Залежність втрат ексергії у компресорі split-кондиціонерів від температури навколишнього середовища Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

УДК 697.94.(075) Доц. В.Й. Лабай, канд. техн. наук; проф. Я.М. Ханик,

д-р техн. наук - НУ "Л.beiec.m полтехшка"

ЗАЛЕЖН1СТЬ ВТРАТ ЕКСЕРГП У КОМПРЕСОР1 SPLIT-КОНДИЩОНЕРЮ В1Д ТЕМПЕРАТУРИ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА

Використано ексергетичний метод аналiзу роботи одноступеневих хладонових холодильних машин мюцевих автономних кондицiонерiв. Встановлено залежшсть втрат ексерги у компресорi split-кондицiонера фiрми "Sanyo" холодопродуктивнiстю 2020 Вт вщ температури навколишнього середовища.

Ключов1 слова: ексергiя, баланс, кондицюнер, ефективнiсть.

Assoc. prof. V.Yo. Labay;prof. Ya.M. Hanyk-NU "L'vivs'kaPolitekhnika"

The dependence of losses of exergy in the compressor of "split" air conditioners from the out of doors temperature

In this article it was used the method of the exergetic analysis of one-step freon cooling engines of the local autonomous air conditioners. 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 the out of doors temperature.

Keywords: exergy, balance, air conditioner, efficiency.

Постановка проблеми. Холодильш машини, як застосовують в мю-цевих автономних кондицюнерах, потребують для зменшення енергозатрат вдосконалення, яке можливе з використанням сучасного методу термодина-мжи - ексергетичного [1-3].

Ексергетичний анашз дае змогу встановити максимальш термодина-м1чш можливост системи, визначити втрати ексерги в нш та обгрунтувати рекомендацп з вдосконалення окремих ii елеменлв. А для цього треба доско-нало вивчити вс аспекти роботи холодильноi машини мюцевих автономних кондиц1онер1в.

Анал1з останшх дослщжень та публжацш. Найбшьш детально ексергетичний метод анал1зу одноступеневих холодильних машин наведено в [1], який не пристосований для холодильних машин мюцевих автономних конди-цюнер1в, у яких випарник i конденсатор омиваються вщповщним повггрям, а в контурi холодильноi машини циркулюе шший холодоагент. Також коротко цей метод аналiзу висвiтлено у [2, 3].

Тому автором розроблений ексергетичний метод аналiзу роботи одноступеневих хладонових холодильних машин (без ефективного охолоджен-ня компресора) для мюцевих автономних кондицiонерiв, докладно описаний у роботах [4, 5, 8]. У цш методищ використано схему холодильноi машини, яку наведено на рис. 1, а, i вщповщно побудова процешв ii роботи на р, i-дiаг-рамi - на рис. 1, б та холодильний агент хладон-22 (R22) [7].

Мета роботи - визначення залежност втрати ексерги у компресорi split-кондицюнера вiд температури навколишнього середовища. Для цього потрiбно встановити:

• втрати ексерги у комиресор1 split-кондицюнера "Sanyo" холодопродуктив-

тстю 2020 Вт за р1зних температур навколишнього середовища;

Науковий вкчшк, 2008, вип. 18.2

аналпичну залежнiсть мiж втратою ексергн у KOMnpecopi split-кондицiонера i температурою навколишнього середовища.

Це i було завданням нашого дослщження.

зб

Теоретичний

з/ рк \^процес 1 2" 2

7 /

/ tn V/

tec \ , У/ г / 1/ 'А Реальний

' процес

to- Ро

1 /, кДж/кг

а) б)

Рис. 1. Схема холодильно'1 машини (а) та побудова процеав роботи нар, i-diaepa-Mi (б): I - компресор; II - конденсатор; III - катлярна трубка; IV- випарник

Виклад основного матер1алу. Ексергетичний анашз проводили для split-кондицюнера "Sanyo" з найвищим ексергетичним коефщентом корисно! дн, який був визначений за стандартних температурних умов (Qх ст =

2020 Вт; Исп ст = 610 Вт; Жконд ст = 0,9 л/год.) [8, 10]. Залежшсть втрат ексер-

гп у компресор1 кондицюнера вщ температури навколишнього середовища анашзували в робочому режиму тобто за температурних умов, вщмшних вщ стандартних. Витрати повггря на випарнику (450 м /год.) i конденсатор1 (1360 м /год.) тд час цього збер^али сталими. За результатами аналiзу скла-дали ексергетичний баланс холодильно! машини кoндицioнepа [6]. Для проведення розрахунку брали таю пoчаткoвi дат:

• температуру навколишнього середовища tH 1 = tнc = 22... 40 °С (для стандартного процесу приймали tH 1 = = 37 °С);

• температуру внутршнього (peциpкуляцiйнoгo) пoвiтpя tc 1 = 20.29 °С (для стандартного процесу приймали tc 1 = 27 °С).

Температуру повггря в кондицюнованому примщенш знаходили за-лежно вщ температури навколишнього повпря за формулою

tH 1 = 22...30 °C: tC 1 = 20 + 0,63 • (tH 1 - 22), °C; tH 1 >30 0C: tC 1 = 25 + 0,4•(tH 1 -30), °C.

Ро6очГ холодопродуктившсть та споживану потужшсть визначали за такими формулами [9]:

tc 1 =

за за

(1)

Qхpoб = Qхcт • [1 + (tc 1 - 27 )• 0,035 + (35 - tH 1 )• 0,02 1 + (tc 1 - 27 )• 0,035 + (35 - tH 1 )• 0,02

N б = N

y сп роб ' сп ст

Вт; , Вт.

(2) (3)

Отриманi шд час проведення аналiзу результати наведено в табл. 1 (жирно вщзначеш техшчш характеристики кондицiонера за стандартних тем-пературних умов) та зображеш графiчно на рис. 2 та 3.

Табл. 1. Результати розрахунку втрат ексерги у KOMnpecopi та ексергетичного ККДsplit-кондицюнера "Sanyo"холодопродуктившстю 2020Вт залежно eid _температури навколишнього середовища_

tH 1 = ^.с , ° С tC ^ ° С t0 = ^вип, ° С ^, ° С °х роб , Вт N б * сп роб ' Вт ¿компр , кДж/кг евх , кДж/кг -^^компр , кДж/кг Пе

35 27 15,0 45,0 2020 610 14,94 28,8 51,9 0,249

22 20 9,0 31,9 2050 619 11,86 23,2 51,1 0,166

25 22 10,5 35,0 2071 625 12,54 24,5 51,3 0,185

28 24 12,1 38,1 2091 631 13,22 25,7 51,5 0,201

31 26 13,6 41,2 2111 637 13,91 26,9 51,8 0,214

34 27 14,7 44,1 2060 622 14,66 28,2 51,9 0,238

37 28 15,9 47,0 2010 607 15,42 29,6 52,1 0,258

40 29 17,0 49,9 1959 592 16,17 31,0 52,2 0,274

У таблиц t0 = ?вип - температура випаровування холодильного агента у випарнику холодильно! машини кондицюнера; tK - температура конденса-ци холодильного агента у конденсаторi холодильно! машини кондицюнера; ¿компр - питома втрата ексерги у компресорц евх = l - потiк вхщно! ексерги,

тдведено! до електродвигуна компресора; D

компр

втрата ексерги у компре-

сорi у вiдсотках вiд потоку вхщно! ексерги евх; ne - ексергетичний ККД хо-лодильно! машини кондицюнера.

17

£

Л ft ^

о ■■j

15

2 %

5 -в ft

н ft

Я с

5 13 13

s ft

О В

в 5

11

20

40

25 30 35

Температура навколишнього середовища tH1, oC

Рис. 2. Залежшсть питомо'1 втрати ексерги у кoмnpecopi (кДж/кг) split-кондиц-онера "Sanyo"холодопродуктившстю 2020Вт за стандартних температурних умов вiд температури навколишнього середовища

Залежшсть питомо! втрати ексерги у компресорi ¿компр (кДж/кг) кондицюнера вщ температури навколишнього середовища апроксимована формулою:

¿компр = 6,54 + 0,24 • tН1, кДж/кг, (4)

а залежшсть втрати ексерги у компресорi D^ (%) кондицюнера вщ температури навколишнього середовища - вщповщно формулою:

Науковий вкник, 2008, вип. 18.2

Акомпр = 49,75 + 0,062 • tН%.

(5)

80

о4

60

I

а J

и о

а а.

щ о

л U

Н ^

Л ^

& в 40 н 5

со ^

i

20

20

40

25 30 35

Температура навколишнього середовища tH1, oC

Рис. 3. Залежшсть втрати ексергиу uoMnpecopi (%) split-кондицюнера "Sanyo" холодопродуктившстю 2020 Вт за стандартних температурнихумов eid тем-

ператури навколишнього середовища

Висновки. Аналiзуючи отримаш дат в табл. 1 та на рис. 2 i 3, можна дшти таких висновюв. Зростання температури навколишнього середовища на (40-22)-100/22 = 82 0% призводить до незначного зростання втрати ексерги у компресорi £>компр на (52,2-51,1) 100/51,1 = 2,2 % за значного зростання пито-

мо! втрати ексерги у компресорi ^компр на (16,17-11,86) 100/11,86 = = 36,3 % та потоку вхщно! ексерги евх, шдведено! до електродвигуна компресора, на (31,0-23,2)• 100/23,2 = 33,6 %, що е негативним, але за досить значного зростання ексергетичного ККД холодильно! машини кондицiонера на (0,274-0,166)-100/0,166 = 65 %, що е позитивним. Отже, найдоцшьшше та найекономiчнiше використання кондищонера за найвищо! температури навколишнього середовища (у розглянутому випадку 40 °С).

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. Перевод с польского под ред. В.М. Бродянского. -М.: Энергия, 1968. - 280 с.

3. Бродянский В.М., Верхивкер Г.П., Карчев Я.Я. и др. Эксергетические расчеты технических систем: Справ. пособ./ Под ред. Долинского А.А., Бродянского В.М. АН УССР. Ин-т технической^теплофизики. - К.: Наук. думка, 1991. - 360 с.

4. Лабай В.Й. Залежшсть ексергетичного ККД split-кондицiонерiв вщ !х продуктивности за повоям на випарнику i конденсатор^/ Наук.-техн. збiрник КНУБА: Вентилящя, освоения та теплогазопостачання. - К.: КНУБА. - 2006, вип. 10. - С. 80-88.

5. Лабай В.Й., Омельчук О.В. Залежшсть температурного режиму split-кондицiонерiв вщ !х продуктивностi за повоям на випарнику i конденсатор^/ Вiсник НУ мЛьвiвська полт-хшка": Теплоенергетика. Iнженерiя довкшля. Автоматизацiя. - Львiв: НУ мЛьвiвська полОх-шка". - 2006, № 561. - С. 20-25.

6. Лабай В.Й. Вплив пов^яних потоюв у випарнику i конденсаторi на втрати ексерги у компресорi split-кондицiонерiв// Наук. вюник НЛТУ Украши: Зб. наук.-техн. праць. - Львiв: НЛТУУ. - 2007, вип. 17.4. - С. 249-254.

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

8. Лабай В.Й., Омельчук О.В., Ярослав В.Ю. Ексергетична ощнка роботи мiсцевих автономних кондицiонерiв "Sanyo"// Вiсник НУ '^bBiBCbKa полiтехнiка": Теорiя i практика будiвництва. - Львiв: НУ "Львiвська полггехшка". - 2005, № 545. - С. 108-113.

9. Богословский В.Н., Кокорин О.Я., Петров Л.В. Кондиционирование воздуха и хо-лодоснабжение: Учебник для вузов. - М.: Стройиздат, 1985. - 367 с.

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

УДК 674.047 Проф. П.В. Бтей, д-р. техн. наукНЛТУ Укражи, м. Львiв;

директор В.М. Павлюст, канд. техн. наук - ТзОВ HIBiT

ПЕРЕНЕСЕНИЯ ПАРОПОД1БНО1 ВОЛОГИ В КАП1ЛЯРАХ У ПРОЦЕС1 СУШ1ННЯ ДЕРЕВИНИ

Розглянуто явища молярного та молекулярного перенесення пароподiбноi во-логи в макро- i мшрокапшярах у процес сушшня катлярно-пористих матерiалiв.

Prof. P.V. Bilej - NUFWT of Ukraine, L'viv; director V.M. Pavlyust - TzOV NIBiT Steamy moistness transfer in capillaries in wood drying machining

The phenomena of molar and molecular steamy moistness transfer in macro- and micro- capillaries in the processing of capillar-porous materials are considered.

Молярне перенесення в макрокапшярах. Мехашзм перенесення во-логи в кашлярнопористих матер1алах, до яких належить i деревина, е дуже складними. Тому розглянемо найпростший випадок - перенесення вологи в елементарних катлярах. Якщо радiус капiляра бiльше 10-5 см, то закономiрнос-тi перенесення будуть визначатися законами дифузii (молярне перенесення).

Якщо вздовж цилшдрично! капiлярноi трубки юнуе градiент загально-го тиску dP/dx, то тут вiдбуваеться гiдродинамiчний рух газу, ламiнарного або турбулентного характеру залежно вiд числа Рейнольдса.

У випадку ламшарного руху (а це вщповщае реальним умовам проце-су, бо швидкiсть руху газу i дiаметр капiлярiв е дуже малими, тому Яе«0) щiльнiсть потоку маси газу визначаеться законом Пуазейля

1 dm = r2p dP nr2 dx 8n dx

Таким чином, щшьшсть потоку маси газу прямо пропорцшна квадрату радiуса капiляра i обернено пропорцiйна динамiчнiй в,язкостi газу ц. Для стацюнарного руху

. = 1 m = r2p (P1 - P2) = nr2 т 8^L

де P1-P2 - перепад тиску по довжиш капiляру L.

Отримане спiввiдношення можна записати як

у=-kP (3)

dx

де = (4)

I = = ^. (1)

j = —=-^-'- = const, (2)