W artykule przedstawiono równania opisujące ustalone chłodzenie powietrza za pomocą chłodnicy bezpośredniego działania. Stanowi ją parownik górniczego sprężarkowego układu chłodzenia, w którym proces oziębiania powietrza zachodzi bez udziału mediów pośrednich. Przyjęto przeciwne kierunki przepływu powietrza i czynnika chłodniczego (parownik przeciwprądowy). Równania dotyczące chłodzonego powietrza i przepony parownika podano w oparciu o wcześniejsze publikacje, natomiast równania dotyczące czynnika chłodniczego wyprowadzono na podstawie bilansu jego entalpii. Matematyczny opis ustalonego chłodzenia powietrza parownikiem tworzą układy równań różniczkowych zwyczajnych pierwszego rzędu oraz równań algebraicznych. Wielkościami poszukiwanymi w tych równaniach są: temperatura i wilgotność właściwa powietrza poddawanego chłodzeniu, temperatura przepony parownika oraz temperatura czynnika chłodniczego i stopień suchości jego mokrej pary nasyconej. Poprzez wyróżnienie w parowniku (od strony powietrza) dwóch stref: chłodzenia suchego i chłodzenia mokrego, dla których zróżnicowano odpowiadające im równania, uwzględniono proces skraplania się niesionej przez chłodzone powietrze pary wodnej. Podobnie postąpiono wyróżniając w parowniku (od strony czynnika chłodniczego): strefę parowania czynnika w stałej temperaturze oraz strefę wzrostu temperatury jego pary. Rozpatrzono różne wzajemne położenia granic tych stref. Wywody teoretyczne zilustrowano przykładem obliczeniowym, którego wyniki zaprezentowano w formie wykresów. Konieczne wejściowe dane liczbowe odpowiadają parownikowi chłodnicy typu DV-290 z freonem R22 jako czynnikiem chłodniczym.
EN
In the paper the authors have presented the equations describing stabilized cooling of the air by means of the direct action cooler being the evaporator of the mining compression system in which the air-cooling process is functioning without participation of indirect media. Opposite directions of the airflow and refrigerant (counter-current evaporator) have been assumed. The equations concerning the cooled air and the evaporator diaphragm have been given on the ground of earlier publications, whereas the equations concerning the refrigerant have been derived on the base of its enthalpy balance. Mathematical description of the established air cooling with the evaporator is created by means of a system of ordinary differential linear and algebraic equations. The sought values in these equations are: temperature and specific humidity of the cooled air, temperatures of the evaporator diaphragm and the refrigerant as well as the ariolity degree of its wet saturated vapour. In the evaporator (at the air side) two zones have been distinguished: dry and wet cooling ones for which the corresponding equation have been differentiated. Through it condensation process of the steam carried by the cooling air has been taken into account. Similarly, yet another two zones have been distinguished in the evaporator (at the refrigerant side): constant temperature refrigerant evaporation zone and the increase temperature of the refrigerant vapour zone. Various mutual positions of the zones boundaries have been examined. Theoretical arguments have been illustrated by an analytical example the results of which have been presented in the form of diagrams; the necessary numerical input data correspond with the cooler evaporator of the DV-290 type with freon R22 as the refrigerant.
W przedstawionej pracy zamieszczono matematyczny opis zjawisk wymiany ciepła i masy, zachodzących w wodnej przeponowej chłodnicy powietrza o działaniu pośrednim, przy jej pracy współprądowej. Opis ten stanowi układ równań różniczkowych cząstkowych pierwszego rzędu i równań algebraicznych, uzyskany drogą bilansów entalpii powietrza, wody i przepony oraz masy pary wodnej. Pozwala on wyznaczyć, jedynie na drodze numerycznej z uwagi na nieliniowości i stopień skomplikowania, czasoprzestrzenne zmiany temperatury i wilgotności powietrza oraz temperatury wymiennika ciepła i wody chłodzącej w chłodnicy. W pracy zamieszczono także równania obowiązujące w stanie ustalonym, otrzymane w oparciu o wspomniany model matematyczny, co pozwoliło określić nie tylko numerycznie, lecz również, po przyjęciu odpowiednich założeń upraszczających, analitycznie, niezmienne w czasie rozkłady temperatury wymiennika ciepła, wody chłodzącej oraz temperatury i wilgotności chłodzonego powietrza wzdłuż chłodnicy. Każdy przypadek chłodzenia powietrza (chłodzenie nieustalone i ustalone) zilustrowano przykładem obliczeniowym. Rozwiązania podano w postaci wykresów poszukiwanych wielkości.
EN
In the present paper, mathematical description of phenomena of heat and mass exchange, occurring in the water diaphragm air cooler of indirect action, working at parallel flow, was given. This description consists of the system of linear partial differential equations and algebraic equations, obtained by balancing air, water and diaphragm enthalpy with the mass of water vapour. It allows to determine only by numerical way - because of the nonlinearity and the degree of complication - space-time changes of air temperature and humidity as well as of temperature of heat exchanger and cooling water in the cooler. In the paper there are also given some equations valid in stationary state, obtained on the ground of the mentioned mathematical model, which allowed to determine not only in a numerical way but also, after making relevant simplifying assumptions, in an analytical way constant in time distributions of temperature of heat exchanger, cooling water together with temperature and humidity of cooled air along cooler. Each case of air cooling (fixed and transient cooling) was illustrated with calculation example. The solutions were given in the form of diagrams of the searched parameters.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono analizę obliczeniową chłodniczego obiegu sprężarkowego klimatyzatora autonomicznego z wprowadzonym do obiegu dodatkowym skraplaczem wysokotemperaturowym oraz wykorzystaniem do chłodzenia powietrza procesu pośredniego odparowania wody.
EN
The paper contains calculation analysis of a compressor cooling cycle of autonomous air conditioner equipped in additional high temperature condenser. Efficiency of the cycle was examined from the point of view of its cooperation with indirect evaporative cooling units.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This work concerns the compression refrigerator of air with membrane heat exchangers: the evaporator, water-cooled condenser and internal regenerative exchanger. On the basis of balances of the enthalpy of air, refrigerant and water, and mass of steam in the air, equations of mathematical description determined during the operation of the membrane's exchangers were introduced. They are treated like the elements with agglomerated character in which media parameters are subjected to the abrupt changes. That equations form a system, which is a mathematical model of the compression refrigerator of air in the determined condition after complemented the compressor's equation (the isentropic compression was accepted) and expansion valve's equation (the isentropic expansion was accepted). On the basis of created model, the exemplary calculations of: temperature and humidity of cooled air in the evaporator, temperature and dryness degree of R507 refrigerant in the whole cycle in the refrigerator and temperature of water in the condenser were made for the refrigerator with R507 refrigerant; receiving results were put together in the table.
PL
Praca dotyczy poprawy cieplnych warunków pracy w podziemnych wyrobiskach górniczych za pomocą schładzania powietrza chłodziarką sprężarkową z wewnętrznym regeneracyjnym wymiennikiem ciepła (zwanym krócej dochładzaczem). Dla stanu ustalonego wyprowadzono równania opisujące działanie wymienników przeponowych– parownika, skraplacza i dochładzacza, traktowanych jako elementy o charakterze skupionym, w którychzmiany parametrów mediów (powietrza, wody i czynnika chłodniczego) podlegają skokowym zmianom. Równania parownika utworzono w oparciu o bilanse entalpii: chłodzonego powietrza – równanie (7) dlachłodzenia suchego bądź (12) dla chłodzenia z kondensacją zawartej w powietrzu pary wodnej, przepony– równanie (15) i parującego czynnika chłodniczego – równanie (19) oraz bilans masy pary wodnej w powietrzu. Do wyprowadzenia równań skraplacza wykorzystano bilanse entalpii: wody chłodzącej– równanie (25), przepony – równanie (28) i skraplającego się czynnika chłodniczego – równanie (32). Podobnie dla dochładzacza utworzono bilanse entalpii: pary czynnika chłodniczego – równanie (37), przepony – równanie (40) i ciekłego czynnika chłodniczego – równanie (44). Układ tych równań uzupełniono równaniami sprężarki (45) i zaworu rozprężnego (46). Przy wyprowadzaniu równań matematycznego opisu chłodziarki przyjęto założenia: ciśnienie, temperatura i stopień suchości czynnika chłodniczego nie zmieniają się w przewodach łączących poszczególne części chłodziarki, w całej chłodziarce ciśnienie czynnika chłodniczego przyjmuje tylko dwie wartości: niższą wartość ciśnienia parowania p0 w parowniku (od wylotu zaworu rozprężnego poprzez parownik i parową część dochładzacza do wlotu sprężarki) i wyższą wartość ciśnienia kondensacji pk w skraplaczu (od wylotu sprężarki poprzez skraplacz i cieczową część dochładzacza do wlotu zaworu rozprężnego), wymiana ciepła w parowniku zachodzi jedynie między czynnikiem chłodniczym, a chłodzonym powietrzem, wymiana ciepła w skraplaczu zachodzi jedynie między czynnikiem chłodniczym, a wodą chłodzącą, wymiana ciepła w dochładzaczu zachodzi jedynie między gazową, a ciekłą fazą czynnika chłodniczego, pomija się opór cieplny przepon parownika, skraplacza i ochładzacza, w skraplaczu następuje kondensacja całej pary czynnika chłodniczego, w zaworze rozprężnym temperatura czynnika chłodniczego obniża się do temperatury parowania w parowniku tf 0, w sprężarce zachodzi idealna przemiana izentropowa, w zaworze rozprężnym zachodzi idealna przemiana izentalpowa, wentylator tłoczący powietrze do parownika podnosi jego temperaturę, nie zmieniając jego wilgotności właściwej. Po wyeliminowaniu z równań temperatur przepon wymienników, zastąpieniu współczynników przejmowania współczynnikami przenikania ciepła i użyciu w zapisie średnich logarytmicznych różnic temperatur w wymiennikach przeponowych, otrzymano matematyczny opis chłodziarki w formie równań (45)÷(53), przy czym równania (47) i (48) wchodzą w skład układu równań alternatywnie. Opis matematyczny uzupełnia układ równań (68) mieszania się na wylocie parownika strugi powietrza chłodzonego i niechłodzonego (ma to związek z zastosowaną metodą współczynnika bocznikowania – bypass factor), a w przypadku mokrego chłodzenia powietrza dodatkowo równanie (67). Dla zobrazowania ilościowych zmian parametrów mediów biorących udział w wymianie ciepła, wykonano w oparciu o utworzony model matematyczny przykładowe obliczenia. Jako wyniki obliczeń podano między innymi: temperaturę i wilgotność powietrza schłodzonego na wylocie parownika, temperaturę czynnika chłodniczego (R507) w całym jego obiegu w chłodziarce oraz jego stopień suchości przed parownikiem, temperaturę ogrzanej wody na wylocie skraplacza, wyliczone z zależności (69)÷(73) moce cieplne wymienników przeponowych (parownika, skraplacza i dochładzacza).
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Work of mining surface coolers of air operating indirectly, where cooling medium is cold water, is discussed. Cases of both co-current and counter-current flow of both media through a cooler are taken into consideration. Sets of equations describing changeable in time and along a cooler: temperature and specific humidity of cooled air and temperature of heat exchanger and cooling water are presented as well. Equations describing cooling of air, during which outdropping of water vapour contained in it does not occur and during which this process takes place, are given for each direction of flow of water. This way four different mathematical descriptions were obtained. Conducted considerations are illustrated by two calculation examples, whose solutions are presented graphically.
PL
W artykule zajęto się oceną skuteczności działania górniczych przeponowych chłodnic powietrza o działaniu pośrednim, w którym czynnikiem chłodniczym jest zimna woda. Rozważono przypadki zarówno współprądowego, jak i przeciwprądowego przepływu obydwóch mediów, tj. powietrza i wody przez chłodnicę. Z uwagi na to, że kierunek przepływu wody przez chłodnicę ma istotne znaczenie dla efektu jej pracy, porównano w prezentowanym artykule wpływ charakteru jej pracy (współprądowa lub przeciwprądowa) na czasoprzestrzenne rozkłady temperatury i wilgotności właściwej chłodzonego powietrza oraz temperatury przepony wymiennika ciepła i temperatury wody chłodzącej, jak również na czasowe przebiegi tych wielkości. Uwzględniono chłodzenie suche, podczas którego nie dochodzi do skraplania pary wodnej w powietrzu, oraz chłodzenie mokre -- ze skraplaniem pary. W ten sposób otrzymano cztery różne opisy matematyczne: - dla suchego chłodzenia powietrza chłodnicą współprądowa, - dla mokrego chłodzenia powietrza chłodnicą współprądową, - dla suchego chłodzenia powietrza chłodnicą przeciwprądową, - dla mokrego chłodzenia powietrza chłodnicą przeciwprądową. Każdy z przypadków nie ustalonego chłodzenia suchego opisany jest układem równań różniczkowych cząstkowych pierwszego rzędu, natomiast przypadki nie ustalonego chłodzenia mokrego -- dwoma układami równań różniczkowych cząstkowych pierwszego rzędu, powiązanych ze sobą warunkami granicznymi. Wyprowadzenie zamieszczonych tu równań było prezentowane we wcześniejszych pracach. W celu zilustrowania omawianych zagadnień przedstawiono w pracy przykłady obliczeniowe, których rozwiązania podano w formie wykresów naniesionych wspólnie dla chłodnicy współprądowej i przeciwprądowej, co ułatwia ich porównywanie. Oddzielnie pokazane są wykresy dotyczące chłodzenia suchego, oddzielnie zaś odnoszące się do chłodzenia mokrego. Dla wszystkich badanych przypadków przedstawiono rozkłady wzdłuż chłodnicy temperatury ośrodków wymieniających ciepło i wilgotności właściwej powietrza dla różnych chwil czasowych oraz czasowe przebiegi tych wielkości dla wlotowego i wylotowego przekroju chłodnicy. Ponadto pokazano czasowe przebiegi temperatury i wilgotności powietrza schłodzonego, a dla chłodzenia mokrego dodatkowo przebieg położenia granicy stref chłodzenia suchego i mokrego w funkcji czasu.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono próbę nowego spojrzenia na warunki klimatyczne w Polsce w aspekcie projektowania urządzeń wentylacyjnych i klimatyzacyjnych. Na klimat w naszym kraju wpływa wiele czynników i w okresie ostatnich kilkudziesięciu lat zauważa się wyraźne zmiany warunków zewnętrznych. W związku z koniecznością certyfikacji energetycznej budynków w Polsce zostały opublikowane bogate informacje na temat parametrów powietrza zewnętrznego, zebrane w latach 1970-2000, pochodzące z wielu stacji pomiarowych. Na podstawie danych wybranych z kilkudziesięciu stacji meteorologicznych podjęto próbę sprawdzenia jak te informacje mają się do starszych publikacji na ten temat oraz danych zawartych w normie PN-76/B-03420 Wentylacja i klimatyzacja. Parametry obliczeniowe powietrza zewnętrznego.
EN
A new perspective on climatic condition in Poland is presented, in the context of ventilation and air-conditioning system design. Climate in Poland is influenced by many factors; within the last few decades, there has been a marked change in outside climate conditions. Based on a wealth of data on outside air parameters for the period of 1970-2000, collected from various gauge stations in Poland for the purpose of energy certification of buildings, the current parameter trends of outside air were compared with past reports on the subject, as well as with guidelines of the PN-76/B-03420 Ventilation and air-conditioning. Outside air computing parameters.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.