Politechnika Białostocka Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska Katedra Ciepłownictwa Instrukcja do zajęć laboratoryjnych Temat ćwiczenia: Badanie przebiegów regulacyjnych układu wentylacyjnego Ćwiczenie nr Laboratorium z przedmiotu: Automatyczna regulacja w ogrzewnictwie i wentylacji Kod: Opracował: mgr inż. Tomasz Teleszewski dr inż. Piotr Rynkowski wrzesień 2008 1
1. Wprowadzenie Przedmiotem badań jest układ wentylacyjny wyposażony w regulator temperatury oraz nagrzewnicę elektryczną. Nagrzewnice elektryczne składają się z obudowy z blachy stalowej, z umieszczonymi wewnątrz elementami grzejnymi, ogrzewającymi przepływające powietrze. Jako elementy grzejne stosuje się: - nie osłonięte druty ze stopu niklu i chromu, rozpięte swobodnie na wspornikach ceramicznych - nie osłonięte taśmy oporowe ze stopu niklu i chromu, rozpięte swobodnie na wspornikach ceramicznych - pręty grzejne z miedzi lub stali wypełnione masą izolacyjną, np. tlenkiem magnezu lub piaskiem kwarcowym, z osadzonymi wewnątrz elementami grzejnymi w postaci spiral. Rysunek 1 przedstawia widok nagrzewnicy elektrycznej typu EN firmy TERMEX przeznaczonej do kanałów prostokątnych. Rys. 1 Nagrzewnica typu EN firmy TERMEX. Przy wszystkich elektrycznych nagrzewnicach powietrza należy poświęcić szczególną uwagę sprawie bezpieczeństwa pożarowego. Temperatury powierzchni grzejnych osiągają 400-600 C. Przy braku przepływu powietrza druty grzejne nagrzewają się do bardzo wysokich temperatur i przy niekorzystnych warunkach mogą spowodować pożar. Jako środki bezpieczeństwa stosuje się: - sprzęganie wyłącznika silnika wentylatora ze stycznikiem nagrzewnicy, - instalowanie presostatu, który wyłącza stycznik nagrzewnicy, przy zaniku przepływu powietrza (uszkodzenie wentylatora) lub zmniejszenia przepływu powietrza poniżej wartości minimalnej, - instalowanie termostatu przeciążeniowego, który wyłącza nagrzewnicę po osiągnięciu określonej dopuszczalnej temperatury, - przy dużych mocach (> 15 kw) należy uwzględnić czas rozbiegu wentylatora. 2
Moc nagrzewnicy zależy od prędkości przepływu powietrza i wymaganego przyrostu temperatury: P = Q x 0.36 x t gdzie: P - moc nagrzewnicy (W) Q - natężenie przepływu powietrza (m 3 /h) t - wymagany przyrost temperatury powietrza przed i za nagrzewnicą ( o C) Podstawowe zastosowanie nagrzewnic elektrycznych: - nagrzewnica pierwotna zwiększenie temperatury powietrza przed centralą wentylacyjną albo pompą ciepła, w celu zapewnia prawidłowej ich pracy (praca nagrzewnicy przy niskich temperaturach), - nagrzewnica wtórna podniesienie temperatury powietrza w centralach wentylacyjnych z odzyskiem ciepła (dogrzewanie powietrza), - ogrzewanie powietrza w kanałach wentylacyjnych, grzewczych - zwiększenie temperatury doprowadzanego powietrza zewnętrznego do zdanej wartości, - ogrzewanie powietrza w procesach technologicznych, - dogrzewanie powietrza w pomieszczeniach. Na rysunku 2 przedstawiono nagrzewnicę typu EN firmy TERMEX z wbudowanym regulatorem temperatury pomieszczenia. Presostat DTV200 kontroluje minimalny przepływ powietrza w kanale, czujnik kanałowy TG-K3xx ogranicza temperaturę minimalną lub maksymalną w kanale (ograniczenie temperatury minimalnej i maksymalnej nastawia się potencjometrem, który znajduje się na płytce wbudowanego regulatora), czujnik pokojowy TG-R430 z nastawą temperatury kontroluje temperaturę w pomieszczeniu. Rysunek 3 przedstawia podobny układ zamontowany w kanale okrągłym. Rys. 2 Nagrzewnica typu EN firmy TERMEX zamontowana w kanale wentylacyjnym o przekroju prostokąta. 3
Rys. 2 Nagrzewnica typu ENO firmy TERMEX zamontowana w kanale okrągłym. 2. Cel i zakres ćwiczenia laboratoryjnego Celem ćwiczenia jest wyznaczenie przebiegu regulacji oraz określenie jakości regulacji w układzie wentylacyjnym wyposażonym w nagrzewnicę elektryczną. 3. Metodyka badań a) opis stanowiska badawczego 1 2 3 4 5 Reg. Rys. 5 Schemat stanowiska badawczego: 1-przepustnica, 2-wentylator, 3-nagrzewnica, 4-regulator temperatury, 5- rejestrator, 8- czujniki temperatury. 8 4
b) przebieg realizacji eksperymentu 1) Włączyć układ składający się z wentylatora (2), regulatora temperatury (4) oraz nagrzewnicy elektrycznej(3). 2) Ustawić zadaną temperaturę powietrza w kanale na regulatorze temperatury (4). 3) Ustawić żądane natężenie przepływu powietrza przy pomocy przepustnicy (1) i odczekać aż temperatura powierza w kanale ustabilizuje się. 4) Włączyć rejestrator temperatury (5) i rejestrować szybkość zmiany temperatury powietrza w kanale. 5) Przy pomocy przepustnicy (1) zmienić żądane natężenie przepływu. 6) Rejestrować szybkość zmiany temperatury. 7) Wyłączyć układ składający się z wentylatora (2), regulatora temperatury (4) oraz nagrzewnicy elektrycznej (3). 8) Wyłączyć rejestrator temperatury (5). 9) Zamknąć przepustnicę (1). c) prezentacja i analiza wyników badań Na podstawie zarejestrowanego przebiegu regulacyjnego określić przebieg temperatury w kanale wentylacyjnym wskazywanej przez rejestrator oraz wyznaczyć graficznie i obliczyć wskaźniki jakości dynamicznej. 4. Wymagania BHP Do wykonania ćwiczeń dopuszczeni są studenci, którzy zostali przeszkoleni (na pierwszych zajęciach) w zakresie szczegółowych przepisów BHP obowiązujących w laboratorium. W trakcie wykonywania ćwiczeń obowiązuje ścisłe przestrzeganie przepisów porządkowych i dokładne wykonywanie poleceń prowadzącego. Wszystkie czynności związane z uruchamianiem urządzeń elektrycznych należy wykonywać za zgodą prowadzącego zajęcia. Zabrania się manipulowania przy wszystkich urządzeniach i przewodach elektrycznych bez polecenia prowadzącego. 5. Sprawozdania studenckie Sprawozdania studenckie powinno zawierać następujące informacje: 1) Skład osobowy grupy oraz podpisy, nazwę kierunku studiów, laboratorium i tytuł ćwiczenia, datę wykonania ćwiczenia, 2) Określenie poszczególnych zadań wraz z ich rozwiązaniem: a) cel i zakres ćwiczenia laboratoryjnego, b) niezbędne związki teoretyczne, c) opis rzeczywistego stanowiska badawczego, d) przebieg realizacji eksperymentu, e) wykonanie potrzebnych przeliczeń i zestawień, f) wykresy i charakterystyki (sporządzone na papierze milimetrowym), g) zestawienie i analiza wyników badań. 3) Analiza dokładności pomiarów. 5
4) Posumowanie uzyskanych wyników w postaci syntetycznych wniosków. 5) Zestawienie łączników (protokołów, taśm rejestracyjnych, itp.). 6. Literatura W. Chmielnicki, K. Kasperkiewicz, B. Zawada: Laboratorium automatyzacji urządzeń sanitarnych, Arkady 1985, W. Chmielnicki: Podstawy automatyki w inżynierii sanitarnej, WPW, Wrocław 1977, L. Kołodziejczyk, S. Mańkowski, M. Rubik: Pomiary w inżynierii sanitarnej, Arkady Warszawa 1980 6