A verification of mathematical model of mine air compression refrigerator cooperating with the evaporative water cooler

• Autorzy: Nowak B. , Filek K. , Łuska P.

Warianty tytułu

PL

Weryfikacja matematycznego modelu górniczej sprężarkowej chłodziarki powietrza współpracującej z wyparną chłodnicą wody

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article describes the functioning of mine air compression refrigerator cooperating with the evaporative water cooler Data results of air, refrigerant and water for two types of refrigerators: DV-290 with the refrigerant R22 and with the evaporative cooler RK-450 and TS-300B with the refrigerant R407C and with the evaporative cooler CWW-420 are shown. Moreover, mathematical equations of system work description introduced earlier were given. The focused character of all its elements, which corresponds to jump assumption of flowing medium parameter modifications was accepted. From equations, the parameter values at the inlet and outlet of exchangers were calculated, taking the parameter values at their inlets as the input data to the calculations. Fundamental purpose of realized measurements and calculations was an experimental verification of system of equations, which is a mathematical model of air cooling system. This verification was made in the relation to the exchanger thermal powers - evaporator, condenser and evaporative water cooler. Within the framework of verification, absolute and relative deviations of calculated and measured values, maximal deviations, average deviations and standard deviations from tests were specified. Next, statistical significance of these deviations were determined. All data were correlated in 8 tables.

PL

Artykuł opisuje działanie górniczej sprężarkowej chłodziarki powietrza, współpracującej z wyparną chłodnicą wody. Przedstawiono dane pomiarowe, otrzymane jako wyniki badań eksperymentalnych dwóch chłodziarek: wykorzystującej czynnik chłodniczy R22 chłodziarki typu DV-290 z chłodnicą wyparną RK-450 oraz chłodziarki typu TS-300B z czynnikiem R407C i z chłodnicą wyparną CWW-420. Z danych tych, stosując wzory (1)-(3), wyznaczono moce cieplne parownika i skraplacza chłodziarki oraz wyparnej chłodnicy Wody - tak wyznaczone wartości mocy nazywane są w artykule mocą pomierzoną. Wszystkie wartości otrzymane drogą pomiarów zestawiono w tabelach 1 i 2. Podano także wyprowadzone wcześniej (Nowak i Filek, 2009, 2010a) równania (4)-(16) matematycznego opisu elementów składowych takiego systemu, w tym wymienników przeponowych. Przyjęto ich skupiony charakter, co odpowiada założeniu skokowych zmian parametrów przepływających mediów (powietrza, czynnika chłodniczego i wody). Za pomocą tych równań wyliczono wartości parametrów na wylotach wymienników, biorąc wartości parametrów na ich wlotach jako wielkości wejściowe do obliczeń. Wszystkie wartości otrzymane drogą obliczeń, także mocy wymienników wyliczonych z (1)-(3) po podstawieniu wartości wylotowych obliczonych z równań (4)-(16), zestawiono w tabelach 3 i 4. Konieczne w obliczeniach współczynniki wymiany ciepła i masy w chłodnicy wyparnej określono z regresji liniowej, na podstawie wcześniejszych pomiarów (Nowak i in., 2009), współczynniki odnoszące się do parownika wyliczono ze wzorów podawanych w literaturze, natomiast intensywność wymiany ciepła w skraplaczu określono na podstawie przyjętego dochłodzenia czynnika chłodniczego na jego wylocie. Zasadniczym celem przeprowadzonych pomiarów i opartych na nich obliczeń była eksperymentalna weryfikacja układu równań (4)-(16), stanowiącego matematyczny model systemu chłodzenia powietrza. W artykule weryfikację taką przeprowadzono w odniesieniu do mocy cieplnych wymienników - parownika, skraplacza i wyparnej chłodnicy wody. Zamieszczone w tabelach dane pozwalają jednak na objęcie nią także innych wielkości. W ramach weryfikacji określono bezwzględne i względne odchyłki wartości obliczonych i pomierzonych, odchyłki maksymalne, odchyłki średnie i odchylenia standardowe z prób. Następnie określono statystyczną istotność tych odchyłek, przez co rozumie się jedną z dwóch interpretacji: albo można uznać, że odchyłki te są efektem losowych błędów pomiarów, a nie błędnego modelu matematycznego, albo przeciwnie - że model matematyczny nie opisuje zjawisk rzeczywistych z wystarczającą dokładnością. Przeprowadzona weryfikacja dała w przypadku parownika i chłodnicy wody wynik dla modelu pozytywny (odchyłki wartości wyliczonych od zmierzonych nieistotne - nie pomniejszają wartości matematycznego opisu). Natomiast z uwagi na to, że obliczona moc skraplacza jest wyraźnie niższa od mocy pomierzonej, odchyłki tutaj są statystycznie istotne. W zagadnieniach praktycznych należy ten fakt uwzględniać.

Słowa kluczowe

EN

mine air conditioning; water cooling; evaporative water

PL

klimatyzacja kopalń; chłodzenie wody; chłodnica wyparna

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 55, no 3
• Strony: 441--467
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Nowak B.

autor

Filek K.

autor

Łuska P.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mining and Geoengineering, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• Bonca Z., Butrymowicz D., Dambek D., Depta A., Targański W., 1998. Czynniki chłodnicze i nośniki ciepła. Własności cieplne, chemiczne i eksploatacyjne. Poradnik. Gdańsk, Wyd. IPPU Masta.
• Greń J., 1984. Statystyka matematyczna. Modele i zadania. Państwowe Wydawnictwo Naukowe, wyd. VIII, Warszawa.
• Häussler W., 1971. Zastosowanie wykresu i-x w inżynierii sanitarnej. Arkady, Warszawa.
• Hobler T., 1971. Ruch ciepła i wymienniki. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, wyd. IV, Warszawa.
• Kołodziejczyk L., Rubik M., 1976. Technika chłodnicza w klimatyzacji. Wyd. Arkady, Warszawa.
• Nowak B., Filek K., 2009. Mathematical description of media parameters in the compression refrigerator. Arch. Min. Sci., vol. 54, No 1, p. 13-34.
• Nowak B., Filek K., 2010a. Zmiana temperatury wody chłodzącej skraplacz górniczej chłodziarki powietrza w wentylatorowej chłodnicy wyparnej. Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kwartalnik „Górnictwo i Geoinżynieria”, z. 1, p. 53-62.
• Nowak B., Filek K., Branny M., 2010b. Wartości współczynników wymiany ciepła i masy w wentylatorowej wyparnej chłodnicy wody. Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kwartalnik „Górnictwo i Geoinżynieria”, z. 1, p. 63-76.
• Roszczynialski W., Trutwin W., Wacławik J., 1992. Kopalniane pomiary wentylacyjne. Wydawnictwo „Śląsk”, Katowice.
• Wacławik J., Cygankiewicz J., Knechtel J., 1995. Warunki klimatyczne w kopalniach głębokich. Poradnik nr 4, Biblioteka Szkoły Eksploatacji Podziemnej, Kraków.