Górnictwo i Geoin ynieria Rok 35 Zeszyt 0 Piotr yczkowski* ANALIZA PRACY GÓRNICZEJ CH ODZIARKI POWIETRZA POŒREDNIEGO DZIA ANIA Z WEWNÊTRZNYM WYMIENNIKIEM CIEP A**. Wstêp W artykule zaprezentowano ocenê skutecznoœci dzia³ania górniczych ch³odziarek powietrza poœredniego dzia³ania z wewnêtrznym wymiennikiem ciep³a (rys. ) i bez niego. Zmiana mocy cieplnej ch³odziarek powietrza przez instalacjê wewnêtrznego wymiennika ciep³a ma istotny wp³yw na moc rzeczywist¹ a tym samym na proces sch³adzania powietrza w wyrobiskach górniczych. Rys.. Schemat ideowy ch³odziarki z wewnêtrznym wymiennikiem ciep³a * AGH Akademia Górniczo-Hutnicza Wydzia³ Górnictwa i Geoin ynierii ** Wykonano w ramach pracy w³asnej nr 0.0.00.384 07
Na podstawie badañ górniczej ch³odziarki poœredniego dzia³ania z wewnêtrznym wymiennikiem ciep³a TS-450P przedstawiono wyniki obliczeñ parametrów obiegu ch³odniczego oraz moce poszczególnych wymienników ciep³a. Wykazano wp³yw wewnêtrznego wymiennika ciep³a na podstawowe parametry pracy ch³odziarki: jednostkow¹ wydajnoœæ ch³odnicz¹ w³aœciw¹ pracê sprê ania wspó³czynnik wydajnoœci ch³odniczej czy temperaturê wody wylotowej z parownika. Temperatura ta ma decyduj¹cy wp³yw na warunki pracy za³ogi górniczej w wyrobiskach. Schemat ideowy ch³odziarki z wewnêtrznym wymiennikiem ciep³a z zaznaczeniem charakterystycznych punktów obiegu ch³odniczego umieszczono na rysunku.. Moce cieplne wymienników sprê arkowej ch³odziarki poœredniego dzia³ania Przy wyznaczaniu mocy cieplnych wymienników ch³odziarki poœredniego dzia³ania wykorzystano model matematyczny opracowany dla ch³odziarek bezpoœredniego dzia³ania zaprezentowany w pracach [5 6]. W poni szych zale noœciach uwzglêdniono wystêpowanie parownika p³aszczowo-rurowego do sch³adzania wody w ch³odziarce poœredniego dzia³ania zamiast przeponowego parownika s³u ¹cego do sch³adzania powietrza w ch³odziarkach bezpoœredniego dzia³ania. Skraplacz Moc cieplna od strony czynnika ch³odniczego: gdzie: Q m q k c k q h h k 3a h c t r pk h c t 3a pk 3a pk Q m ( c t r c t ) k c pk pk pk 3a m c strumieñ masowy czynnika ch³odniczego [kg/s] q k w³aœciwa wydajnoœæ cieplna (w³aœciwe obci¹ enie cieplne skraplacza) [kj/kg] h entalpia w³aœciwa czynnika ch³odniczego na wlocie skraplacza [kj/kg] 3 entalpia w³aœciwa czynnika ch³odniczego na wylocie skraplacza [kj/kg] ciep³o w³aœciwe pary czynnika ch³odniczego przy ciœnieniu skraplania [kj/kgk] t temperatura przegrzanej pary czynnika ch³odniczego na wlocie skraplacza [ C] ciep³o skraplania czynnika ch³odniczego przy ciœnieniu skraplania [kj/kg] h a c pk r pk 08
gdzie: c pk ciep³o w³aœciwe ciek³ego czynnika ch³odniczego przy ciœnieniu skraplania [kj/kgk] t 3 a temperatura ciek³ego czynnika ch³odniczego na wylocie skraplacza [ C] Moc cieplna skraplacza od strony wody: m ws h w s h w s c ws t w s t w s Q m h k ws ws h h h ws ws ws h c t ws ws ws h c t ws ws ws Q m c ( t t ) k ws ws ws ws strumieñ masowy wody w skraplaczu [kg/s] entalpia w³aœciwa wody na wylocie skraplacza [kj/kg] entalpia w³aœciwa wody na wlocie skraplacza [kj/kg] ciep³o w³aœciwe wody w skraplaczu [kj/kgk] temperatura wody na wylocie skraplacza [ C] temperatura wody na wlocie skraplacza [ C]. Parownik Moc cieplna od strony czynnika ch³odniczego: gdzie: q o Q m q o c o q h h o a 4a h c t r a po a po h c t ( x ) ( c t r ) x 4a po 4a 4a po 4a po 4a Q m c ( t t x ) ( r c t ) ( x ) o c po a 4a 4a po po 4a 4a w³aœciwa wydajnoœæ ch³odnicza (jednostkowa masowa wydajnoœæ ch³odnicza) [kj/kg] h a entalpia w³aœciwa przegrzanej pary czynnika ch³odniczego na wylocie parownika [kj/kg] h 4 a entalpia w³aœciwa pary mokrej czynnika ch³odniczego na wlocie parownika [kj/kg] 09
gdzie: c po ciep³o w³aœciwe pary czynnika ch³odniczego przy ciœnieniu parowania [kj/kgk] t a temperatura przegrzanej pary czynnika ch³odniczego na wylocie parownika [ C] r po c po ciep³o parowania czynnika ch³odniczego [kj/kg] ciep³o w³aœciwe ciek³ego czynnika ch³odniczego przy ciœnieniu parowania [kj/kgk] t 4 a temperatura pary mokrej czynnika ch³odniczego na wlocie parownika [ C] x 4 a stopieñ suchoœci pary mokrej czynnika ch³odniczego na wlocie parownika [ ]. Moc cieplna parownika od strony wody: m wp h w p h w p c wp t w p t w p Q m h o wp wp h h h wp wp wp h c t wp wp wp h c t wp wp wp Q m c ( t t ) o wp wp wp wp strumieñ masowy wody w parowniku [kg/s] entalpia w³aœciwa wody na wlocie parownika [kj/kg] entalpia w³aœciwa wody na wylocie parownika [kj/kg] ciep³o w³aœciwe wody w parowniku [kj/kgk] temperatura wody na wlocie parownika [ C] temperatura wody na wylocie parownika [ C]. Wewnêtrzny wymiennik ciep³a Moc wewnêtrznego wymiennika ciep³a od strony ciek³ego czynnika ch³odniczego: Q m h IHX c IHX h h h IHX 3a 3b h c t 3a pk 3a h c t 3b pk 3b Q m c ( t t ) IHX c pk 3a 3b 0
gdzie: h 3 a entalpia w³aœciwa ciek³ego czynnika ch³odniczego na wlocie wewnêtrznego wymiennika ciep³a [kj/kg] h 3 b entalpia w³aœciwa ciek³ego czynnika ch³odniczego na wylocie wewnêtrznego wymiennika ciep³a [kj/kg] t 3 a temperatura ciek³ego czynnika ch³odniczego na wlocie wewnêtrznego wymiennika ciep³a [ C] t 3 b temperatura ciek³ego czynnika ch³odniczego na wylocie wewnêtrznego wymiennika ciep³a [ C]. Do przeprowadzenia obliczeñ niezbêdna jest równie znajomoœæ nastêpuj¹cych równañ: równanie sprê arki: gdzie: t p t b 735 ( ) 735 p b t b temperatura przegrzanej pary czynnika ch³odniczego na wylocie doch³adzacza [ C] p ciœnienie czynnika ch³odniczego na króæcu t³ocznym sprê arki [bar] p b ciœnienie czynnika ch³odniczego na króæcu ssawnym sprê arki [bar] wyk³adnik izentropy przemiany czynnika ch³odniczego w sprê arce [ ]. równanie zaworu rozprê nego: x 4a t3b cpk t4a cpo t ( c c ) r 4a po po po 3. Opis krzywej nasycenia dla czynników ch³odniczych W celu wyznaczenia potrzebnych do obliczeñ sta³ych (c po c po c pk c pk r po r pk ) niezbêdna jest znajomoœæ parametrów czynnika ch³odniczego na krzywej nasycenia (ciœnienie temperatura). Ma to szczególnie znaczenie w przypadku czynników ch³odniczych charakteryzuj¹cych siê poœlizgiem temperatury. W pracy wykorzystano równanie Wagnera [3]: B ln pr [ A ( TR ) A ( TR ) T p T R R R A ( T ) A ( T ) p p T T K K 3 R B 4 R B3 R B 4 A ( T ) A ] 5 6
gdzie: p R ciœnienie zredukowane [ ] T R temperatura zredukowana [ ] A A 6 B B 4 sta³e wyznaczone eksperymentalnie dla czynników ch³odniczych [ ] p ciœnienie czynnika ch³odniczego [bar] P K ciœnienie krytyczne [bar] T temperatura czynnika ch³odniczego [K] temperatura krytyczna [K]. T K Wartoœci sta³ych A A 6 B B 4 dla czynnika R407C stosowanego w ch³odziarkach poœredniego dzia³ania TS-450P zamieszczono w tabeli. TABELA Wartoœci sta³ych dla równania Webera w przypadku czynnika R407C [3] Sta³a Jednostka Ciecz Para A [ ] 660789 903038 A [ ] 4334 075949 A 3 [ ] 4795437 468356 A 4 [ ] 38776663 3465544 A 5 [ ] 7463 08479 A 6 [ ] 0009994 007508 B [ ] 5 B [ ] 0 B 3 [ ] 5 B 4 [ ] 30 p K [bar] 463 T K [K] 3598 4. Badania eksperymentalne ch³odziarki poœredniego dzia³ania TS-450P z wewnêtrznym wymiennikiem ciep³a Badania eksperymentalne ch³odziarki poœredniego dzia³ania TS-450P z wewnêtrznym wymiennikiem ciep³a przeprowadzono w czeskiej kopalni Darkov nale ¹cej do grupy OKD. Podczas pomiarów ze wzglêdu na chwilowe zapotrzebowanie ch³odnicze praco-
wa³y trzy z piêciu urz¹dzeñ poœredniego dzia³ania wchodz¹cych w sk³ad systemu klimatyzacji grupowej o sumarycznej nominalnej mocy ch³odniczej MW. Komorê ch³odziarek przedstawia rysunek a badane urz¹dzenie rysunek 3. W ch³odziarkach stosowany jest proekologiczny czynnik ch³odniczy z grupy syntetycznych mieszanin azeotropowych R407C. Rys.. Komora ch³odziarek poœredniego dzia³ania w kopalni Darkov Rys. 3. Badana ch³odziarka poœredniego dzia³ania TS-450P w kopalni Darkov Ch³odzenie skraplaczy ch³odziarek odbywa³o siê za pomoc¹ wody ze zbiornika zasilanego przez szeœæ wyparnych ch³odnic powietrza CWW-460. Natomiast sch³odzona w parownikach woda kierowana jest do dziewiêciu ch³odnic powietrza typu CP znajduj¹cych siê w wyrobiskach górniczych. 3
4.. Opis badañ eksperymentalnych Badania eksperymentalne [7] obejmowa³y zarówno pomiary parametrów czynnika ch³odniczego w charakterystycznych punktach obiegu ch³odniczego jak i parametry wody zimnej ch³odzonej w parowniku oraz wody ciep³ej ch³odz¹cej skraplacz. Zastosowane przyrz¹dy i urz¹dzenia pomiarowe pozwoli³y na jednoczesny odczyt i zapis nastêpuj¹cych parametrów: temperatura przegrzanej pary czynnika ch³odniczego na wylocie parownika (bêd¹ca jednoczeœnie temperatur¹ pary czynnika ch³odniczego na wlocie do wewnêtrznego wymiennika ciep³a) t a temperatura pary czynnika ch³odniczego na wylocie wewnêtrznego wymiennika ciep³a t b temperatura sprê ania (bêd¹ca jednoczeœnie temperatur¹ przegrzanej pary czynnika ch³odniczego na wlocie do skraplacza) t temperatura ciek³ego czynnika ch³odniczego na wlocie wewnêtrznego wymiennika ciep³a t 3 a temperatura ciek³ego czynnika ch³odniczego na wylocie wewnêtrznego wymiennika ciep³a t 3 b temperatura pary mokrej czynnika ch³odniczego za zaworem termostatycznym (przyjêto w przybli eniu jako temperaturê pary mokrej czynnika ch³odniczego na wlocie parownika) t 4 a ciœnienie na króæcu ssawnym sprê arki p b ciœnienie na króæcu t³ocznym sprê arki p temperatura wody na wlocie parownika t w p temperatura wody na wylocie parownika t w p strumieñ objêtoœciowy wody w parowniku V wp temperatura wody na wlocie skraplacza t w s temperatura wody na wylocie skraplacza t w s strumieñ objêtoœciowy wody w skraplaczu V ws ciœnienie barometryczne powietrza p b. 4.. Wyniki pomiarów Ze wzglêdu na obszernoœæ wyników (wykonano ponad 40 pomiarów podczas jednej zmiany roboczej na prze³omie grudnia i stycznia 00/0) w tabeli zestawiono tylko 0 z nich. 4.3. Wyniki obliczeñ Moce poszczególnych urz¹dzeñ oraz parametry obiegu ch³odniczego wyliczono na podstawie przedstawionych wczeœniej wzorów. Wymagane do obliczeñ sta³e (c po c po 4
c pk c pk r po r pk ) odczytano z programu obliczeniowego Czynniki ch³odnicze ver. 3.0 autorstwa Dariusza Butrymowicza i Jaros³awa Karwackiego. Jest to program komputerowy s³u ¹cy do obliczania w³asnoœci termodynamicznych oraz termokinetycznych czynników ch³odniczych. Program jest integraln¹ czêœci¹ pracy []. Nale y pamiêtaæ e przy obliczaniu entalpii w³aœciwej czynnika ch³odniczego trzeba uwzglêdniæ poziom odniesienia. W tablicach w³asnoœci termodynamicznych i na wykresach czynników ch³odniczych przyjmuje siê e dla cieczy nasyconej czynnika ch³odniczego w temperaturze 0 C entalpia w³aœciwa wynosi 00 kj/kg []. W tabeli 3 przedstawiono wyniki obliczeñ parametrów obiegu ch³odniczego mocy cieplnej parownika skraplacza i wewnêtrznego wymiennika ciep³a oraz wspó³czynnika wydajnoœci ch³odniczej. Strumieñ czynnika ch³odniczego wyznaczono z bilansu skraplacza zgodnie z [4]. W obliczeniach za³o ono e ciœnienie czynnika ch³odniczego przyjmuje tylko dwie wartoœci: pb po oraz p p k. Analizuj¹c otrzymane wyniki mo na zauwa yæ e œrednie moce wymienników wynosi³y: parownik 3809 kw skraplacz 4759 kw wewnêtrzny wymiennik ciep³a 70 kw. Szczegó³owe wartoœci mocy wymienników przedstawia rysunek 4. 600 500 400 Q[kW] 300 00 00 0 0 0 40 60 80 00 0 40 Nr pomiaru Moc parownika Moc skraplacza Moc wewnêtrznego wymiennika ciep³a Rys. 4. Moc cieplna wymienników ch³odziarki powietrza poœredniego dzia³ania TS-450P z wewnêtrznym wymiennikiem ciep³a Przez ca³y okres pomiarów moce wymienników zachowywa³y siê stabilnie a maksymalne wahania wartoœci wynosi³y: parownik od 3704 do 394 kw skraplacz od 4575 do 4887 kw wewnêtrzny wymiennik ciep³a od 54 do 88 kw. 5
TABELA Wyniki pomiarów parametrów pracy ch³odziarki poœredniego dzia³ania TS-450P Lp. a b 3 a 3 b 4 a b w p w p wp w s w s ws b t t t t t t p p t t V t t V p [ C] [ C] [ C] [ C] [ C] [ C] [bar] [bar] [ C] [ C] [l/s] [ C] [ C] [l/s] [hpa] 353 93 39 353 78 04 36 75 45 36 8 34 370 49 0845 346 905 395 3530 79 04 36 75 45 36 8 34 370 49 08457 3 34 88 395 353 78 05 37 75 45 36 8 33 369 49 0846 4 337 87 3930 355 78 05 37 75 45 36 8 34 369 49 08449 5 340 9 397 354 77 04 37 75 45 36 8 34 370 49 08445 6 339 906 394 353 78 04 37 75 45 36 8 33 370 49 08447 7 336 874 393 350 77 04 37 75 45 36 8 33 370 49 0845 8 339 908 393 359 77 04 37 75 45 36 8 34 370 49 08460 9 340 97 3934 350 78 05 36 75 45 36 8 34 370 49 084 0 336 94 398 350 78 05 37 75 45 36 8 34 370 49 08437 6
TABELA 3 Wyniki badañ ch³odziarki poœredniego dzia³ania TS-450P z wewnêtrznym wymiennikiem ciep³a Lp. m wp m ws h a h b h h 3 a h 3 b h 4 a q o q k Q o Q k m c T p( IHX ) T d( IHX ) Q IHX w t ( IHX ) IHX [kg/s] [kg/s] [kj/kg][kj/kg][kj/kg][kj/kg][kj/kg][kj/kg][kj/kg][kj/kg] [kw] [kw] [kg/s] [K] [K] [kw] [kj/kg] [-] 8 49 4780 4395 46707 6477 580 580 6960 09 3704 4783 36 579 398 55 34 497 8 49 4773 437 467 6484 583 583 694 036 3704 4783 36 559 395 54 3449 49 3 8 49 4704 4387 46707 6484 5833 5833 687 0 3704 4783 37 540 394 54 359 479 4 8 49 4700 4378 46707 649 583 583 6876 04 3704 4679 3 534 405 55 359 478 5 8 49 470 433 46693 6487 58 58 688 005 3704 4783 37 57 403 58 3479 485 6 8 49 470 4309 46707 648 5835 5835 6867 04 3704 4887 4 567 39 56 3498 48 7 8 49 4699 4380 46693 6494 585 585 6884 099 3704 4887 4 538 4 64 35 48 8 8 49 470 43 46693 6494 583 583 6888 099 3704 4783 37 569 4 6 348 485 9 8 49 4768 439 46707 6499 585 585 6953 008 3704 4783 37 587 44 6 346 496 0 8 49 4699 435 46707 6489 585 585 6884 08 3704 4783 37 588 408 59 348 485 7
W przypadku wewnêtrznego wymiennika ciep³a daje siê zauwa yæ w pocz¹tkowym okresie pomiarów znaczna ró nica przegrzania pary czynnika ch³odniczego w stosunku do doch³odzenia ciek³ego czynnika (rysunek 5). Po oko³o /3 pomiarów ró nica ta zdecydowanie maleje i zaczyna siê utrzymywaæ na mniej wiêcej sta³ym poziomie z lekk¹ przewag¹ wartoœci przegrzania nad doch³odzeniem czynnika ch³odniczego. T [K] 7 6 5 4 3 0 9 8 7 6 Q[kW] 0 5 0 0 40 60 80 00 0 40 Nr pomiaru Przegrzanie pary czynnika ch³odniczego w wewnêtrznym wymienniku ciep³a Doch³odzenie ciek³ego czynnika ch³odniczego w wewnêtrznym wymienniku ciep³a Moc wewnêtrznego wymiennika ciep³a Rys. 5. Przegrzanie i doch³odzenie czynnika ch³odniczego w wewnêtrznym wymienniku ciep³a W celu analizy wp³ywu wewnêtrznego wymiennika ciep³a na parametry pracy ch³odziarki poœredniego dzia³ania wyznaczono hipotetyczne parametry obiegu ch³odniczego bez wewnêtrznego wymiennika ciep³a. Za³o ono e zarówno skraplanie jak i parowanie odbywa siê przy tych samych warunkach ciœnienia. Przegrzane pary czynnika ch³odniczego na wylocie z parownika (punkt a) ulegaj¹ sprê aniu uzyskuj¹c now¹ temperaturê i entalpiê w punkcie. Czynnik w takim stanie dostaje siê do skraplacza gdzie po och³odzeniu ulega skropleniu i na wylocie ze skraplacza osi¹ga parametry punktu 3a. Zak³adaj¹c idealn¹ przemianê izentalpow¹ w zaworze rozprê nym mo na napisaæ e h3a h4a. Dla tak wyznaczonych parametrów obiegu ch³odniczego obliczono jednostkow¹ wydajnoœæ ch³odnicz¹ w³aœciw¹ pracê sprê ania wspó³czynnik wydajnoœci ch³odniczej oraz moc parownika. Wyniki zestawiono w tabeli 4. Dodatkowo w tabeli zamieszczono wyniki obliczeñ zmian ww. parametrów w przypadku obiegu z wewnêtrznym wymiennikiem ciep³a w porównaniu z obiegiem bez wewnêtrznego wymiennika ciep³a. Moc parownika ch³odziarki poœredniego dzia³ania bez wewnêtrznego wymiennika ciep³a i z nim przedstawiono na rysunku 6. Zastosowanie wewnêtrznego wymiennika ciep³a zwiêksza moc parownika œrednio o 63 kw co w ujêciu procentowym daje œredni wzrost o ok. 45%. 8
TABELA 4 Wyniki obliczeñ dla ch³odziarki poœredniego dzia³ania TS-450P bez wewnêtrznego wymiennika ciep³a Lp. t h h3a h4a q o Q o w t t q o Q o Q o w t t [ C] [kj/kg] [kj/kg] [kj/kg] [kw] [kj/kg] [ ] [kj/kg] [kw] [%] [kj/kg] [%] 66 45766 6477 630 3560 987 546 40 44 40 4 89 660 45754 6484 689 356 98 546 40 43 40 57 0 3 648 45580 6484 60 356 876 564 40 43 40 4 50 4 647 4557 649 607 3557 87 564 4 47 4 9 53 5 647 45576 6487 65 3558 874 564 4 46 4 40 6 647 45575 648 69 356 873 564 40 4 40 7 46 7 647 45569 6494 605 3555 87 564 4 49 4 3 48 8 647 45575 6494 607 3554 873 564 4 49 4 40 9 659 45744 6499 669 3554 976 547 4 49 4 48 9 0 647 45569 6489 60 3556 87 565 4 48 4 3 4 9
400 8 375 7 Qo [kw] 350 6 5 Qo [%] 35 4 300 3 0 0 40 60 80 00 0 40 Nr pomiaru Moc cieplna parownika obiegu z wewnêtrznym wymiennikiem ciep³a Moc cieplna parownika obiegu bez wewnêtrznego wymiennika ciep³a Zmiana mocy cieplnej parownika obiegu z wewnêtrznym wymiennikiem ciep³a Rys. 6. Moc cieplna parownika ch³odziarki bezpoœredniego dzia³ania bez wewnêtrznego wymiennika ciep³a i z nim Podobnie jak w przypadku obliczeñ teoretycznych zastosowanie wewnêtrznego wymiennika ciep³a powoduje spadek wartoœci wspó³czynnika wydajnoœci ch³odniczej. Zmianê jego wartoœci przedstawiono na rysunku 7. Obieg ch³odniczy z wewnêtrznym wymiennikiem ciep³a charakteryzuje siê wspó³czynnikiem wydajnoœci ch³odniczej ni szym œrednio o 67%. Wp³yw na wartoœæ wspó³czynnika wydajnoœci ch³odniczej ma zarówno jednostkowa wydajnoœæ ch³odnicza jak i w³aœciwa praca sprê ania. Zastosowanie wewnêtrznego wymiennika ciep³a powoduje wzrost jednostkowej wydajnoœci ch³odniczej ale równie wzrost w³aœciwej pracy sprê ania. W zwi¹zku z faktem e wzrost w³aœciwej pracy sprê- ania jest wiêkszy ni wzrost jednostkowej wydajnoœci ch³odniczej wspó³czynnik wydajnoœci ch³odniczej maleje. W ujêciu liczbowym œredni wzrost jednostkowej wydajnoœci ch³odniczej wyniós³ 45% przy œrednim wzroœcie w³aœciwej pracy sprê ania na poziomie 55% (rys. 8). Dla wyliczonej mocy parownika ch³odziarki bez wewnêtrznego wymiennika ciep³a przy za³o eniu niezmiennego wydatku wody zimnej w parowniku oraz jednakowej temperaturze wody na wlocie do parownika jak w przypadku ch³odziarki z wewnêtrznym wymiennikiem ciep³a obliczono jak zmieni siê temperatura wody na wylocie parownika t w p. Uzyskane wyniki przedstawiono na rysunku 9. Temperatura wody opuszczaj¹cej parownik uzyskana na podstawie pomiarów waha³a siê od 3 do 36 C œrednio 35 C. Natomiast w hipotetycznym uk³adzie bez wewnêtrznego wymiennika ciep³a temperatura ta by³a wy sza œrednio o 05 C i wynosi³a 40 C. 0
t [-] 7 6 5 4 3 0-5 -0-5 -0 t [%] 0-5 0 0 40 60 80 00 0 40 Nr pomiaru Wsp. wydajnoœci ch³odniczej obiegu z wewnêtrznym wymiennikiem ciep³a Wsp. wydajnoœci ch³odniczej obiegu bez wewnêtrznego wymiennika ciep³a Zmiana wsp. wydajnoœci ch³odniczej obiegu z wewnêtrznym wymiennikiem ciep³a Rys. 7. Wspó³czynnik wydajnoœci ch³odniczej ch³odziarki bezpoœredniego dzia³ania bez wewnêtrznego wymiennika ciep³a i z nim 35 30 5 qo wt [%] 0 5 0 5 0 0 0 40 60 80 00 0 40 Nr pomiaru Zmiana jednostkowej wydajnoœci ch³odniczej obiegu Zmiana w³aœciwej pracy sprê ania obiegu Rys. 8. Zmiana jednostkowej wydajnoœci ch³odniczej i w³aœciwej pracy sprê ania obiegu ch³odniczego po zastosowaniu wewnêtrznego wymiennika ciep³a
twp [ C] 5 0 4 9 8 3 7 6 5 4 3 0 0 0 40 60 80 00 0 40 Nr pomiaru Temperatura wody na wylocie parownika obiegu z wewnêtrznym wymiennikiem ciep³a Temperatura wody na wylocie parownika obiegu bez wewnêtrznego wymiennika ciep³a Zmiana temperatury wody na wylocie parownika obiegu z wewnêtrznym wymiennikiem ciep³a twp [%] Rys. 9. Temperatury wody na wylocie parownika obiegu z wewnêtrznym wymiennikiem ciep³a i bez niego 5. Podsumowanie Jednym ze sposobów zwiêkszenia mocy ch³odniczej jest zastosowanie wewnêtrznego wymiennika ciep³a. Pomiary w rzeczywistych warunkach do³owych jednoznacznie wskazuj¹ e efektem jego instalacji jest wzrost mocy parownika co bezpoœrednio wi¹ e siê z uzyskaniem ni szej temperatury wody wylotowej z parownika zasilaj¹cej ch³odnice powietrza. Analiza otrzymanych wyników badañ ch³odziarki poœredniego dzia³ania TS-450P pokazuje e œrednia moc wewnêtrznego wymiennika ciep³a wynosi³a 7 kw przy œredniej mocy parownika 3809 kw. Jego instalacja spowodowa³a wzrost mocy parownika o oko³o 45% i jednoczesny spadek temperatury wody na wylocie parownika o oko³o 05 C. Jak wykazano w pracy efektem zainstalowania wewnêtrznego wymiennika ciep³a jest obni enie wspó³czynnika wydajnoœci ch³odniczej ch³odziarki (œrednio o oko³o 67%). Zwi¹zane jest to z faktem e wzrost w³aœciwej pracy sprê ania przewy sza wzrost jednostkowej wydajnoœci ch³odniczej. Oprócz wp³ywu na parametry pracy ch³odziarki wewnêtrzny wymiennik ciep³a poprawia równie warunki pracy samej sprê arki co przek³ada siê na d³ugoœæ bezawaryjnej eksploatacji. Intensywna wymiana ciep³a miêdzy ciek³ym czynnikiem ch³odniczym a jego par¹ zapewnia odpowiednie przegrzanie par czynnika wyp³ywaj¹cych z parownika. Dziêki temu nastêpuje ca³kowite odparowanie resztek cieczy i sprê arka zasysa parê przegrzan¹ czynnika ch³odniczego. W ten sposób zmniejsza siê ryzyko uszkodzenia sprê arki.
Mimo obni enia wspó³czynnika wydajnoœci ch³odniczej uk³adu instalacja wewnêtrznego wymiennika ciep³a pozytywnie wp³ywa na ywotnoœæ najwa niejszego elementu sk³adowego ch³odziarki sprê arki oraz powoduje wzrost wydajnoœci ch³odniczej urz¹dzenia. Dziêki temu mo na efektywniej wykorzystaæ ch³odziarki powietrza poprawiaj¹c jednoczeœnie warunki klimatyczne w wyrobiskach górniczych. LITERATURA [] Bohdal T. Charun H. Czapp M.: Urz¹dzenia ch³odnicze sprê arkowe parowe. Podstawy teoretyczne i obliczenia. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne Warszawa 003 [] Bonca Z. Butrymowicz D. Targañski W. Hajduk T.: Poradnik. Nowe czynniki ch³odnicze i noœniki ciep³a. W³asnoœci cieplne chemiczne i u ytkowe. IPPU Masta Gdañsk 004 [3] Buchwald H. Flohr F. Hellmann J. König H. Meurer C.: Solkane -Pocket Manual Refrigeration and Air-Conditioning Technology. Solvay Fluor GmbH Hannover 008 [4] Fodemski T.: Pomiary cieplne cz. Badania cieplne maszyn i urz¹dzeñ. Wydawnictwa Naukowo- -Techniczne Warszawa 000 [5] Nowak B. Filek K.: Mathematical description of media parameters changes in the compresion refrigerator. Archives of Mining Sciences 009 vol. 54 [6] Nowak B. Filek K.: Moc cieplna wymienników górniczej sprê arkowej ch³odziarki powietrza Górnictwo i Geoin ynieria (kwartalnik AGH) 009 vol. 33 z. 3 [7] yczkowski P.: Efektywne wykorzystanie ch³odziarek powietrza poœredniego dzia³ania do poprawy warunków klimatycznych w wyrobiskach górniczych praca w³asna nr 0.0.00.384 Akademia Górniczo- -Hutnicza w Krakowie Wydzia³ Górnictwa i Geoin ynierii Katedra Górnictwa Podziemnego 009 00 praca niepublikowana