Chłodnice powietrza

Posted: 22nd Listopad 2011 by haralampia in Klimatyzacja
Tags: , ,

W chłodnicach przeponowych temperatura powietrza maleje. Jeżeli temperatura powierzchni chłodnicy jest niższa niż temperatura punktu rosy, to również następuje jego osuszanie.

W przypadku, kiedy na powierzchni chłodnicy powietrza nie następuje wykraplanie się pary wodnej z powietrza, obliczenie można prowadzić na tych samych zasadach jak dla nagrzewnicy.

Jeżeli jednak temperatura powierzchni chłodnicy powietrza jest niższa niż punkt rosy, na powierzchni chłodnicy powietrza pojawiają się krople wody. Wtedy to wymiana ciepła zaczyna się łączyć z wymianą masy, co w sposób znaczący wpływa na wzrost współczynnika przejmowania ciepła α. Ciepło skraplania w znacznej części dopływa do czynnika chłodzącego.

Obliczenie i dobór chłodnicy powietrza, tak jak i wszystkich innych wymienników ciepła dla urządzenia klimatyzacyjnego, sprowadza się do określenia powierzchni wymiany ciepła. Przeprowadzenie obliczeń w oparciu o metody analityczne jest utrudnione, bo:

  1. w większości przypadków skraplanie pary wodnej zachodzi na powierzchni chłodzących;
  2. istnieją kłopoty z przeprowadzeniem analizy warunków pracy chłodnicy, zwłaszcza przy zmieniających się parametrach powietrza i czynnika chłodzącego. Dalszy ciąg “Chłodnice powietrza” »

Nagrzewnice powietrza

Posted: 19th Październik 2011 by haralampia in Klimatyzacja
Tags: , ,

Zadaniem nagrzewnicy powietrza jest przekazanie, na drodze przenikania, ciepła zawartego w medium grzewczym.

Medium grzewcze może stanowić:
1) woda;
2) para wodna;
3) energia elektryczna.

Podstawowym równaniem określającym moc cieplną wymiennika przeponowego stanowi równanie, które można napisać

q=k(t_{1}-t_{2}) [W/m^{2}],

gdzie: R=\frac{1}{k}=(\frac{1}{\alpha_{1}}+\frac{\lambda}{\alpha}+\frac{1}{\alpha_{2}}).

t_{1},t_{2} – temperatury ośrodka po obydwu stronach przegrody, [°C];
\alpha_{1},\alpha_{2} – współczynniki przejmowania ciepła po obydwu stronach przegrody, [W/(m²K)];
$latex\lambda$ – współczynnik przewodzenia ciepła materiału przegrody, [W/(mK)];
\delta – grubość przegrody, [m];
k – współczynnik przenikania ciepła przez przegrodę, [W/(m²K)];
R – opór cieplny przegrody, [(m²K)/W]. Dalszy ciąg “Nagrzewnice powietrza” »

Systemy określania skuteczności filtrów

Posted: 7th Październik 2011 by haralampia in Wentylacja
Tags: , ,

Główne, choć nie jedyne, znaczenie w doborze rodzaju filtru ma jego skuteczność. Jest ona w znaczącym stopniu związana t z wielkością ziarna pyłu określaną przez jego średnicę dp. W określaniu skuteczności filtrów, na drodze pomiaru, stosowane są w technice powietrznej trzy zasadnicze systemy:

1) numeryczny – polega na zliczaniu ziaren pyłu, uwzględniając jego średnicę; do określenia średnicy stosuje się metody konimetryczne, zaś zliczanie ziaren pyłu odbywa się za pomocą mikroskopu lub metodą rozproszonego światła;
2) areometryczny (powierzchniowy) – pomiarowi podlegają cienie rzucane przez ziarno (kwadraty zależności od średnicy ziarna);
3) grawimetryczny – pomiar polega na oznaczeniu masy pyłu zatrzymanego na filtrach pomiarowych.

Wpływ przyjętej metody na określenie skuteczności zatrzymywania pyłu przez filtr jest znaczny. Zakładając filtr pomiarowy, który zatrzymuje wszystkie ziarna o średnicy dp > lμm, a przepuszcza ziarna dp < lμm, to przy składzie frakcyjnym pyłu wzorcowego skuteczność wyniesie:
ηg = 97,00% oznaczona metodą grawimetryczną;
ηa = 67,77% oznaczona metodą areometryczną (test zacienienia);
ηn = 1,50% oznaczona metodą numeryczną (za pomocą konimetru). Dalszy ciąg “Systemy określania skuteczności filtrów” »

Filtry

Posted: 29th Wrzesień 2011 by haralampia in Wentylacja
Tags:

Zadaniem filtrów stosowanych w klimatyzacji jest oddzielenie i zatrzymanie zanieczyszczeń znajdujących się w powietrzu atmosferycznym. Jest ono zanieczyszczone, w zależności od środowiska, cząsteczkami stałymi o różnej wielkości i stężeniu, cieczami i gazami. Cząstki te tworzą mieszaninę o stężeniu między 0,05 a 3,0 mg/m3 (zanieczyszczenia przemysłowe dochodzą nawet do 20 mg/m3) i mają wymiary między 0,001 a 1000 μm.

Zapylone powietrze przepływające przez warstwy filtrujące rozdziela się na szereg strumieni cząstkowych. Przepływ pyłu i jego osadzanie się w tej warstwie to procesy zależne m.in. od poniższych zjawisk fizykalnych:

  1. dyfuzji, czyli zderzenia ziaren pyłu z cząsteczkami gazu, w którym występują molekularne ruchy Browna, powodujące wytrącenie cząsteczki pyłu ze strumienia i jego osadzenie w warstwie filtrującej. Zjawisko to jest możliwe tylko dla bardzo małych cząsteczek pyłu przebywających odpowiednio długo w pobliżu przeszkody;
  2. bezwładności – występuje ona, gdy ziarna pyłu o określonej średnicy i masie nie są w stanie poruszać się zgodnie ze zmieniającym kierunek przepływu strumieniem i docierają do przeszkody (włókna) poprzez warstwę przyścienną, na której się osadzają;
  3. blokady, czyli zakleszczenia się ziarna pyłu między powierzchniami osadczymi o wymiarach mniejszych niż średnica ziarna pyłu. Dalszy ciąg “Filtry” »

Zródła zanieczyszczenia powietrza

Posted: 21st Wrzesień 2011 by haralampia in Wentylacja
Tags:

Atmosfera, stanowiąca dużą powlokę otulającą kulę ziemską, niezbędna do zachowania życia na naszej planecie, stanowi swego rodzaju filtr ochraniający przed szkodliwym oddziaływaniem różnych czynników z kosmosu. Masa powłoki atmosfery otaczająca skorupę ziemską wynosi około 50-10^5 kN (5-105 tony), co stanowi tylko 0,05% całej masy skorupy ziemskiej. Słup powietrza atmosferycznego wywiera nacisk 100 kN (10 ton) na 1 m2 powierzchni Ziemi. Przy przeciętnej powierzchni ciała 1,7-1,8 m2 człowiek znajduje się pod naciskiem około 18 ton, czego jednak organizm nasz nie odczuwa (równoważy je ciśnieniem wewnątrz ciała).
Licząc od powierzchni Ziemi, atmosferę dzieli się na:
1) troposferę (0-11 km);
2) stratosferę (11-80 km);
3) jonosferę (powyżej 80 km).
Górna granica atmosfery nie jest dokładnie określona. Pojawienie się brzasku obserwuje się na wysokości około 65 km, świecenie meteorytów na wysokości około 170 km, zaś światło polarne sięga wysokości 1200 km. Ze względu na istotne znaczenie troposfery dla procesów życiowych na Ziemi rozważanie ograniczone zostanie do tej części atmosfery. Dalszy ciąg “Zródła zanieczyszczenia powietrza” »

Strefy klimatyczne

Posted: 14th Wrzesień 2011 by haralampia in Klimatyzacja, Wentylacja
Tags: , ,

Strefy klimatyczne pozwalają określić podstawowe parametry obliczeniowe powietrza zewnętrznego. Projektując urządzenia wentylacyjno-klimatyzacyjne, trzeba znać wartości określające parametry obliczeniowe powietrza
zewnętrznego, zarówno dla okresu letniego, jak i zimowego, oraz wartości natężenia promieniowania słonecznego J (W/m²). Parametry powietrza są określone na podstawie następujących wielkości charakterystycznych:

  1. temperatury termometru suchego ts (°C);
  2. temperatury termometru mokrego tm (°C);
  3. wilgotności względnej powietrza φ (%);
  4. zawartości wilgoci x (g/kg);
  5. entalpii powietrza h (kJ/kg).

Powierzchnia Polski podzielona została dla okresu letniego na dwa główne obszary, które przedstawia rys. 1. Jeżeli położenie na mapie wybranej miejscowości, dla której chcemy ustalić warunki klimatyczne w okresie letnim, nie jest dokładnie sprecyzowane (może np. znajdować się ono na granicy między pierwszą a drugą strefą), przyjmuje się warunki dla bardziej niekorzystnej strefy.
Parametry obliczeniowe powietrza zewnętrznego ustala się po przyporządkowaniu obiektu, w którym ma zostać zaprojektowana klimatyzacja do jednej ze stref na rys. 1. Dalszy ciąg “Strefy klimatyczne” »

Klimat a wentylacja

Posted: 12th Wrzesień 2011 by haralampia in Wentylacja
Tags: , ,

Zadaniem urządzeń wentylacyjnych jest zapewnienie i utrzymanie żądanego stanu jakości powietrza (temperatury, wilgotności) wewnątrz pomieszczenia, niezależnie od dobowych lub rocznych zmian zewnętrznych parametrów atmosferycznych powietrza.
Zaprojektowanie właściwego urządzenia wentylacyjno-klimatyzacyjnego wymaga znajomości parametrów powietrza zewnętrznego, ich zmian w ciągu roku oraz wpływu na wentylowane pomieszczenie.

Do parametrów mających główny wpływ na wielkość urządzenia należą:

  1. temperatura i wilgotność powietrza;
  2. prędkość wiatru;
  3. nasłonecznienie;
  4. ciśnienie atmosferyczne.

Jeżeli zmienność temperatury, wilgotności powietrza, nasłonecznienia i ciśnienia atmosferycznego jest ustalana w krótkim okresie, np. w ciągu doby, tygodnia, to mówimy wtedy o warunkach meteorologicznych. Te same parametry są określane jako czynniki klimatyczne, jeżeli ich zmiany są rozpatrywane jako wartości średnie dla określonej miejscowości w okresie rocznym na podstawie obserwacji dokonanych przez co najmniej dziesięć lat. Dalszy ciąg “Klimat a wentylacja” »

Wymiennikami ciepła nazywane są aparaty, w których realizuje się wymianę ciepła od jednego ośrodka (gazowego lub ciekłego) do drugiego.
W ciągłym procesie wymiany ciepła (bez rozruchu i przestojów) pola temperatur mogą być stacjonarne albo niestacjonarne okresowo. Spotyka się także aparaty pracujące w sposób niestacjonarny (autoklawy, krystalizatory), których działanie sprowadza się do rozruchu i wyłączenia aparatu. Jeśli w wymiennikach wymiana ciepła następuje przez styk czynników wymieniających ciepło, możemy wyróżnić dwie podstawowe możliwości:

1) wymiana ciepła przez styk bezpośredni;
2) wymiana ciepła przez styk pośredni.

W przypadku styku bezpośredniego, wymianie ciepła towarzyszy wymiana masy (substancji), tzn. mieszanie lub rozdzielanie. W tego typu wymiennikach wymiana ciepła uważana jest za zjawisko towarzyszące wymianie masy, która jest na pierwszym planie, a wymienniki nazywane są wymiennikami masy. Zatem za właściwe wymienniki ciepła uważa się wymienniki ciepła ze stykiem pośrednim. Ich cechą charakterystyczną jest istnienie przegród pomiędzy czynnikami wymieniającymi ciepło, wykonanych z materiałów obojętnych pod względem fizykochemicznym (przede wszystkim nierozpuszczalnych przez czynniki i nie reagujących chemicznie z nimi). Dalszy ciąg “Wymienniki ciepła – klasyfikacja” »

Wymienniki ciepła

Posted: 8th Wrzesień 2011 by haralampia in Klimatyzacja, Wentylacja
Tags: , ,

Obiekty inżynierskie, które stosowane są w różnych dziedzinach techniki można sklasyfikować w sposób uproszczony następująco:
1) przenoszą ciepło do tego miejsca, gdzie chcemy;
2) przenoszą ciepło z tego miejsca, gdzie go nie chcemy;
3) powstrzymują ciepło przed opuszczeniem miejsca, gdzie chcielibyśmy, żeby zostało;
4) powstrzymują ciepło przed dotarciem do miejsca, gdzie go nie potrzebujemy.

Jak można zauważyć, w przypadkach 1 i 2 występuje konieczność użycia specjalnych urządzeń służących do przenoszenia ciepła od jednego płynu do drugiego. Aparat zaprojektowany w celu przenoszenia energii cieplnej od jednego ośrodka (gazowego lub ciekłego) do innego nazywany jest wymiennikiem ciepła.

Wszystkie dziedziny techniki inżynierskiej są powiązane w jakiś sposób z różnymi rodzajami wymiany ciepła. Inżynierowie lotniczy zajmują się wymianą ciepła przy przepływie z wysoką prędkością. Inżynierowie chemicy
muszą zapewnić doprowadzenie lub odprowadzenie odpowiedniej ilości ciepła zależnie od tego, czy proces jest endotermiczny, czy egzotermiczny. Inżynierowie budowlani i architekci muszą uwzględniać wymianę ciepła przy
projektowaniu i wznoszeniu budynków. Elektrycy koncentrują się na utrzymaniu właściwych temperatur urządzeń. Mechanicy analizują wiele sytuacji, gdzie wymiana ciepła odgrywa zasadniczą rolę, jak na przykład w silniku spalinowym czy też systemach klimatyzacji lub w chłodnictwie. A zatem można uznać, że wymiana ciepła jest jedną z podstawowych dziedzin nauk inżynierskich o ogólnym znaczeniu dla wszystkich profesji.
Studiując termodynamikę, można się dowiedzieć, że energia cieplna powstaje z innych rodzajów energii zgodnie z pierwszą zasadą termodynamiki. Przenoszenie energii cieplnej związane jest pewną szczególną właściwością materii zwaną temperaturą, zaś druga zasada termodynamiki wyjaśnia, że swobodna migracja energii cieplnej zawsze odbywa się od ciała o wyższej temperaturze do ciała o niższej temperaturze. Dalszy ciąg “Wymienniki ciepła” »

Przenikanie

Posted: 7th Wrzesień 2011 by haralampia in Wentylacja
Tags: , ,

Gdy dwa poruszające się płyny (gazy lub ciecze) o różnych temperaturach są przedzielone ścianką, wielkość strumienia ciepła przekazywanego od jednej substancji do drugiej, zależy nie tylko od materiału ścianki i istniejącego w niej gradientu temperatury. Na strumień ten wpływa również przenoszenie ciepła z jednego ośrodka do odpowiedniej zewnętrznej strony ścianki oraz od jej drugiej, zewnętrznej strony do drugiego ośrodka.

Takie złożone zjawisko nazywa się przenikaniem ciepła przez ściankę. Strumień ciepła przekazywany jest od jednego ośrodka do drugiego przez:
1) konwekcję po jednej stronie ścianki;
2) przewodzenie przez ściankę (która może być wielowarstwowa);
3) konwekcję po drugiej stronie ścianki.

Do określenia strumienia ciepła dla tego złożonego przypadku można ponownie posłużyć się analogią i porównaniem „przepływu” ciepła z „przepływem” prądu. Tym razem analogię tę można zastosować do łączenia oporów. W rozważanym przypadku przenikania ciepła opory cieplne związane z konwekcją po obu stronach ścianki oraz opór cieplny przewodzenia przez ściankę (złożoną np. z dwu warstw różnych materiałów) są połączone szeregowo. Przypadek konwekcji po obu stronach dwuwarstwowej ścianki przewodzącej ciepło oraz odpowiadające połączenie oporów elektrycznych jest przedstawiony na rysunku 1. Dalszy ciąg “Przenikanie” »