8. susreti Hrvatskog društva za mehaniku Osijek, 7. i 8. srpnja godine 183 Eksperimentalna analiza pada tlaka u spiralnom isparivaču Dalla Liber

Слични документи
VISOKO UČINKOVITE TOPLINSKE PUMPE ZRAK/VODA S AKSIJALNIM VENTILATORIMA I SCROLL KOMPRESOROM Stardandne verzije u 10 veličina Snaga grijanja (Z7;V45) 6

Microsoft Word - Dopunski_zadaci_iz_MFII_uz_III_kolokvij.doc

Učinkovitost dizalica topline zrak – voda i njihova primjena

12_vjezba_Rj

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU

mfb_april_2018_res.dvi

ENERGETSKI_SUSTAVI_P11_Energetski_sustavi_dizalice_topline_2

Microsoft Word - Rijeseni primjeri 15 vjezbe iz Mehanike fluida I.doc

Projektantske podloge Kondenzacijski uređaji Tehnički list ecotec plus 48/65 kw Grijanje Hlađenje Nove energije

Sveučilište J.J. Strossmayera Fizika 2 FERIT Predložak za laboratorijske vježbe Određivanje relativne permitivnosti sredstva Cilj vježbe Određivanje r

Microsoft Word - V03-Prelijevanje.doc

Kanalni ventilatori Kanalni ventilatori za sustave komforne ventilacije Širok raspon protoka: 400 do m³/h Lakirano kućište u standardnoj izvedb

Microsoft PowerPoint - Odskok lopte

mfb_jun_2018_res.dvi

tehnickiglasnik_2_2011.pdf

Toplinska i električna vodljivost metala

Sonniger katalog_2017_HR_ indd

1 Vježba 11. ENERGETSKE PROMJENE PRI OTAPANJU SOLI. OVISNOST TOPLJIVOSTI O TEMPERATURI. Uvod: Prilikom otapanja soli u nekom otapalu (najčešće je to v

ASHRAE Region-At-Large Conference March , 2010

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU FAKULTET STROJARSTVA I BRODOGRADNJE DIPLOMSKI RAD Denis Piljek Zagreb, 2015.

SVEUCILIŠTE U ZAGREBU

Microsoft Word - clanakGatinVukcevicJasak.doc

Z-16-32

Stručno usavršavanje

Microsoft Word - Prilog_9.5D_Knjiga_saradnika_EIPT MAS

Stručno usavršavanje

Tolerancije slobodnih mjera ISO Tolerancije dimenzija prešanih gumenih elemenata (iz kalupa) Tablica 1.1. Dopuštena odstupanja u odnosu na dime

Sveučilište J.J. Strossmayera Fizika 2 FERIT Predložak za laboratorijske vježbe Cilj vježbe Određivanje specifičnog naboja elektrona Odrediti specifič

Vaillant BiH 2017 cjenik final web.pdf

Zadatak 1 U tablici se nalaze podaci dobiveni odredivanjem bilirubina u 24 uzoraka seruma (µmol/l):

Microsoft PowerPoint - 32-Procesing- MPetrovic.ppt [Compatibility Mode]

?? ????????? ?????????? ?????? ?? ????????? ??????? ???????? ?? ??????? ??????:

Z-16-48

ANALIZE MASENOM SPEKTROMETRIJOM SEKUNDARNIH MOLEKULARNIH IONA ZA PRIMJENE U FORENZICI

Microsoft Word - LakovicS rad.doc

Microsoft Word - Naslovna_strana_Balen.doc

Z-16-45

2019 /

PowerPoint Presentation

ТЕСТ ИЗ ФИЗИКЕ ИМЕ И ПРЕЗИМЕ 1. У основне величине у физици, по Међународном систему јединица, спадају и следеће три величине : а) маса, температура,

Microsoft PowerPoint - Prvi tjedan [Compatibility Mode]

Z-15-68

Megapress sa SC-Contur Cjevovodna tehnika čelik F2 HR 4/16 Katalog 2016/2017 Prava na promjene pridržana.

PowerPoint Presentation

Microsoft PowerPoint - Prezentacija2

SEIYA Doživite zvuk tišine

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU FAKULTET KEMIJSKOG INŽENJERSTVA I TEHNOLOGIJE SVEUČILIŠNI PREDDIPLOMSKI STUDIJ Ivan Barišić ZAVRŠNI RAD Zagreb, rujan 2016.

1. Tijela i tvari Sva tijela zauzimaju prostor. Tijela su načinjena od tvari. Tvari se mogu nalaziti u trima agregacijskim stanjima: čvrstom, tekućem

CJENIK KUĆNE I KOMERCIJALNE SERIJE AZURI DC INVERTER ZIDNI KLIMA UREĐAJI SUPRA STANDARDNO UKLJUČENO -- Wifi sučelje -- Led display -- Automatski rad -

Save energy and protect the environment with our CO2 solutions

(Microsoft Word Transport plina sije\350anj I)

Microsoft PowerPoint - 3_Elektrohemijska_korozija_kinetika.ppt - Compatibility Mode

Vlah N., Maroević F., Mađerić D. Horizontalna preša-kopirka potiska 30 tona ISSN UDK 62 HORIZONTALNA PREŠA-BALIRKA POTISKA 30 TONA HORIZONTA

6. TEHNIČKE MJERE SIGURNOSTI U IZVEDBI ELEKTROENERGETSKIH VODOVA

УНИВЕРЗИТЕТ У ИСТОЧНОМ САРАЈЕВУ МАШИНСКИ ФАКУЛТЕТ ИСТОЧНО САРАЈЕВО ИСПИТНИ ТЕРМИНИ ЗА ШКОЛСКУ 2018./2019. НАПОМЕНА: Испите обавезно пријавити! ПРЕДМЕТ

Nastavi tražiti, nikada me nećeš pronaći i VRV IV dizalice topline za unutarnju ugradnju

Istraživanje i proizvodnja nafte i plina Sektor istraživanja Služba istraživanja stijena i fluida Transportni sustav Kromatografska analiza prirodnog

Microsoft Word - 01Naslovnica ZAVRŠNI RAD Marinić.docx

Dan Datum Od - do Tema Predavači Broj sati MODUL 1 ZAGREB, Ukupno sati po danu poned ,30-11,40 (s pauzom od 30 min) 5.

Slide 1

Sveučilište J.J. Strossmayera Fizika 2 FERIT Predložak za laboratorijske vježbe Lom i refleksija svjetlosti Cilj vježbe Primjena zakona geometrijske o

Microsoft PowerPoint - nGeotermalna energija - Tehnicki muzej 2019 pdf [Compatibility Mode]

JEDNOFAZNI ASINKRONI MOTOR Jednofazni asinkroni motor je konstrukcijski i fizikalno vrlo sličan kaveznom asinkronom trofaznom motoru i premda je veći,

(Microsoft Word Transport plina sije\350anj I)

Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnje Katedra za strojeve i uređaje plovnih objekata PRIMJER PRORAČUNA PORIVNOG SUSTAVA RIBARSKOG

ЕНЕРГЕТСКИ ТРАНСФОРМАТОРИ

Z-15-85

MINISTARSTVO ZAŠTITE OKOLIŠA I PRIRODE 2059 Na temelju članka 104. stavka 1. točke 3. alineje 3. Zakona o otpadu (»Narodne novine«, br. 178/04, 111/06

VIKING GRIJANJE ako želite sustav grijanja vrhunske kvalitete i efikasnosti, niskih pogonskih troškova, bez dugotrajne, zahtjevne i skupe izvedbe, bez

(Microsoft Word Transport plina sije\350anj I 2019.doc)

Slide 1

4

PRIRUČNIK

Procjena turbulentne brzine širenja plamena iz izmjerenog toka tlaka u cilindru Ottovog motora

Z-15-84

MTCV

(Microsoft Word Transport plina sije\350anj I 2019.doc)

(Microsoft Word Transport plina sije\350anj I 2019.doc)

Pretvorba metana u metanol korištenjem metalnih oksida

С А Ж Е Т А К

OB - Ocjena zahtjeva, ponuda i ugovora

(Microsoft Word Transport plina sije\350anj I.doc)

Direktiva Komisije 2013/28/EU od 17. svibnja o izmjeni Priloga II. Direktivi 2000/53/EZ Europskog parlamenta i Vijeća o otpadnim vozilimaTekst z

Ukupno bodova:

Z-16-64

Pitanja za pripremu i zadaci za izradu vježbi iz Praktikuma iz fizike 1 ili Praktikuma iz osnova fizike 1, I, A za profesorske

(Microsoft Word Transport plina sije\350anj I 2019.doc)

5

ДРУШТВО ФИЗИЧАРА СРБИЈЕ МИНИСТАРСТВО ПРОСВЕТЕ И СПОРТА РЕПУБЛИКЕ СРБИЈЕ Задаци за републичко такмичење ученика средњих школа 2006/2007 године I разред

VIESMANN VITODENS 222-W Informacijski list Br. narudž. i cijene: vidi cjenik VITODENS 222-W Tip B2LA Kompaktni plinski kondenzacijski uređaj, 3,2 do 3

Microsoft Word - Satnica_diplomski_str LJETO-V03.doc

Gree - cjenik kućne serije 2018.

(Microsoft Word Transport plina sije\350anj I)

STONEX S5 GNSS prijemnik GNSS prijemnik visoke točnosti za prikupljanje podataka za GIS

Fizika Detaljni izvedbeni plan Prediplomski studij: Biotehnologija i istraživanje lijekova, I godina ECTS bodovi: 6 Nastavno opterećenje/sati: 40 sati

(Microsoft Word Transport plina sije\350anj I)

Photo from Shutterstock: Sky - Serg64 Dizalica topline

Jednostavno, zdrava klima u vašem domu Bosch Split i Multi Split klima uređaji serije Climate

Microsoft PowerPoint - Sustav_upravljanja_energetikom_objekta_V1

Транскрипт:

183 Eksperimentalna analiza pada tlaka u spiralnom isparivaču Dalla Libera, G. 1, Soldo, V. 2, Boban, L. 3, De Carli, M. 4 i Cukrov, A. 5 Sažetak Ovim radom su analizirane različite korelacije za izračun pada tlaka pri dvofaznom strujanju propana unutar isparivača uređaja za hlađenje pića. Analizirani rashladni uređaj je izveden kao spremnik vode unutar kojeg su uronjene isparivačke cijevi. Predmetni isparivač izveden je kao spiralni izmjenjivač topline pravokutne geometrije. Kroz cijevi isparivača struji propan koji, primajući na sebe toplinski tok koji odaje voda, potpuno isparava. Kako se stjenka cijevi izmjenjivača nalazi na temperaturi nižoj od temperature ledišta vode, oko vanjske stjenke isparivača formira se sloj leda koji omogućuje akumulaciju rashladnog učina za potrebe hlađenja pića. Pri analizi isparivača korišteni su programski paketi MATLAB i REFPROP. Ključne riječi: propan, rashladnik, spiralni isparivač, pad tlaka, 1 Gastone Dalla Libera, mag. ing. energ., Università degli Studi di Padova, Dipartimento di Ingegneria Industriale, Via Gradenigo, 6/a, 35131 Padova, e-mail: gastone.dallalibera@studenti.unipd.it 2 Prof. dr. sc. Vladimir Soldo, dipl. ing. stroj., Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnje, Zavod za termodinamiku, toplinsku i procesnu tehniku, Ivana Lučića 5,10000 Zagreb, e-mail: vladimir.soldo@fsb.hr 3 Luka Boban, mag. ing. mech., Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnje, Zavod za termodinamiku, toplinsku i procesnu tehniku, Ivana Lučića 5,10000 Zagreb, e-mail: luka.boban@fsb.hr 4 Prof. dr. sc. Michele De Carli., Università degli Studi di Padova, Dipartimento di Ingegneria Industriale, Via Gradenigo, 6/a, 35131 Padova, e-mail: michele.decarli@unipd.it 5 Alen Cukrov, mag. ing. mech., Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnje, Zavod za termodinamiku, toplinsku i procesnu tehniku, Ivana Lučića 5,10000 Zagreb, e-mail: alen.cukrov@fsb.hr

184 1 Uvod Procesnim hlađenjem se neko tijelo hladi na temperaturu nižu od temperature okoliša. Intenzivan prijenos topline s hlađenog tijela na rashladni medij se postiže isparivanjem potonjeg uslijed toplinskog toka kojeg odaje hlađeno tijelo. Proces isparivanja radne tvari se odvija unutar isparivača. Procesi hlađenja imaju izrazit značaj u mnogim granama industrije, pa tako i prehrambenoj industriji gdje se hlađenjem ponajprije onemogućuje razvoj mikroorganizama u namirnicama. U ovom radu je analizirano ponašanje isparivača u sustavu za hlađenje pića. Radna tvar u sustavu je propan. Propan (R290) odlikuju izrazito povoljna termodinamička svojstva, poput visoke specifične topline isparivanja, te relativno niske vrijednosti tlakova kondenzacije. Također, posjeduje veoma niske vrijednosti potencijala globalnog zagrijavanja (engl. Global Warming Potential, GWP) u usporedbi s konvencionalnim radnim tvarima (1). Slika 5. T-s dijagram procesa s R290 te prikaz utjecaja pada tlaka na temperaturu isparavanj 2 Eksperimentalni sustav Promatrani isparivač dio je rashladnog uređaja koji se koristi za hlađenje pića akumulacijom rashladne energije u ledu. Spiralni izmjenjivač uronjen je u spremnik vode te propan u izmjenjivač ulazi kao pothlađena kapljevina te prolaskom kroz isparivač mijenja agregatno stanje. Ekspanzijski ventil osigurava pregrijanje radne tvari kako bi kompresor usisavao pregrijanu paru. Nakon uključivanja uređaj radi dok se na cijevima isparivača ne formira dovoljna debljina sloja leda koja se kontrolira pomoću tri osjetnika temperature postavljena s konstantnim korakom na određenoj udaljenosti od cijevi isparivača. Sami uređaj te shema spajanja mjerne opreme prikazani su na Slikama 2 i 3, a mjerenja su provedena na Fakultetu strojarstva i brodogradnje, Sveučilišta u Zagrebu. Stanja radne tvari mjerena su s dva pretvarača tlaka te termoparovima. Pretvarači tlaka postavljeni su na usisni vod kompresora i kapljevinski vod, dok termoparovi mjere stanje na ulazu u isparivač, izlazu iz isparivača, usisu u kompresor, tlačnom i kapljevinskom vodu. Temperatura pregrijanja se mjeri na izlazu iz isparivača u samoj kupci te na ulazu u kompresor.

185 Slika 6. Rashladni uređaj s prikazom cijevnog isparivača Slika 7. Eksperimentalni postav: (1) kondenzator, (2) ventilator, (3) kompresor, (4) isparivač, (5) izolirani spremnik, (6) prigušna kapilara i (7) akvizicija Maseni protok radne tvari koreliran je s električnom snagom kompresora te bilanciranjem entalpija na usisnoj i tlačnoj strani kompresora. Sam isparivač sastoji se od 12 četverokutnih prstena u spiralnoj formi te je prikazan na Slici 2. Tablica 1 Dimenzije isparivača Unutarnji promjer cijevi Vanjski promjer cijevi d i = 9 mm d e = 10 mm Broj prstena N = 12 Duljina izmjenjivača L circ = 15,8 m Materijal Cu Hrapavost cijevi Rp = 0,2 µm Ukupni pad tlaka u dvofaznom strujanju može se raspisati kao (2):

186 p tot p f p ac p pri čemu je Δp f pad tlaka uslijed trenja, Δp ac uslijed ubrzanja struje te Δp g uslijed gravitacije. Za potrebe usporedbe korištene su četiri korelacije često korištene u literaturi: Churchill-ova (3) za jednofazno strujanje pare propana, te Friedel-ova (4), Bankoff-ova (5) i Martinelli-eva (6) za dvofazno strujanje. 3 Rezultati i diskusija Eksperimentalni rezultati provedenog mjerenja prikazani su na Slici 4 dok su pojedine karakteristične točke sumirane u Tablici 2. Prikazane su temperature isparavanja, temperature prergijane radne tvari na izlazu iz isparivača te na usisu kompresora te temperatura leda. Sam proces može se podijelit u nekoliko karakterističnih procesa: a) hlađenje vode od 1. do 42. minute b) stvaranje leda na cijevima isparivača do 60. minute c) pothlađivanje leda te daljnje povećanje mase leda g Slika 8. Promjene temperatura prilikom rada uređaja Vrijeme [min] Tablica 2. Prikaz rezultata mjerenja u pojedinim točkama Tlak isparavanja [bar] Temperatura isparavanja [⁰C] Temp. pregrijanja 1 [⁰C] Temp. pregrijanja 2 [⁰C] Pad tlaka [bar] 3 3,60-6,03 11,59 13,18 0,893 15 4,18-2,05 7,94 10,16 0,322 60 3,84-5,03 0,49 3,51 0,217 134 3,57-7,09-2,32 0,76 0,265

187 U prvoj fazi prilikom pokretanja uređaja temperatura isparavanja se povećava od početne vrijednosti -8 C i približava temperaturi hlađene vode. Nakon uspostavljanja ravnotežnog rada rashladnog uređaja temperatura isparavanja se linearno smanjuje od -1,8 C do -2,8 C kada dolazi do zamrzavanja vode i stvanja leda na cijevima isparivača. U drugoj fazi temperatura leda i temperature pregrijanja konstantnog su iznosa do 58. minute kada nastali sloj leda predstavlja dominanti toplinski otpor pri prijelazu topline. Posljedica je pothlađenje leda ispod 0 C te snižavanje temperature isparavanja. U posljednjih 40 minuta rada uređaja dolazi do naglog pada temperature isparavanja i leda što se pripisuje činjenici da se u tom trenutku formira sloj leda koji obuhvaća i dio isparivača na izlazu na kojem struji pregrijana para propana. Navedeni zaključak temelji se na činjenici da dolazi do izjednačavanja temperature leda i temperature pregrijanja na izlazu iz isparivača oko 140. minute. Temperature nastalog leda na kraju procesa hlađenja iznosti -5 C dok se prilikom zamrzavanja leda temperatura isparavanja smanjuje s 3 C na -7 C. Tlak i temperatura jednoznačno su definirani tijekom isparavanja, stoga je moguće usporediti izmjereni tlak pretvaračem tlaka te tlak određen prema temperaturi na ulazu u isparivač na temelju linije zasićenja propana. Usporedba dobivenih vrijednosti tlaka mjerenjem i preračunavanjem prikazana je na Slici 5. Vidljivo je da je razlika konstantna, izuzev pri početku rada uređaja dok neravnotežnosti u radu rashladnika dominiraju. Tijekom eksperimenta utvrđen je pad tlaka od 0,23 bar nakon ustaljivanja rada rashladnog uređaja. Slika 9. Tlakovi prije i nakon isparivača Za proračun pada tlaka tri različite korelacije su upotrijebljene i uspoređene. Rezultati su prikazani na zajedničkom dijagramu na kojem je naglašen raspon odstupanja +/-5%. Dijagram je prikazan na Slici 6 te daje usporedbu izmjerenog tlaka nakon isparivača te korigiranih tlakova uzimajući u obzir izračunati pad tlaka. Najmanje odstupanje dobiveno je koristeći korelaciju prema Bankoff-u, a najveće odstupanje za Martinelli-evu.

188 Slika 10. Odstupanja tlakova na izlazu iz isparivača za različite korelacije Slika 11. Promjena tlaka u vremenu: izmjerena i izračunata korelacijama za pad tlaka 4 Zaključak U radu je predstavljena analiza isparivača s propanom kao rashladnom radnom tvari. Za potrebe spiralnog isparivača sastavljenog od pravokutnih elemenata određen je pad tlaka sa svrhom usporedbe različitih korelacija dostupnih u literaturi. Uz horizontalne elemente cijevi, u analizi su uzeta u obzir i koljena od 90. Sve tri uspoređene korelacije nalaze se unutar raspona od +/- 5% u odnosu na mjerene vrijednosti. Ipak, od uspoređenih korelacije, najbolje poklapanje pokazuje Bankoff-ova korelacija te će se u budućim analizama koristiti za potrebe modeliranje cijelokupnog uređaja. Osim pada tlaka, za opis rada isparivača ključan je i prijelaz topline što je ujedno i cilj budućih istraživanja. Nomenklatura d i promjer [m] Fr L tekući Froudeov broj [-] L gustoća [kg/m 3 ] We L tekući Weberov broj [-] L duljina cijevi [m] SH temperature pregrijanja [ C] (razlika) m maseni protok [kg/s] T ev temperatura isparavanja [ C] Re Reynoldsov broj [-] E, F, H konstante Friedelove korelacije [-]

189 Literatura 1. I. Colombo, G. G Maidment, D. Cowan (2015): Whole life emission for air to water heat pumps: an investigation, International Congress of Refrigeration, Yokohama 2. G. Dalla Libera (2017). Modelling of finned coil evaporators with air dehumidification. Master thesis in Energetic Engineering, University of Padua, Italy. 3. S. W. Churchill (1973). Empirical expressions for the shear stress in turbulent flow in commercial pipe. American Institute of Chemical Engineering Journal, pag. 375-376. 4. L. Friedel (1979). Improved friction pressure drop correlations for horizontal and vertical two-phase flow. 3 R Int., pag. 485-491. 5. S. G. Bankoff (1960). A variable density single-fluid model for two-phase flow with particular reference to steam-water flow. J. Heat Transfer, 11, pag. 165-172. 6. R. W. Lockhart and R. C. Martinelli (1949). Proposed correlation of data for isothermal two-phase two-component flow in pipes. Chem. Eng. Progr., 4.5, pag. 39-48. 7. ASHRAE Standard 34-2007, Designation and Safety Classification of Refrigerants, 2008. 8. S. M. Sami and B. Song (1995). Heat transfer and pressure drop characteristics of HFC quaternary refrigerant mixtures inside horizontal enhanced surface tubing. Mechanical Engineering, School of Engineering, University of Moncton, Moncton.