта оставался неподвижным при проверке на герметичность.

Если уровень спирта в трубке при k = 0,8 поднимается незначительно, следует уменьшить угол наклона трубки до k = 0,6 или k = 0,2, в зависимости от максимальной величины измеряемого давления.

Установив минимально возможное положение угла наклона шкалы, повернуть трехходовой кран к правому упору, окончательно откорректировать нуль шкалы, предварительно проверив положение прибора по уровням, а затем приступить к замерам давления.

Во всасывающем и нагнетательном воздуховодах динамическое скоростное давление измеряется одинаково. Пневмометрическая трубка, подключенная к плюсу чашки микроманометра измеряет полное (общее) давление в воздуховоде, а трубка, подключенная к «минусу» чашки соединена с концом стеклянной трубки, измеряет статическое давление. Таким образом, показания столбика спирта в измерительной стеклянной трубке есть результат алгебраического сложения двух давлений – общего и статического и, по определению, есть скоростное (динамическое) давление.

Давление Р (Па), измеряемое микроманометром, определяется зависимостью:

= (13)

где – разность уровня мениска по шкале прибора, мм;

– тарировочный коэффициент;

– угол наклона измерительной трубки прибора;

– плотность спирта при 20 ⁰С.

Если принять произведение , то

(14)

где – постоянный множитель прибора.

Значение величины К наносятся на стойке прибора.

Результаты измерений и расчетов заносят в таблицу 5.

Динамическое давление определяется за счет скорости потока воздуха соотношением. Вытекающим из уравнения Бернулли:

, (15)

Следовательно, скорость воздуха

, (16)

где – динамическое давление, Па;

– плотность воздуха, кг/м³.

Для облегчения расчетов можно пользоваться номограммой (рис. 16). Соединяя линейкой среднюю скорость на левой (первой) вертикали с диаметром воздуховода на третьей вертикали, находят расход воздуха на правой (пятой) вертикали.

Рис. 16. Номограмма для расчета вентиляционных воздуховодов.

Таблица 5. Результаты замеров в прямоугольном или круглом воздуховодах

при F=…, м²; Т=…, К; r_ж =…, кг/м³; a=…, °; К=…

ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ

Отчет должен содержать: цель работы, расчеты скорости и расходов воздуха по соответствующим формулам.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Способы и приборы для измерения скоростей воздуха.

2. Устройство анемометра.

3. В каких диапазонах скоростей используются анемометры различных типов?

4. Что называется избыточным давлением?

5. Может ли быть избыточное давление отрицательным?

6. Понятие о статическом, скоростном и общем давлениях. Как они определяются и измеряются?

7. Назначение и устройство микроманометра ММН.

8. Как устанавливается нуль шкалы в измерительной трубке?

9. Устройство и работа трехходового крана?

10. Какие давления измеряются с помощью микроманометра ММН и как?

11. Как определить расход воздуха в воздуховоде с использованием ММН.

Увлажнение воздуха

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью работы является изучение конструкции кондиционера и оросительной (форсуночной) камеры, форсунок, систем подачи воды и воздуха в оросительную камеру; изучение конструкции и работы различных типов каплеотделителей, устройства подачи свежей воды в оросительную камеру.

В результате проведения работы должны быть закреплены знания процессов изменения состояния воздуха и приборов для измерения параметров состояния воздуха при обработке его в кондиционере, анализа действительных процессов обработки воздуха с помощью диаграммы d-i с определением основных показателей эффективности работы оросительной камеры.

Набор аппаратов для обработки воздуха в лабораторной установке (рис. 17) соответствует промышленным кондиционерам. Обработка воздуха в лабораторной установке производится по замкнутому рециркуляционному циклу. Воздух вентилятором 1 всасывается из помещения лаборатории. Обработанный воздух из установки выбрасывается в объем помещения лаборатории. Свежая вода в поддон 6 оросительной камеры добавляется через специальную воронку.

Обрабатываемый воздух через все элементы УКВ циркулирует под напором вентилятора 1. В данной лабораторной работе используется только оросительная камера 4. Вода из поддона 6 через фильтр 7 забирается насосом 9 и подается в два ряда форсунок 5. Один ряд форсунок распыляет воду по ходу движения воздуха, второй – против. До и после оросительной камеры по ходу движения воздуха установлены каплеотделители (элиминаторы) для исключения увлажнения калорифера и уноса воды из оросительной камеры с обрабатываемым воздухом.

УКВ не имеет устройств для термообработки воды, поэтому при соответствующей продолжительности работы оросительной камеры процесс обработки воздуха приближается к адиабатному при i = const.

Рис. 17. Схема лабораторной УКВ:

1 – вентилятор, 2 – электрокалорифер, 3 – каплеотделитель, 4 – оросительная камера, 5 – форсунки, 6 – поддон,

7 – фильтр, 8 – воздухоохладитель, 9 – насос, 10 – ТРВ,

11 – агрегат ФГК, I – VI – термометры

Производятся следующие измерения:

– расход воздуха с помощью чашечного анемометра;

– расход воды по характеристике насоса;

– температура воздуха в помещении перед и после оросительной камеры с помощью логометра с термометрами сопротивления;

– относительная влажность до и после оросительной камеры с помощью аспирационного психрометра Ассмана.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Перед началом работы изучить устройство УКВ, расположение и правила работы с приборами управления и контроля, расположение термометров и правила пользования логометром. При измерениях относительной влажности и расходов воздуха необходимо пользоваться методическими указаниями к лабораторным работам 1 и 2.

Пустить в работу УКВ для увлажнения воздуха в следующей последовательности:

– включить УКВ в электросеть, убедившись по приборам в наличии напряжений 380 и 220 В для питания соответствующих элементов УКВ;

– включить в работу вентилятор 1 (см. рис. 17);

– включить в работу водяной насос, убедившись в нормальной работе форсунок;

Произвести через 30 – 45 мин работы замеры расходов воздуха и воды, температур и относительных влажностей воздуха.

В результате измерений определяются:

t_cIII – температура “сухого” термометра на входе в камеру увлажнения;

t_cI, t_{м I} – температура “сухого” и “мокрого” термометров воздуха,

входящего в УКВ;

t_cVI – температура “сухого” термометра воздуха, обработанного в УКВ;

t_IV – температура воды в поддоне;

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

G_w – расход воды, подаваемой в форсунки (по работе насоса), кг/с;

J_н – ток, потребляемый электродвигателем насоса, А;

J_вент – ток, потребляемый электродвигателем вентилятора, А;

По данным измерений производится построение процессов обработки (увлажнения) воздуха в диаграмме d-i (рис. 18).

Рис. 18. Процесс увлажнения воздуха

Пользуясь диаграммой d-i влажного воздуха, произвести следующие расчеты:

Массовый расход воздуха, кг/с,

, (17)

где r_в – плотность воздуха, кг/м².

2. Расход воды (испаряющейся) для увлажнения воздуха, кг/с,

g_w = L (d_VI – d_III) (18)

3. Производительность форсунки, кг/с,

g_ф = 0,0327 р_w^0,48 d_w^1,38 (19)

где d_ф =2 мм – диаметр выходного отверстия форсунки,

р_w – давление воды перед форсунками, мПа.

4. Теоретическое количество форсунок , шт.,

n_ф = G_w / g_ф. (20)

5. Коэффициент эффективности оросительной (форсуночной) камеры

(21)

6. Коэффициент орошения

r = G_w / L (22)

7. Расход энергии на работу насоса за время эксперимента, кВт×ч,

(23)

где U_н , J_н – показания вольтметра и амперметра;

t – продолжительность эксперимента, ч.

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

(24)

где U_вент, J_вент – показания вольтметра и амперметра.

9. Удельная стоимость обработки (увлажнения) воздуха (на 1000 м³/ч), руб.

(25)

где С_{эл. эн} – стоимость электроэнергии, руб./(кВт×ч);

С_w – стоимость водопроводной воды, 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 табл. 6.

Таблица 6. Результаты эксперимента по увлажнению воздуха

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Как устроена оросительная (форсуночная) камера?

2. Какие процессы обработки воздуха можно провести в оросительной

камере?

3. Как осуществляется в оросительной камере адиабатный (при i = const) процесс обработки воздуха?

4. Как осуществить в оросительной камере процесс осушения воздуха?

5. От чего зависит коэффициент эффективности оросительной камеры и пределы его изменения?

6. От чего зависит величина коэффициента орошения и каковы пределы его изменения?

7. Типы и устройство форсунок.

8. Назначение и устройство каплеотделителей (элиминаторов).

9. Как регулируется постоянство уровня воды в поддоне оросительной камеры?

10. Как организуется процесс обработки воздуха в оросительной камере, чтобы при дальнейшей его обработке получить заданную относительную влажность?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью работы является изучение конструкции воздухонагревателей, встраиваемых в конструкцию кондиционера процесса нагревания воздуха при проходе через элементы кондиционера и последующего его увлажнении. Увлажнение воздуха изучено в лабораторной работе №3.

В результате проведения работы должны быть закреплены знания по процессу нагревания воздуха, особенностям конструктивного оформления воздухонагревательных элементов кондиционеров.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Перед началом лабораторной работы изучить устройство элементов УКВ, которые будут включаться в работу, а также расположение и правила работы с приборами управления и контроля, расположение термометров и правила пользования логометром.

Схема, устройство лабораторной УКВ изучены в лабораторной работе №3 (см. рис.17). В данной лабораторной работе при обработке воздуха используется электрокалорифер 2. Обрабатываемый воздух всасывается из помещения лаборатории вентилятором 1 и последовательно проходит через электрокалорифер 2, где нагревается. Проходит также последовательно оросительную камеру 4, где происходит увлажнение воздуха с одновременным адиабатическим охлаждением. Обрабатываемый воздух выбрасывается в помещение лаборатории с измененными параметрами воздуха.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Включить УКВ в сеть. Убедиться по приборам в наличии напряжений 380 и 220 В для питания соответствующих элементов УКВ.

Включить в работу вентилятор 1 (см. рис. 17).

Включить в работу электрокалорифер 2.

Спустя 30 мин не менее, включить в работу водяной насос 9 и убедиться в нормальной работе форсунок.

Не мене чем через 30 минут произвести замеры температуры воды и относительной влажности воздуха.

В результате измерений определяются:

t_cI , t_cII, t_cIII, t_cIV, t_cVI – температуры воздуха в помещении, после вентилятора, после калорифера, воды в поддоне оросительной камеры, воздуха на выходе из УКВ соответственно;

j_I, j_VI – относительные влажности воздуха в помещении и на выходе из УКВ;

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

G_w – расход воды, подаваемой в форсунки, кг/с;

J_кал, J_н, J_вент – потребляемый ток электрокалорифером, насосом и электродвигателем вентилятора, А.

По данным измерений производится построение процесса обработки воздуха на диаграмме d-i влажного воздуха (рис. 19).

Рис. 19. Процессы обработки воздуха:

1-2 – подогрев в вентиляторе,

2-3 – подогрев в электрокалорифере,

3-6-увлажнение

Пользуясь диаграммой d-I влажного воздуха, (рис. 19), произвести следующие расчеты:

1. Массовый расход воздуха, кг/с

, (26)

2. Расход воды (испаряющейся) для подачи в поддон камеры, кг/с

g_w = L (d₅-d₁) (27)

3. Полезный удельный расход тепла на нагревание воздуха, кВт

q_кал = L (i₃ – i₂) (28)

4. Расход энергии на работу калорифера за время эксперимента, кВт×ч

N_кал. = U_кал. J_кал. (29)

где t – продолжительность эксперимента.

5. Расход энергии на работу насоса за время эксперимента, кВт×ч

N_н = U_н. J_н. (30)

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

N_вент. = V_вент. cos j (31)

7. Удельная стоимость нагревания воздуха (по расходу энергии) на 1000 м³/ч, руб.

(32)

где С_эл.эн – стоимость электроэнергии, руб.

8. Удельная стоимость нагревания и увлажнения воздуха на 1000 м³/ч

(33)

где С_w – стоимость воды, м³ /руб.

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 отчётную табл. 7.

Таблица 7. Результаты эксперимента

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Как изменяются параметры состояния воздуха при его нагревании?

2. Что собой представляют конструктивно наиболее распространенные калориферы?

3. Что используется в качестве теплоносителей?

4. Что влияет на стоимость обработки воздуха?

5. Как конструктивно калориферы встраиваются в конструкцию стационарного кондиционера?

6. Какой параметр воздуха всегда увеличивается при увлажнении воздуха?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5

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_cI , t_{м I} – температура “сухого” и “мокрого” термометров воздуха,

входящего в УКВ;

t_cII – температура “сухого” термометра воздуха после вентилятора;

t_cV – температура “сухого” термометра на входе в воздухоохладитель 8 (см. рис. 20);

t_cVI , 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

(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:

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

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?

Принцип действия, устройство автономного кондиционера

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью работы является изучение конструкции автономного кондиционера и сплит – системы. Практическое использование и закрепление знаний по построению процессов обработки воздуха в d-I диаграмме влажного воздуха.

В результате проведения работы должны быть закреплены знания по процессам обработки воздуха.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

На примере моноблочного бытового автономного кондиционера оконного исполнения БК-1500, используемого в жилых и общественных помещениях площадью до 25 м² рассматриваются основные узлы системы.

Общий вид бытового кондиционера и сплит-системы на рис. 22.

а б

Рис.22. Кондиционеры:

а – автономный кондиционер; б – сплит-система.

Бытовой автономный кондиционер обеспечивает:

– охлаждение воздуха;

– автоматическое поддержание заданной температуры;

– очистку воздуха от пыли;

– вентиляцию;

– уменьшение влажности воздуха;

– изменение скорости движения и направления воздушного потока.

Все узлы кондиционера смонтированы на металлическом основании. Кожух выполнен из пластмассы, что обеспечивает уменьшение теплоотдачи и поглощает шум работающего агрегата.

Металлической перегородкой, приваренной к основанию, кондиционер разделен на два герметически изолированных отсека: наружный и внутренний (рис. 23).

На перегородке 7 предусмотрено отверстие, перекрываемое заслонкой 3, с помощью которой регулируют приток наружного воздуха (до 15%) в помещение.

Рис. 23. Бытовой кондиционер:

А, Б – внутренний и внешний отсеки;

1 – осевой вентилятор, 2 – электродвигатель вентилятора,

3 – заслонка подачи наружного вентиляционного воздуха,

4 – центробежный вентилятор, 5 – испаритель, 6 – воздушный

фильтр, 7 – теплоизолированная перегородка, 8 – пульт управления,

9- капиллярная трубка, 10 – фильтр-осушитель холодильного агента,

11 – отделитель жидкости, 12 – компрессор, 13 – конденсатор.

Внутренний отсек кондиционера, установленного в оконном проеме, находится внутри помещения, а наружный располагается вне его.

Вентиляторы имеют две скорости вращения вала, что делает возможным регулирование производительность вентиляторов и скорости движения воздуха через испаритель и конденсатор.

Компрессор, конденсатор, осушитель и отделитель жидкости расположены в наружном отсеке, а испаритель – во внутреннем. Компрессор ротационного типа.

Холодильный агрегат – заполнен хладоном-22. Охлажденный воздух поступает в помещение через поворотную решетку.

Осевой вентилятор, расположенный в наружном отсеке, предназначен для охлаждения конденсатора наружным воздухом, засасываемым через жалюзи в боковых стенках кожуха.

Центробежный вентилятор, установленный во внутреннем отсеке, кондиционера, служит для засасывания воздуха из помещения через решетчатую часть декоративной панели и нагнетания охлажденного и очищенного от пыли воздуха в помещение через поворотную решетку.

Электродвигатель вентиляторов включается в работу при пуске компрессора, однако он может быть также включен в работу в режиме вентиляции и при отключенной холодильной машине.

Пульт управления с пуско-защитным устройством предназначается для пуска, остановки и управления работой кондиционера, установления желаемой температуры в помещении и автоматического поддержания ее, а также для обеспечения защиты двигателя компрессора от перегрузки.

На лицевой стороне пульта смонтирована панель с тремя ручками для управления работой кондиционера (ручка переключения режимов, ручка регулятора температуры – ручка термостата, ручка заслонки воздухообмена).

Таблица 10. Характеристики оконных кондиционеров.

Перед пуском кондиционера необходимо проверить наличие воздушного фильтра и открыть поворотную решетку передней панели.

Вставить вилку в розетку. При этом ручка переключателя должна находиться в положении “Выключено”.

Для пуска кондиционера необходимо повернуть ручку переключателя в одно из четырех рабочих положений в соответствии с желаемым режимом: “кондиционирование”, (слабое или сильное), вентиляция (слабая или сильная). В режиме “кондиционирование” осуществляется понижение температуры воздуха в помещении, очистка его от пыли, а также уменьшение влажности.

В режиме “вентиляция” происходит циркуляция и очистка воздуха в помещении без понижения его температуры. При этом при открытой заслонке происходит приток свежего наружного воздуха.

Желаемая температура воздуха в помещении задается поворотом ручки регулятора температуры в одно из следующих положений: “1” и “3” – слабое охлаждение; “6” – нормальное охлаждение; “9” – сильное охлаждение.

Внимание! Запрещено ставить ручку термостата в положение “непрерывно”.

Ручка заслонки воздухообмена при работе в режиме “кондиционирование” должна находиться в положении “закрыто”. Ручку переводят в положение “открыто” для осуществления притока наружного воздуха в помещение при работе кондиционера в режиме “вентиляция”.

Сплит – система.

Устройство данного типа кондиционера (приложение 5): внешний блок – это металлический ящик с вентилятором и соответствующими отверстиями, в котором находится компрессор, капиллярная трубка, вентилятор внешнего блока, а также конденсатор. Еще во внешнем блоке «теплого» кондиционера размещается четырехходовый клапан, который позволяет направить процесс вспять и заставить кондиционер обогревать воздух не снаружи, а внутри. Также во внешнем блоке (рис.24) кондиционера размещается плата управления компрессора. В последнее время получили распространение сплит-системы с генератором кислорода. В этом случае рядом с компрессором размещается мембрана и вакуумный насос кислородного генератора.

Рис. 24. Схема сплит – системы.

Внутренний блок кондиционера бывает разных форм. Самый распространенный – настенный. Бывает также кассетный, канальный, напольный, подпотолочный, колонный, угловой и т.д. Внутренний блок сплит-системы содержит испаритель и вентилятор. Во внутреннем блоке размещается соответствующая электроника.

Вентилятор диагональный и представляет собой полый цилиндр, стенки которого составлены из крыльчатки. Воздух проходит сквозь вентилятор и через диффузор выбрасывается в комнату. Такие вентиляторы при небольших размерах и низком уровне шума позволяют продувать через себя довольно большое количество воздуха.

Испаритель как бы огибает вентилятор. Забор воздуха происходит как с лицевой части настенного блока, так и сверху. При охлаждении воздух происходит конденсация влаги из него. Для отвода конденсата из внутреннего блока под нижними частями испарителя установлены ванночки, из которых вода стекает в дренажную трубку. Чаще всего дренажная трубка выводится на улицу, куда конденсат сливается самотеком. Скорость конденсации воздуха зависит как от мощности кондиционера, так и от влажности в помещении.

Сплит-система не может работать без соединительных коммуникаций. Это две медные трубы для жидкости и газа в теплоизоляции, кабели связи и питания. Обычно все коммуникации при монтаже скрепляются монтажным скотчем в жгут, куда также входит и дренажная трубка. Такой жгут имеет диаметр 4-5 см и может быть уложен в пластиковый короб или замурован в стену.