1. Wstêp. 2. Parownik MOC CIEPLNA WYMIENNIKÓW GÓRNICZEJ SPRÊ ARKOWEJ CH ODZIARKI POWIETRZA** Bernard Nowak*, Krzysztof Filek*

Podobne dokumenty
CH ODZENIE POWIETRZA W WYROBISKACH CH ODZIARK SPRÊ ARKOW O DZIA ANIU BEZPOŒREDNIM**

ANALIZA PRACY GÓRNICZEJ CH ODZIARKI POWIETRZA POŒREDNIEGO DZIA ANIA Z WEWNÊTRZNYM WYMIENNIKIEM CIEP A**

ANALIZA WP YWU WEWNÊTRZNEGO WYMIENNIKA CIEP A NA MOC CIEPLN GÓRNICZYCH CH ODZIAREK POWIETRZA**

EKSPERYMENTALNE BADANIA PRACY GÓRNICZYCH SPRÊ ARKOWYCH CH ODZIAREK POWIETRZA WSPÓ PRACUJ CYCH Z WYPARNYMI CH ODNICAMI WODY***

Czynniki syntetyczne Ch³odziwa

Krzysztof Filek*, Waldemar Franczuk**, Piotr uska***, Bernard Nowak*, Janusz Roszkowski*

ZMIANA PARAMETRÓW TERMODYNAMICZNYCH POWIETRZA W PAROWNIKU CHŁODZIARKI GÓRNICZEJ Z CZYNNIKIEM R407C***

Mathematical description of the mining compression refrigerator evaporating water cooler operating system

gdy wielomian p(x) jest podzielny bez reszty przez trójmian kwadratowy x rx q. W takim przypadku (5.10)

Regulator wydajnoœci (upustowy) typu KVC

Regulator ciœnienia ssania typu KVL

STANDARDOWE REGULATORY CIŒNIENIA I TEMPERATURY HA4

Zawory elektromagnetyczne typu PKVD 12 20

Dr inż. Andrzej Tatarek. Siłownie cieplne

Upustowy regulator wydajności typu CPCE i mieszacz LG

Wersje zarówno przelotowe jak i k¹towe. Zabezpiecza przed przep³ywem czynnika do miejsc o najni szej temperaturze.

CH ODNICE WODNE DO KANA ÓW PROSTOK TNYCH - TYP CNS. Zastosowanie: Och³adzanie powietrza w uk³adach wentylacyjnych i klimatyzacyjnych

2. Charakterystyka wyrobiska korytarzowego

ZWALCZANIE ZAGRO ENIA TEMPERATUROWEGO W WYROBISKACH GÓRNICZYCH CH ODZIARKAMI POWIETRZA BEZPOŒREDNIEGO DZIA ANIA TYPOSZEREGU TS**

VRRK. Regulatory przep³ywu CAV

1. Wstêp. 2. Wyparna ch³odnica wody ZMIANA TEMPERATURY WODY CH ODZ CEJ SKRAPLACZ GÓRNICZEJ CH ODZIARKI POWIETRZA W WENTYLATOROWEJ CH ODNICY WYPARNEJ**

EKSPERYMENTALNE OKREŚLENIE WPŁYWU DOBORU CZYNNIKA CHŁODNICZEGO NA MOC CIEPLNĄ CHŁODZIARKI SPRĘŻARKOWEJ**

Termostatyczne zawory rozprê ne do amoniaku, typu TEA

Gruntowy wymiennik ciepła PROVENT- GEO

Seria OKW1. zabezpieczaj cy przed zabrudzeniem Ch odnica mo e by ustawiana przed albo za wentylatorem.

KOMPAKTOWE REKUPERATORY CIEP A

TYP D [mm] B [mm] H [mm] L [mm] C [mm] A [mm] G Typ filtra GWO-160-III-1/2 GWO-200-III-1/2 GWO-250-III-3/4 GWO-315-III-3/4 GWO-400-III-3/4

POMIAR STRUMIENIA PRZEP YWU METOD ZWÊ KOW - KRYZA.

TYP D [mm] B [mm] H [mm] L [mm] C [mm] A [mm] G Typ filtra GWO-160-III-1/2 GWO-200-III-1/2 GWO-250-III-3/4 GWO-315-III-3/4 GWO-400-III-3/4

Innym wnioskiem z twierdzenia 3.10 jest

WYBRANE MODERNIZACJE POMP GŁÓWNEGO OBIEGU PARA-WODA ELEKTROWNI

CENTRALE WENTYLACYJNE NAWIEWNO WYWIEWNE Z ODZYSKIEM CIEPŁA ORAZ WILGOCI

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 PL B1

DWP. NOWOή: Dysza wentylacji po arowej

PRAWA ZACHOWANIA. Podstawowe terminy. Cia a tworz ce uk ad mechaniczny oddzia ywuj mi dzy sob i z cia ami nie nale cymi do uk adu za pomoc

POMPA CIEP A SOLANKA - WODA

Przedmowa do tomu II... 9

K raków 26 ma rca 2011 r.

CF-GAS - GAZOWA CENTRALA KLIMATYZACYJNA typu Roof Top

3.2 Warunki meteorologiczne

Egzamin dyplomowy pytania

SYMULACJA STOCHASTYCZNA W ZASTOSOWANIU DO IDENTYFIKACJI FUNKCJI GÊSTOŒCI PRAWDOPODOBIEÑSTWA WYDOBYCIA

Termostatyczny zawór rozprê ny typu TUA/TUAE

Rys Mo liwe postacie funkcji w metodzie regula falsi

Przyk³ady zastosowañ SECO - obrotowych osuszaczy / wymienników entalpii SECO KLINGENBURG KLINGENBURG ODZYSK ENERGII CIEPLNEJ

INSTRUKCJA LABORATORYJNA NR 7-PC POMPA CIEPŁA

Aparatura Przemysłu Chemicznego Projekt: Wymiennik ciepła

Zap³on elektroniczny z baterii. Oszczêdna praca ze wzglêdu na wyeliminowanie œwieczki dy urnej. atwa i przyjazna u ytkownikowi obs³uga

Para wodna najczęściej jest produkowana w warunkach stałego ciśnienia.

NSDZ. Nawiewniki wirowe. ze zmienn¹ geometri¹ nawiewu

DZIA 4. POWIETRZE I INNE GAZY

ABSORPCYJNE AGREGATY WODY LODOWEJ

ul. Wapiennikowa 90, KIELCE, tel , fax

BLOK PRZYGOTOWANIA SPRÊ ONEGO POWIETRZA G3/8-G1/2 SERIA NOVA trójelementowy filtr, zawór redukcyjny, smarownica

Karta katalogowa wentylatorów oddymiających

NTDZ. Nawiewniki wirowe. z si³ownikiem termostatycznym

Elektronicznie sterowany zawór ciœnienia parowania, typu KVQ

Seria 240 i 250 Zawory regulacyjne z si³ownikami pneumatycznymi z zespo³em gniazdo/grzyb AC-1 lub AC-2

Elektryczne ogrzewanie podłogowe fakty i mity

Gazowa pompa ciepła firmy Panasonic

PWIIS- Przepustnice przeciwwybuchowe odcinaj¹ce

2.Prawo zachowania masy

Specyfikacja techniczna

Od redakcji. Symbolem oznaczono zadania wykraczające poza zakres materiału omówionego w podręczniku Fizyka z plusem cz. 2.

Zawory i rozdzielacze. Zawory i rozdzielacze. Zawory i rozdzielacze. Zawory i rozdzielacze. Zawory i rozdzielacze. Zawory i rozdzielacze

Rekompensowanie pracy w godzinach nadliczbowych

ze stabilizatorem liniowym, powoduje e straty cieplne s¹ ma³e i dlatego nie jest wymagany aden radiator. DC1C

Termostatyczny zawór rozprê ny typu TC

TAP TAPS. T³umiki akustyczne. do prostok¹tnych przewodów wentylacyjnych

PL B1. FAKRO PP SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Nowy Sącz, PL BUP 22/ WUP 05/12. WACŁAW MAJOCH, Nowy Sącz, PL

Budowa i działanie absorpcyjnych urządzeń chłodniczych stosowanych w systemach klimatyzacji duŝych obiektów uŝyteczności publicznej.

Elektroniczne zawory rozprê ne typu AKV 10, AKV 15 i AKV 20

Elektroniczne zawory rozprê ne typu AKV 10, AKV 15 i AKV 20

NAGRZEWNICE ELEKTRYCZNE DO KANA ÓW OKR G YCH, BEZ AUTOMATYKI - TYP ENO...A

Zawory i rozdzielacze. Zawory i rozdzielacze. Zawory i rozdzielacze. Zawory i rozdzielacze. Zawory i rozdzielacze. Zawory i rozdzielacze

Szybkoschładzarki SZYBKOSCHŁADZARKI. Szybkoschładzarki z funkcją 50 szybkozamrażania

Ochrona cieplna Michał Kowalski Wydział Górnictwa i Geoinżynierii Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

Wyznaczenie sprawności grzejnika elektrycznego i ciepła właściwego cieczy za pomocą kalorymetru z grzejnikiem elektrycznym

(wymiar macierzy trójk¹tnej jest równy liczbie elementów na g³ównej przek¹tnej). Z twierdzen 1 > 0. Zatem dla zale noœci

NOWOŚCI Z ZAKRESU SYSTEMU SWR

1. Wstêp. 2. Metodyka i zakres badañ WP YW DODATKÓW MODYFIKUJ CYCH NA PODSTAWOWE W AŒCIWOŒCI ZAWIESIN Z POPIO ÓW LOTNYCH Z ELEKTROWNI X

Modu³ wyci¹gu powietrza

Marian Branny*, Bernard Nowak*, Bogus³aw Ptaszyñski*, Zbigniew Kuczera*, Rafa³ uczak*, Piotr yczkowski*

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY Z MATEMATYKI

VIESMANN. Dane techniczne Ceny: patrz cennik VITOTRANS 333. wykorzystujący ciepło kondensacji ze stali nierdzewnej

PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA W PILE INSTYTUT POLITECHNICZNY. Zakład Budowy i Eksploatacji Maszyn PRACOWNIA TERMODYNAMIKI TECHNICZNEJ INSTRUKCJA

System centralnego ogrzewania

METODY ZAMRAŻANIA CZ.2

Zawory i rozdzielacze. Zawory i rozdzielacze. Zawory i rozdzielacze. Zawory i rozdzielacze. Zawory i rozdzielacze. Zawory i rozdzielacze

DZIA 3. CZENIE SIÊ ATOMÓW

Dobór nastaw PID regulatorów LB-760A i LB-762

Forane 427A : nowy, prosty sposób na retrofit instalacji z R22. Spotkanie Termo Schiessl Luty

Skraplanie gazów metodą Joule-Thomsona. Wyznaczenie podstawowych parametrów procesu. Podstawy Kriotechniki. Laboratorium

TAH. T³umiki akustyczne. w wykonaniu higienicznym

Powszechność nauczania języków obcych w roku szkolnym

CH ODNICE WODNE KOMPAKTOWE DO KANA ÓW PROSTOK TNYCH - TYP CN. Zastosowanie: Ch³odzenie powietrza w uk³adach wentylacji i klimatyzacji

Nowoczesne systemy regulacji wydajności spręŝarek chłodniczych: tłokowych, śrubowych i spiralnych. Część 1. Autor: Marek Kwiatkowski

PROGRAM I HARMONOGRAM SZKOLENIA Szkolenie akredytowane przez Urząd Dozoru Technicznego, nr akredytacji: F-gazy i SZWO

INSTRUKCJA OBSŁUGI URZĄDZENIA: HC8201

ZESPOŁY SPRĘŻARKOWE DO ZASTOSOWAŃ PRZEMYSŁOWYCH I KOMERCYJNYCH. Producent: ARKTON Sp. z o.o. KZBT-1/15-PL

Transkrypt:

Górnictwo i Geoin ynieria Rok 33 Zeszyt 3 2009 Bernard Nowak*, Krzysztof Filek* MOC CIEPLNA WYMIENNIKÓW GÓRNICZEJ SPRÊ ARKOWEJ CH ODZIARKI POWIETRZA** 1. Wstêp Do ch³odzenia powietrza w wyrobiskach górniczych najczêœciej stosowane s¹ ch³odziarki sprê arkowe ze skraplaczami ch³odzonymi wod¹. Woda ta oddaje z kolei ciep³o usuwanemu z kopalni powietrzu zu ytemu. Zasadnicz¹ czêœæ takiej ch³odziarki stanowi bêd¹cy przeponowym wymiennikiem ciep³a parownik, w którym dziêki parowaniu czynnika ch³odniczego nastêpuje obni enie temperatury powietrza. Inne przeponowe wymienniki ch³odziarki to skraplacz, gdzie przegrzana para czynnika ch³odniczego oziêbia siê i kondensuje oraz niekiedy wewnêtrzny regeneracyjny wymiennik ciep³a (tzw. doch³adzacz), gdzie ciep³o wymieniane jest miêdzy gazowym i ciek³ym czynnikiem ch³odniczym. Zastosowanie doch³adzacza, dziêki dodatkowemu przegrzaniu czynnika za parownikiem, zmniejsza ryzyko uszkodzenia sprê arki, jak równie zwiêksza wydajnoœæ ch³odnicz¹ uk³adu [3]. Schemat ch³odziarki bez doch³adzacza przedstawia rysunek 1a, a z doch³adzaczem rysunek 1b. 2. Parownik Parownik jest tym elementem ch³odziarki, w którym nastêpuje ch³odzenie powietrza. W wymienniku tym czynnik ch³odniczy paruje, przy czym wa ne jest, by w stan gazowy przesz³a ca³a jego masa. W praktyce stosuje siê uk³ady zapewniaj¹ce nawet pewne przegrzanie pary wyp³ywaj¹cej z parownika, co zapobiega wydostawaniu siê z niego kropelek cieczy, mog¹cych spowodowaæ awariê sprê arki. Na wlocie parownika zamontowany jest wentylator, który wywo³uje przep³yw powietrza. Podnosi on jego temperaturê, ale nie zmienia wilgotnoœci w³aœciwej. Zazwyczaj od drugiej strony (w parownikach przeciwpr¹dowych) dop³ywa mokra para czynnika ch³odniczego. * Wydzia³ Górnictwa i Geoin ynierii, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków ** Praca naukowa finansowana ze œrodków na naukê w latach 2007 2010 jako projekt badawczy nr N N524 2169 33 79

a) woda czynnik ch³odniczy skraplacz sprê arka zawór rozprê ny czynnik ch³odniczy parownik powietrze b) woda czynnik ch³odniczy skraplacz sprê arka para czynnika ch³odniczego ciek³y czynnik ch³odniczy doch³adzacz czynnik ch³odniczy zawór rozprê ny parownik powietrze Rys. 1. Schemat przep³ywu ch³odzonego powietrza, czynnika ch³odniczego i wody ch³odz¹cej przez ch³odziarkê sprê arkow¹: a) bez doch³adzacza, b) z doch³adzaczem 80

Zachodz¹ zale noœci t 2 t 1 t went (1) x x 2 1 (2) t t t (3) fp2 f 0 fp 0 1 p 1 p2 1 (4) (5) t 1 t 2 t went x 1 x 2 t f0 temperatura powietrza przed wentylatorem, C, temperatura powietrza za wentylatorem, C, przyrost temperatury powietrza w wentylatorze, C, wilgotnoœæ w³aœciwa powietrza przed wentylatorem, kg/kg, wilgotnoœæ w³aœciwa powietrza za wentylatorem, kg/kg, temperatura mokrej pary czynnika ch³odniczego na wlocie parownika (przyjmuje siê, e jest ona równa temperaturze parowania czynnika pod ciœnieniem p 0 ), C, t fp2 temperatura przegrzanej pary czynnika ch³odniczego na wylocie parownika, C, t fp przegrzanie pary czynnika ch³odniczego powy ej temperatury parowania w parowniku, C, p 0 ciœnienie czynnika ch³odniczego w parowniku, Pa, p1 stopieñ suchoœci pary czynnika ch³odniczego na wlocie parownika,, p2 stopieñ suchoœci pary czynnika ch³odniczego na wylocie parownika,. Ca³kowita moc (wydajnoœæ) ch³odnicza parownika (N pow ), rozumiana jako ciep³o odebrane powietrzu w jednostce czasu, jest równa N pow Q h (6) pow przy czym hpow hpwyl hw hpwl (7) Q masowy wydatek powietrza suchego w parowniku, kg/s, entalpia w³aœciwa powietrza na wlocie parownika, J/kg, entalpia w³aœciwa powietrza na wylocie parownika, J/kg, entalpia w³aœciwa wykroplonej z powietrza wody, J/kg. h pwl h pwyl h w Entalpia w³aœciwa powietrza wilgotnego jest równa [1, 2] 81

h c t( c tr ) x (8) p p w p czyli c p c w r p ciep³o w³aœciwe powietrza suchego przy sta³ym ciœnieniu, J/(kg K), ciep³o w³aœciwe pary wodnej przy sta³ym ciœnieniu, J/(kg K), ciep³o parowania wody, J/kg, t temperatura powietrza, C, x wilgotnoœæ w³aœciwa powietrza, kg/kg, t 3 x 3 h c t ( c t r ) x (9) pwl p 2 w 2 p 2 h c t ( c t r ) x (10) pwyl p 3 w 3 p 3 temperatura sch³odzonego powietrza za parownikiem, C, wilgotnoœæ w³aœciwa sch³odzonego powietrza za parownikiem, kg/kg. Przyjmuj¹c zaœ, e temperatura ca³ej wykroplonej wody jest równa temperaturze powietrza na wylocie parownika, entalpiê wody mo na wyraziæ nastêpuj¹co h c t ( x x ) (11) w c 3 2 3 gdzie c c ciep³o w³aœciwe wody, J/(kg K). A zatem zmiana entalpii w³aœciwej powietrza wynosi a moc parownika h c ( t t ) c ( t x t x ) ( r c t )( x x ) pow p 3 2 w 3 3 2 2 p c 3 3 2 (12) N Q[ c ( t t ) c ( t x t x ) ( r c t )( x x )] pow p 2 3 w 2 2 3 3 p c 3 2 3 (13) Ca³kowita moc ch³odnicza parownika jest sum¹ jego mocy jawnej (N t ) zwi¹zanej ze zmian¹ temperatury powietrza i mocy utajonej (N x ) zwi¹zanej ze zmian¹ wilgotnoœci w³aœciwej powietrza na skutek kondensacji zawartej w powietrzu pary wodnej N pow Nt Nx (14) Moc och³adzania powietrza (jawn¹) wyra a zale noœæ N Q[ c ( t t ) c ( t x t x )] t p 2 3 w 2 2 3 3 (15) 82

a moc osuszania powietrza (utajon¹) zale noœæ Nx Q( rp cct3 )( x2 x3 ) (16) Natomiast ciep³o przejête w parowniku przez czynnik ch³odniczy w jednostce czasu wynosi przy czym Q f h fpwl h fpwyl N fp Q f h fp (17) h fp h fpwyl h fpwl (18) masowy wydatek czynnika ch³odniczego w parowniku, kg/s, entalpia w³aœciwa czynnika ch³odniczego na wlocie parownika, J/kg, entalpia w³aœciwa czynnika ch³odniczego na wylocie parownika, J/kg. Entalpia w³aœciwa czynnika ch³odniczego (w najogólniejszym przypadku pary mokrej, czyli mieszaniny fazy ciek³ej i gazowej) wynosi c pf h c t ( 1) ( c t r ) (19) f cf f pf f pf ciep³o w³aœciwe pary czynnika ch³odniczego przy sta³ym ciœnieniu, J/(kg K), ciep³o w³aœciwe ciek³ego czynnika ch³odniczego, J/(kg K), ciep³o parowania czynnika ch³odniczego, J/kg, t f temperatura czynnika ch³odniczego, C, stopieñ suchoœci mokrej pary czynnika ch³odniczego,. c cf r pf Entalpia w³aœciwa czynnika ch³odniczego na wlocie parownika jest wiêc równa a na jego wylocie co po uwzglêdnieniu (5) daje h c t ( 1 ) ( c t r ) (20) fpwl cf 0 f 0 p1 pf 0 f 0 pf 0 pl h c t ( 1 ) ( c t r ) (21) fpwyl cf 0 fp2 p2 pf 0 fp2 pf 0 p2 h fpwyl cpf 0t fp2 rpf 0 (22) c pf0 ciep³o w³aœciwe pary czynnika ch³odniczego przy ciœnieniu parowania p 0, J/(kg K), 83

c cf0 r pf0 ciep³o w³aœciwe ciek³ego czynnika ch³odniczego przy ciœnieniu parowania p 0, J/(kg K), ciep³o parowania czynnika ch³odniczego przy ciœnieniu p 0, J/kg. Zmiana entalpii w³aœciwej czynnika ch³odniczego w parowniku wynosi zatem h c ( t t ) ( r c t )( ) (23) fp pf 0 fp2 f 0 pl pf 0 cf 0 f 0 1 pl a moc cieplna parownika liczona od strony czynnika N Q c ( t t ) ( r c t )( ) (24) f f pf 0 fp2 f 0 pl pf 0 cf 0 f 0 1 pl Je eli przyj¹æ, e wymiana ciep³a w parowniku nastêpuje wy³¹cznie miêdzy ch³odzonym powietrzem i czynnikiem ch³odniczym, to mo na napisaæ N f N pow N p (25) Podstawiaj¹c (13) i (24) do (25) otrzymuje siê cp N Q c ( t t ) c ( t x t x ) ( r c t )( x x ) Q p p 2 3 w 2 2 3 3 p c 3 2 3 f ( t t ) ( r c t )( 1 ) f 0 fp2 f 0 p1 pf 0 cf 0 f 0 p1 (26) 3. Skraplacz W skraplaczu gor¹ca sprê ona para czynnika ch³odniczego skrapla siê, oddaj¹c ciep³o wodzie ch³odz¹cej. W celu osi¹gniêcia mo liwie du ej wydajnoœci ch³odziarki dbaæ nale y o to, by kondensacji ulega³ ca³y czynnik. Zachodz¹ wtedy zale noœci t t t (27) w2 w1 w t t t (28) fs1 fk fs1 t t t (29) fs2 fk fs2 s1 1 s2 0 (30) (31) t w1 t w2 t w temperatura wody przed skraplaczem, C, temperatura wody za skraplaczem, C, przyrost temperatury wody w skraplaczu, C, 84

t fk temperatura kondensacji czynnika ch³odniczego pod ciœnieniem p k, C, t fs1 temperatura przegrzanej pary czynnika ch³odniczego na wlocie skraplacza, C, temperatura ciek³ego czynnika ch³odniczego na wylocie skraplacza, C, przegrzanie pary czynnika ch³odniczego powy ej temperatury kondensacji na wlocie skraplacza, C, doch³odzenie kondensatu czynnika ch³odniczego poni ej temperatury kondensacji w skraplaczu, C, p k ciœnienie czynnika ch³odniczego w skraplaczu, Pa, s1 stopieñ suchoœci czynnika ch³odniczego na wlocie skraplacza,, s2 stopieñ suchoœci czynnika ch³odniczego na wylocie skraplacza,. t fs2 t fs1 t fs2 Ca³kowita moc cieplna skraplacza (N wod ), rozumiana jako ciep³o przejête przez wodê w jednostce czasu, jest równa przy czym Q w h wwl h wwyl Nwod Qw hwod (32) hwod hwwyl hwwl (33) masowy wydatek wody w skraplaczu, kg/s, entalpia w³aœciwa wody na wlocie skraplacza, J/kg, entalpia w³aœciwa wody na wylocie skraplacza, J/kg. Entalpia w³aœciwa wody jest równa czyli c c t w h c t w c w ciep³o w³aœciwe wody, J/(kg K), temperatura wody, C, (34) h h c t 1 (35) wwl c w c t 2 (36) wwyl c w A zatem zmiana entalpii w³aœciwej wody wynosi a moc skraplacza hwod cc ( tw2 tw1 ) (37) Nwod Qwcc( tw2 tw1 ) (38) 85

Natomiast ciep³o przejête od czynnika ch³odniczego w jednostce czasu wynosi przy czym Q f h fswl h fswyl N fs Q f h fs (39) h fs h fswyl h fswl (40) masowy wydatek czynnika ch³odniczego w skraplaczu, kg/s, entalpia w³aœciwa czynnika ch³odniczego na wlocie skraplacza, J/kg, entalpia w³aœciwa czynnika ch³odniczego na wylocie skraplacza, J/kg. Zgodnie z (19) mo na napisaæ co po uwzglêdnieniu (30) i (31) daje h c t ( 1 ) ( c t r ) (41) fswl cfk fs1 s1 pfk fk pfk s1 h c t ( 1 ) ( c t r ) (42) fswyl cfk fs2 s2 pfk fs2 pfk s2 h fswl cpfk t fs1 rpfk (43) h fswyl ccfk t fs2 (44) c pfk ciep³o w³aœciwe pary czynnika ch³odniczego przy ciœnieniu skraplania p k, J/(kg K), c cfk ciep³o w³aœciwe ciek³ego czynnika ch³odniczego przy ciœnieniu skraplania p k, J/(kg K), ciep³o skraplania czynnika ch³odniczego przy ciœnieniu p k, J/kg. r pfk Zmiana entalpii w³aœciwej czynnika ch³odniczego w skraplaczu wynosi zatem h c t ( c t r ) (45) fs cfk fs2 pfk fs1 pfk a moc cieplna skraplacza liczona od strony czynnika N Q c t ( c t r ) (46) fs f cfk fs2 pfk fs1 pfk Je eli przyj¹æ, e wymiana ciep³a w skraplaczu nastêpuje wy³¹cznie miêdzy ch³odz¹c¹ wod¹ i czynnikiem ch³odniczym, to mo na napisaæ N fs Nwod Ns (47) Podstawiaj¹c (38) i (46) do (47) otrzymuje siê N Q c ( t t ) Q c t ( c t r ) s w c w 2 w1 f cfk fs2 pfk fs1 pfk (48) 86

4. Wewnêtrzny wymiennik ciep³a (doch³adzacz) W przeciwieñstwie do parownika i skraplacza, w doch³adzaczu wymieniane jest jedynie ciep³o jawne. Mediami, które w tym uczestnicz¹ s¹: para czynnika ch³odniczego i czynnik w postaci ciek³ej. Ciep³o przep³ywa od cieplejszej cieczy do ch³odniejszej pary, dziêki czemu na wlocie sprê arki para ma wy sz¹, a na wlocie zaworu rozprê nego ciek³y czynnik ni sz¹ temperaturê w porównaniu z sytuacj¹ bez doch³adzacza. Je eli z parownika dop³ywa do doch³adzacza para sucha, a ze skraplacza ciecz bez pêcherzyków pary, to dla doch³adzacza s³uszne s¹ zale noœci: t dp1 t dp2 t dp t dc1 t dc2 t dc t t t (49) dp2 dp1 dp t t t (50) dc 2 dc1 dc (51) dp1 dp2 1 (52) dc1 dc 2 0 temperatura pary czynnika ch³odniczego na wlocie doch³adzacza, C, temperatura pary czynnika ch³odniczego na wylocie doch³adzacza, C, przyrost temperatury pary czynnika ch³odniczego w doch³adzaczu, C, temperatura ciek³ego czynnika ch³odniczego na wlocie doch³adzacza, C, temperatura ciek³ego czynnika ch³odniczego na wylocie doch³adzacza, C, spadek temperatury ciek³ego czynnika ch³odniczego w doch³adzaczu, C, dp1 stopieñ suchoœci czynnika ch³odniczego na wlocie parowej czêœci doch³adzacza,, dp2 stopieñ suchoœci czynnika ch³odniczego na wylocie parowej czêœci doch³adzacza,, dc1 dc2 stopieñ suchoœci czynnika ch³odniczego na wlocie cieczowej czêœci doch³adzacza,, stopieñ suchoœci czynnika ch³odniczego na wylocie cieczowej czêœci doch³adzacza,. Moc cieplna doch³adzacza (N dp ), rozumiana jako ciep³o przejête przez parê czynnika ch³odniczego w jednostce czasu, jest równa przy czym Ndp Q f hdp (53) hdp hdpwyl hdpwl (54) 87

h dpwl h dpwyl entalpia w³aœciwa pary czynnika ch³odniczego na wlocie doch³adzacza, J/kg, entalpia w³aœciwa pary czynnika ch³odniczego na wylocie doch³adzacza, J/kg. Entalpiê w³aœciw¹ czynnika ch³odniczego wyra a wzór (19), który dla pary suchej (czyli po uwzglêdnieniu wzoru (51)) na wlocie i wylocie doch³adzacza daje zale noœci hdpwl cpf 0tdp1 rpf 0 (55) hdpwyl cpf 0tdp2 rpf 0 (56) Przyjêto tu, e ciep³o w³aœciwe i ciep³o parowania pary czynnika (c pf0 i r pf0 ) odpowiadaj¹ warunkom panuj¹cym w parowniku. A zatem moc N dp mo na zapisaæ N Q c ( t t ) (57) dp f pf 0 dp2 dp1 Podobnie moc ciepln¹ doch³adzacza (N dc ), rozumian¹ jako ciep³o odebrane ciek³emu czynnikowi ch³odniczemu w jednostce czasu, mo na wyraziæ jako przy czym h dcwl h dcwyl Ndc Q f hdc (58) hdc hdcwyl hdcwl (59) entalpia w³aœciwa ciek³ego czynnika ch³odniczego na wlocie doch³adzacza, J/kg, entalpia w³aœciwa ciek³ego czynnika ch³odniczego na wylocie doch³adzacza, J/kg. Po uwzglêdnieniu (19) i (52), entalpiê w³aœciw¹ ciek³ego czynnika ch³odniczego na wlocie i wylocie doch³adzacza podaj¹ zale noœci hdcwl ccfk tdc1 (60) hdcwyl ccfk tdc 2 (61) Przyjêto tu, e ciep³o w³aœciwe ciek³ego czynnika (c cfk ) odpowiada warunkom panuj¹cym w skraplaczu. A zatem moc N dc mo na zapisaæ Ndc Q f ccfk ( tdc1 tdc 2 ) (62) 88

Je eli przyj¹æ, e wymiana ciep³a w doch³adzaczu nastêpuje wy³¹cznie miêdzy parowym i ciek³ym czynnikiem ch³odniczym, to mo na napisaæ Ndp Ndc Nd (63) Podstawiaj¹c (57) i (62) do (63) otrzymuje siê N Q c ( t t ) Q c ( t t ) (64) d f pf 0 dp2 dp1 f cfk dc1 dc 2 5. Ch³odziarka z doch³adzaczem Intensywnoœæ wymiany ciep³a w parowniku, skraplaczu i doch³adzaczu zale y od ró - nic temperatur mediów, wspó³czynników przenikania ciep³a przez przepony tych wymienników oraz pól ich powierzchni. W teorii wymiany ciep³a znana jest zale noœæ dotycz¹ca przenikania przez œciankê [4, 6] N kf t (65) N strumieñ ciep³a (ciep³o wymieniane w jednostce czasu), W, k wspó³czynnik przenikania ciep³a przez przeponê wymiennika, W/(m 2 K), F pole powierzchni wymiany ciep³a, m 2, t œrednia ró nica temperatur miêdzy mediami w wymienniku, C. Moce cieplne wymienników ch³odziarki sprê arkowej wyznaczyæ mo na na podstawie zale noœci (26), (48) i (64). W równaniach tych wystêpuje ³¹cznie 31 wielkoœci. Traktuj¹c niektóre z nich jako znane natê enie przep³ywu (Q, Q f, Q w ), ciep³o w³aœciwe (c p, c w, c c, c pf0, c cf0, c pfk, c cfk ), ciep³o parowania / kondensacji (r p, r pf0, r pfk ), temperatura parowania czynnika ch³odniczego (t f0 ), wlotowe parametry powietrza i wody (t 2, x 2, t w1 ), ogranicza siê ich liczbê do 14 niewiadomych. Pomijaj¹c ponadto zmiany temperatury czynnika ch³odniczego w przewodach ³¹cz¹cych poszczególne czêœci ch³odziarki, mo na przyj¹æ, e t dp1 = t fp2 oraz t dc1 = t fs2, co zmniejsza liczbê niewiadomych do 12 (N p, N s, N d, t 3, x 3, t fp2, p1, t w2, t fs1, t fs2, t dp2, t dc2 ). W ka dym ze wzorów (26), (48) i (64) mieszcz¹ siê po dwie zale noœci, które uzupe³nione o równanie sprê arki (66), zaworu rozprê nego (67) i równanie (68) wyra aj¹ce wilgotnoœæ sch³odzonego powietrza [5], tworz¹ uk³ad z³o ony z dziewiêciu równañ t pk ( tdp 27315, ) 27315 p, 0 fs1 2 1 (66) traktowany jako znany wyk³adnik izentropy przemiany czynnika ch³odniczego w sprê arce,, p 0, p k znane ciœnienie czynnika ch³odniczego przed i za sprê ark¹, Pa, 89

t c t c dc 2 cfk f 0 cf 0 pl t ( c c ) r f 0 pf 0 cf 0 pf 0 (67) 379, 810 x3 xn ( t3 ) b 610, 610 u u gdzie u t 3 75, t 3 237, 29 (68) Dla uproszczenia przyjêto, e powietrze opuszczaj¹ce parownik znajduje siê w stanie nasycenia (100% wilgotnoœci wzglêdnej). Do uk³adu nale y do³¹czyæ, jako brakuj¹ce trzy równania utworzone na podstawie (65) dla parownika równanie (69), dla skraplacza (70) i dla doch³adzacza (71). N p kp Fp t p (69) Ns ks Fs ts (70) Nd kd Fd td (71) N p, N s, N d moc cieplna odpowiednio parownika, skraplacza i doch³adzacza, W, k p, k s, k d wspó³czynnik przenikania ciep³a przez przeponê odpowiednio parownika, skraplacza i doch³adzacza, W/(m 2 K), F p, F s, F d pole powierzchni wymiany ciep³a odpowiednio w parowniku, skraplaczu i doch³adzaczu, m 2. t p, t s, t d œrednia ró nica temperatur mediów odpowiednio w parowniku, skraplaczu i doch³adzaczu, C. W równaniach (69) (71) pojawi³y siê nowe wielkoœci (k, F, t), które nale y wyznaczyæ niezale nie od równañ wczeœniejszych. Znajomoœæ geometrii wymienników pozwala ³atwo okreœliæ pola powierzchni F p, F s i F d, w przypadku najpowszechniejszych rozwi¹zañ znane s¹ równie wzory na œrednie ró nice temperatur t p, t s i t d. Najwiêksze k³opoty wystêpuj¹ przy próbach wyznaczenia wspó³czynników przenikania ciep³a k p, k s i k d. Wiêkszoœæ autorów literatury przedmiotu [3, 4, 6] proponuje tu w zagadnieniach praktycznych metodê eksperymentu. 6. Ch³odziarka bez doch³adzacza Tak e w tym przypadku do wyznaczenia mocy cieplnych parownika i skraplacza ch³odziarki wykorzystuje siê równania (26) i (48). W równaniach tych wystêpuje ³¹cznie 26 wielkoœci, z których dziewiêæ spe³nia rolê niewiadomych (N p, N s, t 3, x 3, t fp2, p1, t w2, t fs1, t fs2 ). Pozosta³e 17 (te same, co poprzednio) traktuje siê jako wielkoœci znane. Równanie sprê arki, po pominiêciu zmiany temperatury pary czynnika ch³odniczego w przewodzie ssawnym za parownikiem, przyjmuje teraz postaæ 90

t pk ( t fp 27315, ) 27315 p, 0 fs1 2 1 (72) a równanie zaworu rozprê nego, po pominiêciu zmiany temperatury ciek³ego czynnika w przewodzie cieczowym za skraplaczem, postaæ t c t c fs2 cfk f 0 cf 0 p 1 t f 0( cpf 0 ccf 0 ) rpf 0 (73) W ka dym ze wzorów (26) i (48) mieszcz¹ siê po dwie zale noœci, które uzupe³nione o równania (68), (69), (70), (72) i (73) tworz¹ uk³ad z³o ony z dziewiêciu równañ. LITERATURA [1] Nowak B., Filek K.: Mathematical Description of Media Parameters Changes in the Compression Refrigerator. Archives of Mining Sciences, vol. 54, issue 1, 2009 [2] Frycz A.: Klimatyzacja kopalñ, Wydawnictwo Œl¹sk, Katowice 1981 [3] Häussler W.: Zastosowanie wykresu i-x w in ynierii sanitarnej, Arkady, Warszawa 1971 [4] Jones W. P.: Klimatyzacja, Arkady, Warszawa 2001 [5] Ko³odziejczyk L., Rubik M.: Technika ch³odnicza w klimatyzacji, Arkady, Warszawa 1976 [6] Ochêduszko S.: Termodynamika stosowana, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1970 [7] Platzer B., Polt A., Maurer G.: Thermophysical Properties of Refrigerants, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg 1990 [8] Roszczynialski W., Trutwin W., Wac³awik J.: Kopalniane pomiary wentylacyjne, Wydawnictwo Œl¹sk, Katowice 1992 [9] Staniszewski B.: Termodynamika, Pañstwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1982 [10] Wac³awik J., Cygankiewicz J., Knechtel J.: Warunki klimatyczne w kopalniach g³êbokich, Poradnik nr 4, Biblioteka Szko³y Eksploatacji Podziemnej, Kraków 1995