ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta stavební. Laboratoře TZB. Ing. Daniel Adamovský, Ph.D. Katedra TZB, fakulta stavební, ČVUT v Praze

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta stavební

Laboratoře TZB Cvičení č. 3 – Stanovení účinnosti výměníku ZZT Ing. Daniel Adamovský, Ph.D. Katedra TZB, fakulta stavební, ČVUT v Praze

Praha 2011

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Zadání Formulace úkolu:

Vypočtěte skutečně přenesený tepelný tok mezi proudem ochlazovaného a ohřívaného vzduchu. Zjistěte aktuální účinnost sdílení citelného a účinnost sdílení celkového tepla výměníku zpětného získávání tepla ve vzduchotechnické jednotce.

LTZB/LATZ Laboratoře TZB, pracovní materiál pro výuku, LS 2011/2012

Zadání Podmínky měření a měřené veličiny

měření proběhne při ustáleném provozním stavu vzduchotechnické jednotky teploty vzduchu na vstupu a výstupu deskového rekuperačního výměníku rychlosti venkovního (ohřívaného) a vnitřního (ochlazovaného) vzduchu


Zadání Veličiny:

ti1 , ϕi1 - teplota a relativní vlhkost vnitřního (ochlazovaného) vzduchu i na vstupu do ZZT ti2 , ϕi2 - teplota a relativní vlhkost vnitřního (ochlazovaného) vzduchu i na výstupu z ZZT te1 , ϕe1 - teplota a relativní vlhkost venkovního (ohřívaného) vzduchu e na vstupu do ZZT te2 , ϕe2 - teplota a relativní vlhkost venkovního (ohřívaného) vzduchu e na výstupu z ZZT vi - rychlost vnitřního (ochlazovaného) vzduchu i ve - rychlost vnějšího (ohřívaného) vzduchu e LTZB/LATZ Laboratoře TZB, pracovní materiál pro výuku, LS 2011/2012

Zadání Postup práce:

1) 2)

3)

4) 5)

6)

7) 8)

Měření bude trvat přibližně 5 minut na skupinu, během této doby budou členové skupiny zaznamenávat měřené hodnoty. Doporučujeme po 1 minutě. Seznámit se se situací měření, zakreslit schéma. Odečíst čtyři teploty, čtyři relativní vlhkosti a dvě rychlosti vzduchu ve zvoleném časovém kroku. Vyhodnotit zaznamenané údaje, vypočítat průměrnou hodnotu pro každou z veličin a absolutní a relativní chybu. Vypočítat průtok odváděného a přiváděného vzduchu. Vypočítat skutečně přenesený tepelný tok Q mezi proudem ochlazovaného a ohřívaného vzduchu. Vypočítat účinnost sdílení citelného a účinnost sdílení celkového tepla pro průměrné hodnoty. Stanovit tepelný výkon ohřívače pro zadanou cílovou teplotu vzduchu. Napsat závěrečnou zprávu. LTZB/LATZ Laboratoře TZB, pracovní materiál pro výuku, LS 2011/2012

Místo měření Vzduchotechnická jednotka Duplex: E2

I2 I1 E1


Místo měření Schéma měření:

ti2 , ϕi2

te1 , ϕe1

te2 , ϕe2

E2

I2

Průměr potrubí 250 mm

I1

E1

ve

ti1 , ϕi1


vi

Místo měření I2

Osazení čidly:

E2

E1


I1

Měřící vybavení Použitá zařízení:

4 ks Kombinované čidlo teplota-vlhkost vzduchu Ahlborn FHA646-E1 2 ks anemometrické „vrtulkové“ čidlo Ahlborn FVA915S220 1 ks měřicí ústředna Ahlborn ALMEMO 5690-2M


Měřící vybavení Ústředna:

Časový krok 1 minuta Čtení displeje:

Zadání úlohy Podklady: Web katedry: http://tzb.fsv.cvut.cz/?mod=vyuka&kod=125LTZB &u=1


Teoretická příprava Základní rozdělení zařízení pro ZZT:

regenerační – entalpijní získávání tepla, - převažující sdílení – citelné, latentní teplo, hmota, rekuperační – teplotní získávání tepla, - převažující sdílení – citelné (latentní) teplo,


Teoretická příprava Princip zařízení pro ZZT Účel: Využít energii přenášenou odpadním (znečištěným) vzduchem a zlepšit celkovou energetickou bilanci systému. Využití tepla: ohřev přiváděného čerstvého vzduchu, ohřev jiné látky pro využití v energetickém systému provozu (voda, akumulační látka...), ohřev látky mimo energetický systém (sušení,...) Využití chladu: Předchlazení přiváděného vzduchu LTZB/LATZ Laboratoře TZB, pracovní materiál pro výuku, LS 2011/2012

Teoretická příprava Princip zařízení pro ZZT Odváděný odpadní vzduch sdílí teplo/chlad:

přímo do ohřívaného media (mísení vzduchu), (není obvykle brané jako zpětné získávání tepla, u chladu může být i opačný efekt)

přes teplosměnnou plochu (většina výměníků), přes vložené zařízení (kapalinový oběh).


Teoretická příprava Vlivy na přenesený tepelný tok:

Parametry výměníku

velikost, tvar a materiál teplosměnné plochy

rovnoměrnost vystavení teplosměnné plochy proudům vzduchu

technická kvalita výměníku těsnost, mechanická odolnost, odolnost příměsím v vzduchu apod.

součinitel prostupu tepla přes teplosměnnou plochu zejména součinitelé přestupu tepla z vzduchu na teplosměnnou plochu na straně ochlazovaného a opačně na straně ohřívaného vzduchu, + další v případě vložených kapalinových okruhů LTZB/LATZ Laboratoře TZB, pracovní materiál pro výuku, LS 2011/2012

Teoretická příprava Vlivy na přenesený tepelný tok:

Parametry provozu

parametry proudů vzduchu zejména rozdíl teplot a hmotnostních průtoků rovnost hmotnostních toků ochlazovaného a ohřívaného vzduchu

tlakové rozdíly mezi proudy vzduchu

příměsy ve vzduchu nečistoty, korozivní a leptavé látky

údržba zařízení zejména pravidelné čištění teplosměnných ploch a výměna filtrů


Teoretická příprava Příklady:

Regenerační

rotační výměníky přepínací výměníky

Rekuperační

deskové výměníky výměníky z tepelných trubic oddělené výměníky s vloženým kapalinovým okruhem


Teoretická příprava Výpočetní vztahy pro účinnost sdílení tepla vychází z obecné rovnice:

Q η= Qmax η je obecná účinnost zpětného získávání tepla, [-] Q je skutečně přenesený tepelný tok, [W] Qmax je maximální tepelný tok, který lze získat mezi proudy vzduchu i a e, [W]


Teoretická příprava Skutečně přenesený tepelný tok Q vyjádříme na základě rovnosti tepelného toku Qi odevzdaného ochlazovaným vzduchem i a Qe přijatého ohřívaným vzduchem e, čímž předpokládáme, že ve výměníku nedochází ke ztrátám tepla.

Q = Qi = Qe = mi (hi 1 − hi 2 ) = me (he 2 − he1 ) mi je hmotnostní průtok ochlazovaného suchého vzduchu, [kg.s-1] me je hmotnostní průtok ohřívaného suchého vzduchu, [kg.s-1] h je měrná entalpie (1 – vstup, 2 – výstup), [J.kg-1 s.v.] LTZB/LATZ Laboratoře TZB, pracovní materiál pro výuku, LS 2011/2012

Teoretická příprava Maximální tepelný tok Qmax, lze teoreticky sdělit v nekonečně dlouhém protiproudém výměníku a je definován rovnicí při sdílení citelného tepla. Qmax = C min (t i1 − t e1 ) Cmin je minimální tepelná kapacita z tepelných kapacit proudů ochlazovaného Ci = mi.cp,vv a ohřívaného vzduchu Ce = me.cp,vv, [W.K-1] cp,vv je měrná tepelná kapacita vlhkého vzduchu, [J.kg-1.K-1] LTZB/LATZ Laboratoře TZB, pracovní materiál pro výuku, LS 2011/2012

Teoretická příprava Maximální tepelný tok Qmax, lze teoreticky sdělit v nekonečně dlouhém protiproudém výměníku a je definován rovnicí při sdílení celkového tepla. Qmax = mmin (hi1 − he1 ) mmin je menší z hmotnostních průtoků mi a me, [kg.s-1]


Teoretická příprava Účinnosti sdílení citelného tepla, tepla Q Ci (ti1 − ti 2 ) Ce (te 2 − te1 ) ηc = = = Qmax Cmin (ti1 − te1 ) Cmin (ti1 − te1 )

te1;he1;xe1; Ve

ní í itř ed vn stř o pr

te2;he2;xe2; Ve

ti1;hi1;xi1; Vi

í ěj š dí vn stře o pr

ti2;hi2;xi2; Vi


Teoretická příprava Účinnosti sdílení celkového tepla, tepla me (he1 − he 2 ) Q η= = Qmax mmin (hi1 − he1 )

te1;he1;xe1; Ve


te2;he2;xe2; Ve

ti1;hi1;xi1; Vi


ti2;hi2;xi2; Vi


Teoretická příprava Ostatní způsoby používané pro vyjádření účinnosti Teplotní účinnost je měřítkem efektivnosti přenosu citelného tepla, nejpoužívanější z účinností v technické praxi,

pro Vi = Ve, ρi = ρe, cpi = cpe

te2;he2;xe2; Ve

te1;he1;xe1; Ve


te 2 − te1 te 2 − te1 ηRt = = Vi ⋅ ρi ⋅ c pi ti1 − te1 ⋅ ti1 − te1 Ve ⋅ ρe ⋅ c pe

ti1;hi1;xi1; Vi


ti2;hi2;xi2; Vi


Teoretická příprava Ostatní způsoby používané pro vyjádření účinnosti Entalpická účinnost ukazuje provozní efektivnost přenosu tepla vzhledem k parciální kondenzaci vodní páry (měrné vlhkosti), ηRh

te2;he2;xe2; Ve

te1;he1;xe1; Ve


he 2 − he1 = Vi ⋅ ρi (1 + xe1 ) ⋅ ⋅ hi1 − he1 (1 + xi1 ) Ve ⋅ ρe

ti1;hi1;xi1; Vi


ti2;hi2;xi2; Vi


Teoretická příprava Ostatní způsoby používané pro vyjádření účinnosti Exergetická účinnost vychází z II. zákona termodynamiky, popisuje ztráty energie podmíněné nevratností dějů ηex ,c = ηex , p ⋅ηex ,i

Ee 2 − Ee1 = Ei1

ηex, p - exergetickou účinnost přenosu tepla

ηex,i

popisuje jak je reálný nevratný proces blízký ideálnímu vratnému procesu

te1;he1;xe1; Ve


z ochlazovaného do ohřívaného vzduchu - exergetická účinnost využití tepla z ochlazovaného vzduchu


te2;he2;xe2; Ve

ti1;hi1;xi1; Vi

ti2;hi2;xi2; Vi


ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra technických zařízení budov

DĚKUJI ZA POZORNOST

Ing. Daniel Adamovský, Ph.D. ČVUT – Fsv, katedra TZB http://tzb.fsv.cvut.cz email: daniel.adamovsky@ [email protected]

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta stavební. Laboratoře TZB. Ing. Daniel Adamovský, Ph.D. Katedra TZB, fakulta stavební, ČVUT v Praze

Recommend Documents