Вплив повітряних потоків у випарнику і конденсаторі на втрати ексергії у компресорі split-кондиціонерів Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

3. Giedt W.H., Chambers J.T.A. Dual-Element Transduser for Measuring High Gas-Streem Temperatures// J. Heat Transfer. Trans. ASME. - Vol. VIII, № 3. - 1985. - P. 397-402.

4. Бенсон Р.С., Брундрет Г.У. Усовершенствование проволочного термометра сопротивления для измерения переменной температуры в выхлопных системах двигателей внутреннего сгорания// В кн. "Измерение нестационарных температур и тепловых потоков". -М.: Мир, 1986. - С. 56-91. _

УДК 697.94. (075) Доц. В.Й. Лабай, канд. техн. наук -

НУ "Львiвська полiтехнiка"

ВПЛИВ ПОВ1ТРЯНИХ ПОТОК1В У ВИПАРНИКУ I КОНДЕНСАТОР1 НА ВТРАТИ ЕКСЕРГП У КОМПРЕСОР1 SPLIT-КОНДИЦЮНЕРШ

Встановлено залежшсть втрат ексергл у компресорi split-кондищонера фiрми "Sanyo" холодопродуктившстю 2020 Вт вщ продуктивносп за пов^рям на випарни-ку i конденсаторi за стандартних умов функцiонування. Запропонованi оптимальш витрати повiтря на випарнику та конденсаторi цього кондицiонера.

Ключов1 слова: ексерпя, баланс, кондицiонер, ефективнiсть.

Assoc. prof. V. Y. Labay-NU "L'vivs'kaPolitekhnika"

The influence of air flows for the evaporator and the condenser on losses of exergy in the compressor of "split" air conditioners

In this article it was defined the dependence of losses of exergy in the compressor of "split" air conditioner of firm "Sanyo" with the cooling capacity 2020 W from conditioner air flows for the evaporator and the condenser under standard conditions. It was allocated the optimal conditioner air flow for the evaporator and the condenser.

Keywords: exergy, balance, air conditioner, efficiency.

Ексергетичний метод термодинам1чного анашзу, засновано на широкому використанш поняття ексерги (техшчно придатно! енерги), е узагальне-ним способом термодинам1чного дослщження р1зних процешв перетворення енерги [1-3]. Цей метод знаходить широке застосування для анашзу холо-дильних машин мюцевих автономних кондицюнер1в, зокрема split-кондищ-онер1в. Вш дае змогу з достатньою науковою точшстю i водночас дуже наоч-но визначити стутнь досконалосл i джерела втрат в установках та !х елемен-тах i, зрештою, знаходити шляхи !х вдосконалення.

Розроблений автором ексергетичний метод аналiзу роботи одноступе-невих хладонових холодильних машин (без ефективного охолодження ком-пресора), яю використовують в мюцевих автономних кондицiонерах, доклад-но описано у роботах [4, 5]. У цш методицi використана схему холодильно! машини, що наведено на рис. 1, а i вщповщну побудову процесiв И роботи на р,/-дiаграмi - на рис. 1, б та холодильний агент хладон-22 (R22) [6].

Ексергетичний анашз виконано для split-кондицюнера фiрми "Sanyo" холодопродуктивнiстю 2020 Вт за стандартних умов для зовшшнього пов^я tH 1 = 35°C, яким охолоджуеться конденсатор холодильно! машини кондищ-онера, i внутрiшнього пов^я tc 1 = 27°C, яке охолоджуеться у випарнику хо-лодильно! машини кондицiонера [7].

а) б)

Рис. 1. Схема холодильноИмашини (а) та побудова процеавроботи нар,i-дiаграмi (б):

I - компресор; II - конденсатор; III - катлярна трубка; IV- випарник

Результатом анашзу було складання ексергетичного балансу холо-дильно1 машини кондицюнера:

евх = евих + , кДж/кг; (1)

Евх — Евих + .

(2)

де: евх - питома ексергiя, яка вводиться у холодильну машину у виглядi елек-трично! енерги, шдведено1 до електродвигуна компресора, кДж/кг; евих - пи-тома ексерпя, яка вiдводиться вiд випарника кондицюнера у виглядi ексерге-тично! холодопродуктивностi, кДж/кг; - загальш втрати питомо! ексерги у вЫх елементах холодильно! машини кондицiонера; Евх, Евих, Ю - вщпо-вiдно, ексергiя, яка вводиться у холодильну машину; ексерпя, яка выводиться вщ випарника кондицюнера, та загальш втрати ексерги у вщсотках вiд ексерги, яка вводиться у холодильну машину.

Втрати ексерги у холодильнш машиш кондицюнера складаються з втрат ексерги у компресор^ конденсаторi, капiлярнiй трубцi (дросел^ i зрос-тання ексерги у випарнику (у даному випадку), тобто:

— dкомпр + ^к + $др евип , кДж/кг;

— Окомпр + Ок + Одр

Е %

вип

(3)

(4)

Втрати ексерги у компресорi та окремих апаратах холодильно1 машини знаходили за формулами:

$компр — евх +

- ек!н; $ — епоч - ек!и, кДж/кг,

або у вiдсотках вщ ексерги, яка вводиться у холодильну машину:

евх + епоч — екш 1 г. г. г\ епоч — екш

а

компр

-^ .100; а — ^-

евх евх

• 100,%,

(5)

(6)

де епоч i екiи - вiдповiдно, питома ексерпя на входi i виходi з окремого апара-ту холодильно1 машини кондицiонера, кДж/кг.

Результати розрахунку зводимо у табл. 1, а на рис. 2 наводимо ексерге-тичну дiаграму потоюв холодильно1 машини Грассмана для стандартних вит-рат повггря на випарнику та конденсаторi кондицiонера (Евх — Е +; Евип — Евип;

Евих — О^ип ).

Рис. 2. Ексepгeтична дiагpама потоков холодильное машини rp.ассмана на npик-ладi кондицiонepа фipми "Sanyo"холо-до^одуктившстю Qx ст =2020 Вт за стандаpтниx умов (T^c = 308К; Te 1 = 300 К) та стандаp-тних витpат повт-

pя на виnаpнику (450 м3/год.) i кондгн-сатоpi (1360 м3/год.)

Табл. 1. Рeзультати pозpаxунку втpат ^pостання) eксepгiï та eксepгeтичного

ККДsplit-кондицiонepа "Sanyo"xолодоnpодуктивнiстю 2020Вт за стандаpтниxумов залeжно вiд витpати nовiтpя на виnаpнику i кондeнсатоpi

Lвип , м /гoд. L , м /год. t0 ^ип, °С tK , °С dкoмпp Dкoмпp кДж/кг % dK Dk' кДж/кг % dдp Dдp ' кДж/кг % евип Е ' -^вип кДж/кг % ne

300 13б0 10,4 45,0 17,00/50,2 0,98/2,9 4,85/14,3 -2,55/-7,5 0,250

400 13б0 13,8 45,0 15,45/51,5 1,37/4,б 8,09/27,0 2,39/8,0 0,250

б00 13б0 17,3 45,0 13,91/52,9 1,78/б,8 11,33/43,1 7,27/27,7 0,248

800 13б0 19,0 45,0 13,14/53,8 2,00/8,2 12,95/53,0 9,б8/39,б 0,247

1000 13б0 20,1 45,0 12,б9/54,3 2,13/9,1 13,92/59,б 11,12/47,б 0,24б

450 500 15,0 55,0 18,81/49,7 б,14/1б,2 -3,57/-9,4 -9,88/-2б,1 0,174

450 1000 15,0 47,1 15,7б/51,4 2,4б/8,0 б,50/21,2 1,13/3,7 0,230

450 3000 15,0 41,8 13,б7/52,8 0,05/0,2 13,22/51,1 8,39/32,4 0,284

450 5000 15,0 40,8 13,24/53,1 -0,44/-1,8 14,5б/58,4 9,83/39,4 0,297

450 7000 15,0 40,3 13,0б/53,2 -0,б5/-2,б 15,14/б1,7 10,45/42,б 0,303

450 13б0 15,0 45,0 14,94/51,9 1,51/5,2 9,17/31,9 4,03/14,0 0,249

300 3000 10,4 41,8 15,75/50,9 -0,51/-1,7 8,90/28,7 1,85/б,0 0,280

Примгтка: Знак "-" бшя втpат eKcepriï (d/D ) oзначаe, щo маeмo зpocтання eKcepriï, i, вiдпoвiднo, знак "-" бшя зpocтання eKcepriï ( е / Е ) - втpати eKcepriï.

Залежшеть втpат eKcepriï у кoмпpecopi split-кoндицioнepа "Sanyo" xo-лoдoпpoдyктивнicтю 2020 Вт за cтандаpтниx yмoв залeжнo вщ витpати пoвiт-pя на випаpникy та кoндeнcатopi кoндицioнepа навeдeнo на p^. 3-4.

У табл. 1 кypcивoм навeдeнo данi, oтpиманi для cтандаpтниx витpат ш-вiтpя на випаpникy та кoндeнcатopi кoндицioнepа, а ж^ним - для запpoпoнo-ванж oптимальниx витpат пoвiтpя на випаpникy та кoндeнcатopi кoндицioнe-pа. Вoчeвидь, щo завдяки цьoмy eкcepгeтичний ККД зpocтаe на (0,280-0,249)* х100/0,249 = 12,5 %, а втpати eKcepriï y кoмпpecopi змeншyютьcя на (51,9-50,9)* *100/51,9 = 1,9 %, щo е icтoтним.

25

н ч

<5

Q. 1-

m

'I

12

20

.

о

о

& 15

с

5 О

10

-Ряд 1 -Ряд 2 -Ряд 3 -Ряд 4 •Ряд 5

200

400

600

800

1000

1200

а)

Продуктившсть потоку повггря на випарнику L вип, м3/год

60

55

¡5

Q. Ё

Q. О О О) О. С

5 о

50

• Ряд 1

• Ряд 2 •Ряд 3 •Ряд 4 •Ряд 5

45

200 400 600 800 1000 1200

б) Продуктившсть потоку пов^ря на випарнику L вип, м3/год

Рис. 3. Залежшсть питомо'1 втрати ексерги у uoMnpecopi (кДж/кг) (а) та втрати ексерги у KOMnpecopi (%) (б) split-кондицюнера "Sanyo" холодопродуктившстю 2020 Вт за стандартнихумов eid витрати повтря на

3 3

випарнику i конденсаторi: 1 ряд - Ьк =500 м /год.; 2ряд - Ьк =1000 м /год.;

3 ряд - Ьк =3000 м3/год.; 4 ряд - Ьк =5000 м3/год.; 5ряд - Ьк = 7000 м3/год.

Результати розрахункгв питомо! втрати ексерги у KOMnpecopi ¿компр (кДж/кг) та втрат ексерги у KOMnpecopi Акомпр (%) split-кондицюнера "Sanyo"

холодопродуктившстю 2020 Вт за стандартних умов залежно вгд витрати по-вгтря вгдповгдно на випарнику ¿вип = 300...1000 м /год. та кoндeнcатopi L = = 500.7000 м /год. кондицюнера апроксимованг такими формулами:

d„p = 8,46 +1850 • L-ип + 3170 • L-\ кДж/кг; (7)

D„p = 59 - 2260 • Z-L - 3230 • L-1 + 508000 • Z-L • ¿к1, %. (8)

Аналiзуючи oтpиманi данi в табл. 1 та на рис. 3 i 4, можна прийти до таких висновкгв. Зростання витрати повггря на випарнику холодильно! маши-ни кондицюнера ¿вип вгд 300 до 1000 м /год. практично не впливае на змгну значення ексергетичного ККД Пе, але збгльшуе втрати ексерги у компресорг Акомпр, що е негативним. Тому на випарнику кондицюнера бажано викорис-товувати витрату повгтря ¿вип по можливостг найменшою (наприклад, ¿вип = 300 м /год.). Необхгдно зауважити, що зростання втрат ексерги у компресорг Акомпр пгд час цього е незначним (54,3-50,2)-100/50,2 = 8,2 %.

25

H п

fr 20

s

I-

ш

Q. I-

Ш

'I g

.

о

о

& 15

с

S о

10

■Ряд 1 •Ряд 2 •Ряд 3 •Ряд 4 •Ряд 5

2000

4000

6000

8000

а)

Продуктившсть потоку повггря на конденсаторi L к, м3/год

о.

О)

о

га

Q.

¿5

60

55

CP

о о в) Q.

50

45

•Ряд 1 •Ряд 2 •Ряд 3 •Ряд 4 •Ряд 5

2000

4000

6000

8000

б) Продуктившсть потоку повггря на конденсаторi L к, м3/год

Рис. 4. Залежшсть питомо'1 втрати ексерги у KOMnpecopi (кДж/кг) (а) та втрати ексерги у KOMnpecopi (%) (б) split-кондицюнера "Sanyo" холодопродуктившстю 2020 Вт за стандартних умов eid витрати повШря на кoндeнcатopi i випарнику: 1 ряд - Ьвип =300 м3/год.; 2 ряд - Ьвип =400 м3/год.; 3ряд - Ьвип =600 м /год.; 4ряд - Ьвип =800 м3/год.; 5ряд - Ьвип =1000 м3/год.

Водночас зростання витрати повпря на конденсаторi холодильно1 ма-шини кондицюнера L вщ 500 до 3000 м /год. призводить до значного зростання значення ексергетичного ККД г/е (0,284-0,174)-100/0,174 = 63 % за нез-начного зростання втрат ексерги у компресорi Дсомпр (52,8-49,7)-100/49,7= = 6,2 %. За подальшого зростання витрати пов^я на конденсаторi L вщ 3000 до 7000 м /год. значення ексергетичного ККД Пе зростае незначно (0,303 - 0,284)-100/0,284 = 6,7 % за незначного зростання втрат ексерги у ком-пресорi £>компр (53,2-52,8)-100/52,8 = 0,8 %. Тому на конденсаторi кондицюне-

ра бажано використовувати витрату повггря Lk максимально 3000 м /год.

За результатами аналiзу отриманих даних запропоновано оптимальш витрати повiтря на випарнику та конденсаторi холодильно1 машини split-кон-дицiонера "Sanyo" холодопродуктивнiстю 2020 Вт за стандартних умов, а са-

33

ме: на випарнику - Lвип = 300 м /год., на конденсаторi - Lk = 3000 м /год.

Отже, розроблена автором методика термодинамiчного ексергетичного аналiзу дае змогу визначення ексергетичного ККД холодильно1 машини мюцевого автономного кондицюнера, а також втрат ексерги у вЫх елементах

0

0

холодильно!' машини кондицiонера з метою подальшого вдосконалення окре-мих Ii елементiв.

Лггература

1. Соколов Е.Я., Бродянский В.М. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения: Учеб. пособ. для вузов. - 2-е изд., перераб. - М.: Энергоиздат, 1981. - 320 с.

2. Шаргут Я., Петела Р. Эксергия. Пер. с поль./ Под ред. В.М. Бродянского. - М.: Энергия, 1968. - 280 с.

3. Бродянский В.М. Эксергетический метод термодинамического анализа. - М.: Энергия, 1973. - 296 с. ^

4. Лабай В.Й. Залежнють ексергетичного ККД 8рШ-кондицюнер1в вщ ix продуктивности за повоям на випарнику i конденсатор^/ Наук.-техн. зб. КНУБА: Вентилящя, освiтлення та теплогазопостачання. - К.: 2006, вип 10. - С. 80-88.

5. Лабай В.Й., Омельчук О.В. Залежнють температурног режиму split-кондицiонерiв вiд 1'х продуктивносп за повiтрям на випарнику i конденсаторi// Вiсник НУ мЛьвiвська поль теxнiкам: Теплоенергетика. Iнженерiя довкiлля. Автоматизащя. - 2006, № 561. - С. 20-25.

6. Богданов С.Н., Иванов О.П., Куприянова А.В. Холодильная техника. Свойства веществ: Справочник, изд. 3-е. - М.: Агропромиздат, 1985. - 208 с.

7. Sanyo, Technical data, W-Eoo Multi. G0900._

УДК 621.928.9 Acnip. Ю.Р. Дадак - НЛТУ Укршни, м. Львiв

ЧИСЛОВА РЕАЛ1ЗАЦ1Я МАТЕМАТИЧНО1 МОДЕЛ1 РУХУ ЧАСТИНКИ ПИЛУ У ПИЛОВЛОВЛЮВАЧ1 З ЖАЛЮЗ1ЙНИМ

В1ДОКРЕМЛЮВАЧЕМ

Здшснена числова реалiзацiя математично!' моделi руху частинки пилу у пилов-ловлювачi з жалюзiйним вщокремлювачем. Побудовано траекторп руху частинок пилу рiзного дисперсного складу. Обгрунтовано застосування жалюзiйного вiдок-ремлювача.

Post-graduate Yu.R. Dadak-NUFWTof Ukraine, L'viv

Numerical realization of mathematical model of dust particles motion

in shutter segregator

Mathematical model of dust particle motion numerical realization has been done. Trajectories of dust particle motion of the different dispersions have been constructed. Shutter segregator application has been validated.

Вступ. У даний час очищения забруднених повггря i газ1в вщ шюдли-вих домшок е основним способом охорони повггряного середовища у випад-ках, коли застосування активних методiв зниження видшення цих речовин у самому технолопчному процес наразi неможливе або економiчно недоцiльне.

Залишаеться актуальною проблема створення нових високоефектив-них конструкцiй пиловловлювачiв, з дотриманням оптимальних сшввщно-шень мiж економiчнiстю та технологiчними характеристиками апаратiв, ос-кiльки !'хня ефективнiсть за певних умов може не виправдовувати видатки на виготовлення та експлуатащю.

У деревообробнш промисловост широко застосовуються циклони. Ц пиловловлювачi ефективно (>99 %) вловлюють пиловi фракцii розмiром >50 мкм, хоча модершзоваш сучаснi конструкци здатнi з задовiльною ефек-тившстю вловлювати фракцii розмiром до 25 мкм. Особливютю деревооброб-