Obliczenia cieplne wymiennika stanowiącego ujęcie dolnego źródła ciepła powietrznej pompy ciepła

• Autorzy: Zalewski W.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2016.238

Warianty tytułu

EN

Heat calculations for an exchanger constituting the intake of the low temperature heat source of an air-source heat pump

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono sposób przeprowadzania obliczeń cieplnych lamelowanego wymiennika ciepła, stanowiącego ujęcie dolnego źródła ciepła powietrznej pompy ciepła, pełniącego w obiegu termodynamicznym pompy funkcję parowacza. Podano algorytm obliczeń pozwalający na wyznaczenie pola powierzchni wymiany ciepła przy znanej wydajności cieplnej wymiennika. Posłużono się metodą NTU, służąca do przeprowadzania obliczeń cieplnych wymienników. Do wyznaczenia współczynnika przejmowania ciepła od strony powietrza zastosowano wzór Schmidta [4], dotyczący wymiany ciepła na powierzchniach ożebrowanych. Sprawność lameli określono w przybliżony sposób za pomocą wzorów odnoszących się do żeber, dzieląc lamelę na żebra o kształcie wynikającym z układu przestrzennego rur. W obliczeniach uwzględniono również, za pomocą współczynnika wymiany wilgoci RCJ, wpływ ciepła utajonego wykraplającej się z powietrza pary wodnej na intensywność wymiany ciepła. Ze względu na możliwość pracy wymiennika w warunkach oszronienia powierzchni wymiany ciepła, przedstawiono sposób uwzględnienia wpływu powstającej warstwy szronu na wartość współczynnika przenikania ciepła. Współczynnik przejmowania ciepła przy wrzeniu czynnika roboczego w rurach proponuje się wyznaczać za pomocą uogólnionej korelacji Iwaszkiewicza [6]. Stosowanie wzorów Schmidta i Iwaszkiewicza ograniczone jest zakresami ich ważności, które podane są we wskazanych materiałach źródłowych. Przedstawiony algorytm obliczeń cieplnych wymienników lamelowanych może zostać wykorzystany do przeprowadzania obliczeń mających na celu weryfikację istniejących rozwiązań konstrukcyjnych, a także uzupełnienie i rozszerzenie danych eksploatacyjnych, podawanych przez producentów wymienników ciepła i pomp ciepła.

EN

The paper presents the heat calculations for a plate finned heat exchanger constituting the intake of the low-temperature heat source of an air-source heat pump, operating as an evaporator in the pump’s thermodynamic cycle. A calculation algorithm was provided to determine the heat exchange surface area for a given thermal efficiency of the exchanger. The NTU method, used in heat calculations for heat exchangers, was applied. The air-side heat transfer coefficient was determined using Schmidt’s equation [4] for heat transfer on finned surfaces. Plate fin efficiency was approximated using equations for fins – the plate fin was divided into fins whose shapes followed the spatial arrangement of the tubes. The RCJ damp transfer ratio was also used in the calculations to take account of the effect of the latent heat of the water vapour condensing out of the air on the intensity of the heat transfer process. As the exchanger is operational when the heat exchange surface is frosted over, the authors proposed a method to account for the effect of the frost layer on the value of the overall heat transfer coefficient. The heat transfer coefficient for the in-tube boiling process of the refrigerant was proposed to be determined using the generalised correlation by Iwaszkiewicz [6]. The application of the formulas proposed by Schmidt and Iwaszkiewicz is limited by their validity ranges, as stated in relevant reference works. The heat calculation algorithm for plate finned heat exchangers discussed in the paper may be used in calculations aimed to verify existing engineering solutions, as well as to supplement and expand on the operational data provided by heat exchanger and heat pump manufacturers.

Słowa kluczowe

PL

wymiana ciepła; lamelowany wymiennik ciepła; parowacz; współczynnik przejmowania ciepła; pole powierzchni

EN

heat transfer; plate finned heat exchanger; evaporator; heat transfer coefficient; heat exchange; surface area

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2016
• Tom: z. 63, nr 3
• Strony: 543--552
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys.

Twórcy

autor

Zalewski W.

• Politechnika Krakowska, Zakład Chłodnictwa i Klimatyzacji, al. Jana Pawła II 37, 31-864 Kraków; tel. [phone]

Bibliografia

• [1] Spektakularny wzrost rynku powietrznych pomp ciepła w 2015 roku, Chłodnictwo, nr 3, 2016, s. 9-10.
• [2] Niezgoda–Żelasko B., Zalewski W.: Chłodnicze i klimatyzacyjne wymienniki ciepła obliczenia cieplne, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 2013.
• [3] Zalewski W., Kot J.: Obliczenia cieplno-przepływowe wentylatorowych chłodnic powietrza, cz. I, Chłodnictwo, nr 1-2, 2015, s. 40-44.
• [4] VDI-Wärmeatlas: Wärmeübergang an berippten Oberflächen, VDI Verlag, Düsseldorf 1991, S. Mb1-Mb4.
• [5] Mikielewicz D., Mikielewicz J.: Analiza możliwości wykorzystania ogólnych korelacji wrzenia w przepływie w technice chłodniczej, Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna, nr 8, 1997.
• [6] Madejski J.: Teoria wymiany ciepła, Wydawnictwo Politechniki Szczecińskiej, Szczecin 1998.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017)