وبلاگ blog" name="description" />, Weblog, Daily, Writing, PersianBlog, persianweblog , Blog , Persian , Iran , Iranian, Farsi, Weblogs, Blogs, وبلاگ, يادداشت روزانه, پرشين بلاگ , وبلاگ فارسی , وبلاگ ایرانی , وب نوشت " name="keywords" /> <-BlogTitle->
 

<-blogTitle->

<-BlogDescription->

<-PostTitle->
ساعت <-PostTime-> روز <-PostDate->  کلمات کلیدی: <-TagName->
<-PostContent->
لینک دائم لینک دائم   لینک دائم نظر شما (<-count->)   لینک دائم نویسنده: <-PostAuthor->  
← صفحه بعد صفحه قبل →
 
<-PageContent->

 
 
 
 
donestani.persianblog.irبه این وبلاگ علمی سر بزنید دریافت کد خداحافظی

آزمایش پمپ حرارتی

مقدمه :

پمپ حرارتی مکانیکی یکی از انواع سیکل تراکم بخار است که مقدار انرژی را از یک منبع بزرگ (مانند هوا ) بصورت گرما جذب کرده و به یک منبع محدود (مانند آب ) انتقال داده و باعث گرم شدن آن میگردد . سیکل تبرید و سیکل پمپ حرارتی جز  سیکل تراکم بخار بوده و دارای اجزای مشابهی میباشند . در سیکل تبرید مقدار گرما از یک فضای محدود (محفظه اپراتور ) جذب شده و به یک محیط بزرگ یعنی هوا انتقال مییابد و باعث کاهش درجه حرارت فضای محدود میگردد .   

در هر دو نوع سیکل , حرارت از منبع سرد به منبع گرم منتقل میشود .

کاربرد سیکل تراکم بخار بیشتر در سیکل تبرید میباشد . انواع یخچال های خانگی و صنعتی , کولرهای گازی , بعضی از سیستمهای تبرید , تهویه مطبوع و . . . از این نوع میباشند . تمامی آنها برای دستیابی به تبرید از یک نوع سیال عامل تبرید (فریون 12 و فریون 22 و . . . ) جهت انجام و گردش در سیکل استفاده میکنند .

اجزای یک سیکل تبرید عبارت است از :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

الف ) کمپرسور : معمولا از نوع سیلندر و پیستون بوده که ممکن است متشکل از یک , دو و یا چند سیلندر باشد . کمپرسورها بصورت بی درز و آببندی شده ساخته میشوند . وظیفه کمپرسور افزایش فشار و درجه حرارت بخار ورودی به آن است .

ب ) کندانسور : جهت انتقال حرارت بخار سوپرهیت به منبع گرم میباشد . (توجه شود که درجه حرارت سوپرهیت سیال عامل بیشتر از درجه حرارت منبع گرم میباشد ) کندانسورها بصورتهای مختلف ساخته میشوند . از آن جمله کندانسور هوایی (انتقال حرارت به هوای محیط )و آبی (انتقال حرارت به آب خنک کن ) را میتوان نام برد که در تناژها و ظرفیتهای مختلف و در اشکال متفاوت عرضه میگردند . با توجه به مقدار حرارت جذب شده توسط کندانسور حالت سیال عامل در خروجی آن میتواند بصورت" مایع اشباع"  ,"مایع  مادون سرد " و یا "بخار  مایع " اشباع شده باشد .

ج ) شیر انبساطی : جهت تغییر حالت سیال عامل و کم کردن درجه حرارت آن استفاده میشود. شیر انبساطی در نتیجه پدیده خفگی طی یک فرایند آنتالپی ثابت به جهت افزایش شدید آنتروپی باعث کاهش شدید درجه حرارت برای سیال عامل میگردد . این فرایند را میتوان با یک لوله مویین به طول زیاد (جهت افزایش اصطکاک و در نتیجه ازدیاد آنتروپی ) نیز ایجاد نمود . بعضی از شیرهای انبساطی دارای نوعی ترموستات میباشند که با افزایش درجه حرارت اوپراتور , سوزن شیر را بسته تر میکند که در نتیجه آن باعث میشود برودت زیادتر شده و درجه حرارت خروجی کندانسور را به حالت اولیه برگرداند .

د ) اوپراتور : وظیفه این قسمت انتقال حرارت از منبع سرد به سیال عامل میباشد . مانند کندانسور اوپراتورها در اشکال گوناگون ساخته میشوند و دو نوع کلی آن به صورت آبی و هوایی میباشند . خروجی اوپراتورها (بسته به حرارت گرفته شده ) بخار تر , بخار اشباع و یا سوپرهیت میباشد .

 

 

 

شرح دستگاه :

دستگاه حاضر جهت بررسی عملکرد سیکل تبرید و فرایندهای مربوطه میباشد . این دستگاه از یک کمپرسور , یک کندانسور آبی (که بصورت دو لوله متحدالمرکز میباشد که فریون از لوله درونی آن جریان دارد ) , یک شیر انبساطی (در بعضی انواع لوله مویین ) یک اوپراتور هوایی , یک خشک کن , یک فلومتر آب , دو عدد فشارسنج , یک کنتور برق , یک ترمومتر 6کانال دیجیتال ,یک فن برای اوپراتور و کلید روشن و خاموش برای ترمومتر و کمپرسور میباشد . سیال عامل فریون 12 میباشد .

 

 

 

 

 

 

 

 

مطابق شکل بخار فریون وارد کمپرسور شده و درجه حرارت و فشار آن افزایش پیدا میکند . جهت خنک شدن وارد کندانسور آبی شده و با انتقال حرارت به آب خنک کن , درجه حرارت آن کاهش مییابد و به مایع تبدیل میشود . پس از آن از شیر انبساطی (لوله مویین ) گذشته و فشار و درجه حرارت آن به شدت افت میکند . برودت حاصله توسط اوپراتور جذب شده و فریون در خروج به صورت بخار اشباع تبدیل میگردد و به کمپرسور دوباره برمیگردد . مطابق شکل داریم :

T1 = درجه حرارت ورودی آب خنک کن به کندانسور

T2 = درجه حرارت خروجی آب خنک کن به کندانسور

T3 = درجه حرارت ورودی به اوپراتور

T4 = درجه حرارت خروجی از اوپراتور

T5 = درجه حرارت ورودی به کندانسور

 T6 = درجه حرارت خروجی از کندانسور

P1 =فشار ورودی به کمپرسور

P2 = فشار خروجی از کمپرسور

 

 

روش آزمایش :

توجه : قبل از روشن نمودن دستگاه حتما آب کندانسور را به مقدار مورد نیاز باز کنید و تا پایان آزمایش هرگز آن را نبندید . (در طول مدت آزمایش حتما باید مقداری آب در کندانسور جریان داشته باشد که فشار نهایی بالا نرفته و به کمپرسور فشار نیاید )

اندازه گیری مقدار دبی آب خنک کن کندانسور :

برای بدست آوردن کمیتهایی از قبیل ضریب بهره دهی , حرارت منتقل شده و . . . در آزمایشهای بعد احتیاج به دبی آب کندانسور داریم برای این منظور یک فلومتر آب , مدرج شده براساس میلیمتر در نظر گرفته شده است . قبل از هر چیز باید منحنی مقدار دبی با ارتفاع فلومتر دبی سنج را بدست آورد . برای این منظور یک ظرف معین را به خروجی آب کندانسور هدایت میکنیم , بعد با باز کردن شیر آب مقدار دبی را روی عددی تنظیم میکنیم . ارتفاع فلومتر را با H  و دبی را با Q نشان میدهیم . پس از تنظیم دبی روی عدد مشخص ظرف معیار با حجم V را زیر لوله خروجی کندانسور قرار میدهیم تا به مقدار معینی پر شود . زمان پر شدن T را بطور دقیق یادداشت میکنیم

داریم :

Q = V / T (lit/min)                                                 Q = f (H)

 

به همین ترتیب برای مقادیر مختلف H مقدار Q  متناظر آنرا پیدا میکنیم و منحنی آنرا رسم میکنیم .

پس از انجام آزمایش مقادیر زیر بدست آمد :

W(rps)

Q(lit/s)

T6

T5

T4

T3

T2

T1

P2(bar)

P1(bar)

8/120

200/49

46

53

-15

-17

47

15

14

1.7

4/63

200/32

38

47

-18

-20

37

15

11.7

1.1

1/18

200/9

26

38

-22

-24

23

15

8.8

1.8

 2/28.75

200/9

28

75

-11

-15

25

14

11.4

1.4

 

 

 

بدست آوردن منحنی سیکل تبرید برای دبی آب خنک کن مربوطه :

دستگاه را روشن کنید (قبلا جریان آب کندانسور را به مقدار دلخواه برقرار نمایید ) کمپرسور و فن شروع به کار کرده و فشار و درجه حرارتهای نقاط مختلف سیکل تغییر خواهند کرد . برای یک دبی مشخص , آب خنک کن میبایست حدود 10 دقیقه صبر نمود تا حالت پایدار حاکم شود . مقدار عدد کنتور  (برای دقت بیشتر تعداد دور دیسک کنتور ) و زمان را یادداشت میکنیم . بعد از حالت پایدار , مقدار عدد کنتور , زمان , درجه های  t1 تا  t6 و فشارهای p1 و p2و همچنین ارتفاع فلومتر را یادداشت میکنیم .

 

الف ) بدست آوردن حرارت منتقله به آب خنک کن :

با توجه به گرمای ویژه آب در فشار ثابت و درجه حرارتهای ورودی و خروجی آب خنک کن خواهیم داشت :

QH = Q12 = Q56 = h2 _ h1 = CP . (t2 _ t1 )

CP = 4.184  kj/kgk

 

 

 

                   دبی جرمی                                         دبی حجمی                                

mw1=200/0.816=244.89      lit/min     =244.89*1/60=4.04   Kg/s

mw2                   =375           lit/min    =                        6.25  Kg/s

mw3                  =1333.33     lit/min     =                       22.2  Kg/s

 mw4                 =1333.33     lit/min     =                       22.2  Kg/s

سوال1) با توجه به درجه حرارت های ورودی و خروجی آب کندانسور و با صرف نظر کردن اتلاف حرارتی گرمای منتقل شده به آب را برای دبیهای مختلف بدست آورید ؟

 

QH1 == CP . (t2 _ t1 )=4.184(47-15)=133.88

QH2== CP . (t2 _ t1 ) =4.184(37-15)=92.04

QH3== CP . (t2 _ t1 )=4.184(23-15)=33.47

QH4== CP . (t2 _ t1 )=4.184(25-14)=46.025

 

 

جواب 2)

 

 

 

 

جواب 3) بدست آوردن حرارت منتقله به فریون از اوپراتور :

جهت بدست آوردن حرارت انتقال یافته از اوپراتور به فریون میبایست دبی فریون را بدست آوریم . برای حجم کنترل کندانسور خواهیم داشت :

 

mf (h6 _ h5) = mwater (h2 _ h1)

 

mf  = mwater . cp . (t2 _ t1) / (h6 _ h5)

 

با توجه به درجه حرارتهای  t5 و  t3 مقادیر h5  و  h3 را بطور دقیق از جداول بدست آورده و m  را برای دبیهای مختلف آب کندانسور بدست آورید ؟

با توجه به دما و فشار در ورودی و خروجی کندانسورو با میان یابی داریم:

برای حالت اول:

H5=88.138

H6=80.901

برای حالت دوم:

H5=81.802

H6=72.57

برای حالت سوم:

H5=72.57

H6=60.67

برای حالت چهارم:

H5=62.63

H6=113.15

 

mf  = mwater . cp . (t2 _ t1) / (h6 _ h5)

 

mf1  =4.04*4.184(47-15)/(88.136-80.90)=74.75

                                                              =62.32                                                        mf2=

                                                                62.44=                                                        mf3=

                                                                20.22=                                                       mf4=

جواب سوال 4)میدانیم که ناحیه 4 سوپرهیت است

QL = mwater .cp (t6 _t5) .(h4 _ h3) / (h6 _ h5)

QL1 =11993.63

QL2 =10083.99

QL3 =10215.80

QL4 =3213.76

 

 

 

جواب سوال 5)

ß = QH / (QH _ QL) = qL / WC

ß1 =133.88/(133.88-11993.63)=0.01128

ß2 =92.04/(92.04-10083.99)=0.0092

ß3 =33.47/(33.47-10215.80)=0.00328

ß4 =46.025/(46.025-3213.76)=0.0145

سوال 6) سوال : ضریب ژول تامسون را برای آزمایش فوق بدست آورید و توضیح دهید در صورتی که سوزن شیر انبساطی تنگ تر شود و یا لوله مویین زیادتر شود , چه تاثیری بر روی عملکرد سیکل پیش بینی میکنید ؟ آیا ضریب بهره افزایش مییابد ؟ این کار ممکن است چه مشکلاتی را فراهم کند ؟

 

ضریب ژول تامسون بصورت زیر بیان میشود :

μj = ( δT / δP)h

 

 

 

گاز در حال گرم شدن                                     If         ΔT > 0             μj < 0         گ         از گاز در حال سرد شدن If           ΔT < 0              μj > 0                                                            گاز بدون تغییر دما                         μj = 0                                           If           ΔT = 0                     

 

 

سوال : با توجه به توان ورودی به کمپرسور و بدست آوردن کار انجام شده توسط خود کمپرسور راندمان مکانیکی کمپرسور را بدست آورید ؟                                WC = mf (h5 -h4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mw1:

 

1703)p=

    T=-17              , h3=20.52   , s=0.0626

 

4)p=170

   T=-15               , h=180.97    , s=0.0906

 

5)p=1400

   T=53                , h=88.138    , s=0.3133

 

6)p=1400

   T=46               ,  h=80.75     , s=0.2909         

 

WC = mf (h5 -h4)

Wc1=74.75(180.97-88.138)=6.939

W=40واقعی

                                                                                                                          

                                               =Wc/W ξ

 

6.939192/40=17.34%

 

 

=17.34%ξ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mw2:

 

3)p=110

    T=-20              , h3=179.99    , s=0.7406

 

4)p=110

   T=-18               , h=181.18      , s=0.7451

 

5) p=1400

   T=47               ,  h=81.80       , s=0.2941

 

6) p=1170

   T=38                , h=72.57       , s=0.2654

 

         

 

WC = mf (h5 -h4)

Wc2=62.32 (181.18-81.80)=10.119

W=38.09واقعی

                                                                                                                          

                                               =Wc/W ξ

 

10.119/38.09=26.56%

 

 

=26.56%ξ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mw3:

 

3)p=180

    T=-24              , h3=14.22    , s=0.587

 

4)p=180

   T=-22               , h=16.02    , s=0.658

 

5)p=880

   T=38                , h=205.05       , s=0.6255

 

6)p=880

   T=26               ,  h=60.67       , s=0.2271         

 

WC = mf (h5 -h4)

Wc2=62.44 (16.02-205.05)=11.803

W=33.33واقعی

                                                                                                                          

                                               =Wc/W ξ

 

11.803/33.33=35.41%

 

 

=35.41%ξ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mw3 : با فن

 

3)p=140

    T=-15              , h3=181.9    ,    s=0.7285

 

4)p=140

   T=-11               , h=183.4    ,      s=0.7344

 

5)p=1140

   T=75                , h=222.9    ,      s=0.7586

 

6)p=1140

   T=28               ,  h=62.63    ,      s=0.2335        

 

WC = mf (h5 -h4)

Wc2=62.44 (183.4-222.9)=2.466

W=41.73واقعی

                                                                                                                          

                                               =Wc/W ξ

 

2.466/41.73=6%

 

 

=6%ξ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

تهیه و تدوین: فرشید جلالی

             امین هدایتی

 

www.MihanPatogh.IR

Copyright © 2009-2010, All Rights Reserved By MihanPatogh.IR

 

 

 

 

 

 

 




:: برچسب‌ها: آزمایش پمپ حرارتی
ن : ع غ
ت : ۱۳٩٠/٧/٥
نظرات ()
 
جهت اطلاع از تنظیمات و ویــــرایش این قالب اینجا را کلیک کنید.

.:: کلیک کنید ::.