Cyfroteka.pl

klikaj i czytaj online

Cyfro
Czytomierz
00118 007388 11238399 na godz. na dobę w sumie
Chłodnictwo i klimatyzacja - ebook/pdf
Chłodnictwo i klimatyzacja - ebook/pdf
Autor: Liczba stron:
Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN Język publikacji: polski
ISBN: 978-83-01-18548-0 Data wydania:
Lektor:
Kategoria: ebooki >> naukowe i akademickie >> inżynieria i technika
Porównaj ceny (książka, ebook, audiobook).

'Jest to nowoczesny podręcznik, w którym kompleksowo omówiono: podstawy termodynamiczne chłodnictwa czynniki chłodnicze i chłodziwa substytucję czynników chłodniczych układy techniczne stosowane w urządzeniach służących do obniżania temperatury konkretne rozwiązania wykorzystywane w budowie maszyn, aparatury i instalacji chłodniczych oraz klimatyzacyjnych, a także chłodni. Książka polecana studentom kierunku chłodnictwo i klimatyzacja oraz specjalistom z branży chłodniczej i klimatyzacyjnej. Plik pdf uniemożliwia przeszukiwanie i kopiowanie tekstu'

Znajdź podobne książki Ostatnio czytane w tej kategorii

Darmowy fragment publikacji:

Kazimierz M. Gutkowski Dariusz J. Butrymowicz Chłodnictwo i klimatyzacja Chłodnictwo i klimatyzacja to nowoczesny podręcznik, w którym kompleksowo omówiono: • podstawy termodynamiczne chłodnictwa, • czynniki chłodnicze i chłodziwa, • substytucję czynników chłodniczych, • układy techniczne stosowane w urządzeniach służą- cych do obniżania temperatury, • konkretne rozwiązania wykorzystywane w budowie maszyn, aparatury i instalacji chłodniczych oraz klima- tyzacyjnych, a także chłodni. Cennym uzupełnieniem wykładu są tablice i wykresy włas- ności czynników chłodniczych i wilgotnego powietrza. Warto również podkreślić, że do omówienia zagadnień związanych z obiegami klimatyzacyjnymi zastosowano zarówno wykres Carriera, powszechny w USA i państwach Europy Zachodniej, jak i wykres Molliera, wykorzysty- wany w Polsce, co ułatwia porównywanie dokumentacji technicznej. Książka polecana studentom kierunku chłodnictwo i kli- matyzacja oraz specjalistom z branży chłodniczej i klima- tyzacyjnej. C h ł o d n i c t w o i k l i m a t y z a c j a ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== CHLODNICTWO I KLIMATYZACJA-16.indd 1 2000-02-11 13:02:55 Wydawnictwo WNT Dr inż. Kazimierz M. Gutkowski, absolwent Politechniki Warszawskiej, prowadził wykłady z zakresu chłodnictwa i klima- tyzacji oraz wymiany i wymienników ciepła na uniwersytetach w Ile-Ife (Nigeria) i Der es-Salaam (Tanzania). Jest autorem kilku- dziesięciu książek, artykułów i referatów naukowych. W latach 1963–1995 był członkiem Komisji Maszyn i Urządzeń Chłodni- czych Międzynarodowego Instytutu Chłodnictwa. Pełnił również funkcję honorowego przewodniczącego Sekcji Chłodnictwa i Kli- matyzacji SIMP. Dr hab. inż. Dariusz J. Butrymowicz jest profesorem w Instytucie Maszyn Przepływowych PAN w Gdańsku oraz na Politechnice Białostockiej. Prowadzi prace badawcze nad wymia- ną ciepła przy zmianach fazowych, intensyfikacją wymiany cie- pła, wymianą pędu i ciepła w strumienicach dwufazowych oraz termodynamiką obiegów w urządzeniach chłodniczych i klimaty- zacyjnych. W dorobku ma kilka książek oraz ponad 150 artykułów i referatów. Od wielu lat jest redaktorem, a od 2003 roku zastępcą redaktora naczelnego „Techniki Chłodniczej i Klimatyzacyjnej”. Jako ceniony ekspert pełni liczne funkcje, w tym m.in. przedsta- wiciela Polski w Komitecie Technicznym Chłodnictwa, Klimatyza- cji i Pomp Ciepła Programu Ochrony Środowiska ONZ (UNEP). Wszelkie uwagi na temat książki prosimy kierować na adres: butrym@imp.gda.pl ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== CHLODNICTWO I KLIMATYZACJA-16-OK-str 2 i 3.indd 1 2000-02-11 15:33:54 Chłodnictwo i klimatyzacja ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== Kazimierz M. Gutkowski Dariusz J. Butrymowicz Chłodnictwo i klimatyzacja Wydanie drugie Wydawnictwo WNT ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== Dane o oryginale Kazimierz M. Gutkowski Refrigeration and Air-Conditioning Copyright © 1999 by Kazimierz M. Gutkowski Published by Spectrum Books Limited Ibadan, Nigeria Opiniodawcy wyd. I: prof. dr hab. inż. Tadeusz R. Fodemski prof. dr hab. inż. Jerzy Sado Redaktor: inż. Ewa Kiliś Projekt okładki i stron tytułowych: GRAFOS Ilustracja na okładce: © Alex Staroseltsev/iStockphoto.com Redaktor techniczny: Ewa Kosińska Wydawca: Adam Filutowski Współpraca reklamowa: reklama@pwn.pl Książka, którą nabyłeś, jest dziełem twórcy i wydawcy. Prosimy, abyś przestrzegał praw jakie im przysługują. Jej zawartość możesz udostępnić nieodpłatnie osobom bliskim lub osobiście znanym. Ale nie publikuj jej w internecie. Jeśli cytujesz jej fragmenty, nie zmieniaj ich treści i koniecznie zaznacz, czyje to dzieło. A kopiując jej część, rób to jedynie na użytek osobisty. Szanujmy cudzą własność i prawo. Więcej na www.legalnakultura.pl Polska Izba Książki Copyright © by Wydawnictwo WNT Warszawa 2007, 2012 Copyright © by Wydawnictwo Naukowe PWN SA Warszawa 2016 ISBN 978-83-01-18548-0 Wydanie II – 1 dodruk (PWN) Warszawa 2016 Wydawnictwo Naukowe PWN SA 02-460 Warszawa, ul. Gottlieba Daimlera 2 tel. 22 69 54 321, faks 22 69 54 288 infolinia 801 33 33 88 e-mail: pwn@pwn.com.pl www.pwn.pl Druk i oprawa: OSDW Azymut Sp. z o.o. ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== 5Przedmowa do wydania w jêzyku angielskim . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11Przedmowa do drugiego wydania polskiego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13Wykaz wa¿niejszych oznaczeñ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .171.Wprowadzenie i podstawy termodynamiki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .191.1.Wprowadzenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .191.2.W³asnoœci fizyczne i termodynamiczne substancji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .201.3.Stan fizyczny substancji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .211.4.Gazy i pary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .251.5.Zasady termodynamiki i przemiany termodynamiczne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .281.6.Roztwory czynników ch³odniczych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .332.Obieg ch³odniczy sprê¿arkowy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .352.1.Obieg Carnota . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .352.2.Obieg Lorenza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .362.3.Obieg Lindego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .382.4.Obieg Joule’a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .393.Czynniki ch³odnicze i ch³odziwa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .423.1.Czynniki ch³odnicze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .423.1.1.Systematyka czynników ch³odniczych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .423.1.2.WskaŸniki ekologicznej oceny czynników ch³odniczych . . . . . . . . . . . . . . . . . .453.1.3.Regulacje ograniczaj¹ce stosowanie czynników ch³odniczych . . . . . . . . . . . . . .503.1.4.Ocena w³asnoœci termodynamicznych czynników ch³odniczych . . . . . . . . . . . .523.1.5.Charakterystyka wybranych czynników ch³odniczych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .583.1.5.1.Czynniki naturalne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60Spis treœci ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== 63.1.5.2.Czynniki syntetyczne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .663.2.Ch³odziwa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .713.2.1.Solanki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .723.2.2.Ch³odziwa pochodzenia organicznego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .753.2.3.Lód zawiesinowy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .763.3.Oleje ch³odnicze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .774.Analiza urz¹dzeñ ch³odniczych sprê¿arkowych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .824.1.Urz¹dzenia jednostopniowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .824.2.Urz¹dzenia dwustopniowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .854.2.1.Urz¹dzenia dwustopniowe z jednostopniowym d³awieniem . . . . . . . . . . . . . . . .864.2.2.Urz¹dzenia dwustopniowe z dwustopniowym d³awieniem . . . . . . . . . . . . . . . . .884.3.Urz¹dzenia kaskadowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .894.4.Pompy ciep³a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .905.Urz¹dzenia ch³odnicze niskotemperaturowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .945.1.Obieg Lindego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .945.2.Obieg Claude’a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .965.3.Obieg Kapicy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .976.Urz¹dzenia absorpcyjne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .996.1.Podstawy termodynamiki roztworów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .996.2.Obieg urz¹dzenia absorpcyjnego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1047.Analiza pracy absorpcyjnych i strumienicowychurz¹dzeñ ch³odniczych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1067.1.Wielokrotnoœæ cyrkulacji roztworu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1067.1.1.Bilans strumieni masy roztworu dwóch cieczy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1067.1.2.Bilans strumieni masy roztworu soli w cieczy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1077.2.Urz¹dzenie absorpcyjne amoniakalno-wodne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1087.3.Urz¹dzenie absorpcyjne amoniakalno-wodne z gazem wyrównawczym . . . . . .1127.4.Urz¹dzenie absorpcyjne bromolitowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1137.5.Absorpcyjne pompy ciep³a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1177.6.Transformator ciep³a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1197.7.Urz¹dzenie ch³odnicze strumienicowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1238.Powietrze wilgotne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1268.1.Wilgotnoœæ bezwzglêdna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1268.2.Zawartoœæ wilgoci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1278.3.Wilgotnoœæ wzglêdna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1278.4.Entalpia powietrza wilgotnego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1288.5.Ciep³o w³aœciwe powietrza wilgotnego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1288.6.Objêtoœæ w³aœciwa powietrza wilgotnego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1298.7.Wykres w³asnoœci powietrza wilgotnego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1298.8.Temperatura termometru mokrego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1298.9.Temperatura punktu rosy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .130Spis treœci ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== 79.Procesy wymiany ciep³a i masy w powietrzu wilgotnym . . . . . . . . . . . .1329.1.Mieszanie strumieni powietrza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1329.2.Ogrzewanie oraz och³adzanie powietrza przez powierzchnie suche . . . . . . . . . .1339.3.Ogrzewanie oraz och³adzanie powietrza przez powierzchnie wilgotne . . . . . . . .1349.4.Nawil¿anie izotermiczne powietrza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1369.5.Nawil¿anie adiabatyczne powietrza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1379.6.Liczba Lewisa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1389.7.Adiabatyczne chemiczne procesy osuszania powietrza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1419.8.Potencja³ entalpii . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14110.Jakoœæ powietrza w systemach klimatyzacji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14511.Obiegi klimatyzacyjne powietrza wilgotnego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14811.1.Obiegi klimatyzacyjne o przewa¿aj¹cych zyskach wilgoci . . . . . . . . . . . . . . . . .14811.2.Obiegi klimatyzacyjne o przewa¿aj¹cych zyskach ciep³a jawnego . . . . . . . . . . .15212.Systemy klimatyzacji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15712.1.Systemy wielostrefowe z podgrzewem wtórnym . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15712.2.Systemy o zmiennym strumieniu objêtoœci powietrza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15812.3.Systemy zdecentralizowane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15912.4.Systemy jednostrefowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16013.Obliczanie obci¹¿enia ch³odniczego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16213.1.Strumieñ ciep³a przenikaj¹cy przez przegrodê budowlan¹ . . . . . . . . . . . . . . . . .16313.2.Zyski ciep³a pochodz¹ce od promieniowania s³onecznego . . . . . . . . . . . . . . . . .16513.2.1.Strumieñ ciep³a pochodz¹cy od bezpoœredniego promieniowania s³onecznego16513.2.2.Strumieñ ciep³a pochodz¹cy od promieniowania s³onecznego przekazywanyprzez okna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17213.3.Zyski ciep³a pochodz¹ce od och³adzanych towarów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17613.4.Zyski ciep³a spowodowane wentylacj¹ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17813.5.Zyski ciep³a spowodowane infiltracj¹ powietrza zewnêtrznego . . . . . . . . . . . . .17913.6.Zyski ciep³a wytwarzane przez silniki elektryczne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18013.7.Zyski ciep³a wytwarzane przez oœwietlenie elektryczne . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18113.8.Zyski ciep³a pochodz¹ce od ludzi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18113.9.Zyski ciep³a utajonego spowodowane odprowadzaniem wilgoci . . . . . . . . . . . .18314.Sprê¿arki ch³odnicze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18414.1.Sprê¿arki t³okowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18414.2.Sprê¿arki œrubowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19214.3.Sprê¿arki ³opatkowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19514.4.Sprê¿arki spiralne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19614.5.Sprê¿arki odœrodkowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19815.Wymienniki ciep³a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20515.1.Skraplacze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20515.1.1.Skraplacze ch³odzone wod¹ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .205Spis treœci ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== 815.1.2.Skraplacze natryskowo-wyparne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20615.1.3.Skraplacze ch³odzone powietrzem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20715.2.Parowniki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20915.2.1.Parowniki suche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20915.2.2.Parowniki zalane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21115.2.3.Parowniki mokre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21215.2.4.Wê¿ownice ch³odz¹ce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21415.3.Absorbery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21415.3.1.Absorbery zalane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21515.3.2.Absorbery z wype³nieniem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21515.3.3.Absorbery zroszeniowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21615.4.Warniki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21615.5.Przegrzewacze pary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21815.6.Wodne nawil¿acze powietrza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21915.7.Ch³odnie wie¿owe wody . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22016.Agregaty skraplaj¹ce i ch³odnicze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22517.Zasilanie parowników ch³odniczych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22817.1.Elementy rozprê¿ne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22817.1.1.Termostatyczne zawory rozprê¿ne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22817.1.2.Automatyczne zawory rozprê¿ne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23217.1.3.Rurki kapilarne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23317.1.4.P³ywakowe zawory rozprê¿ne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23417.1.5.Rêczne zawory rozprê¿ne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23617.1.6.Dobór zaworu rozprê¿nego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23617.2.Systemy zasilania parowników . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23717.2.1.Zasilanie parowników suchych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23717.2.2.Zasilanie oddzielaczy cieczy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23918.Przewody ch³odnicze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24518.1.Przewody cieczowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24518.2.Przewody parowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24618.3.Spadki ciœnienia w przewodach ch³odniczych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24919.Przewody powietrzne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25719.1.Obliczanie spadku ciœnienia statycznego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25819.2.Wymiarowanie przewodów powietrznych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26119.3.Moc napêdowa wentylatora i podobieñstwo dynamiczne wentylatorów . . . . . . .26519.4.Optymalizacja uk³adów rozprowadzania powietrza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26619.5.Rozdzia³ powietrza w pomieszczeniach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26920.Wykres Molliera w³asnoœci powietrza wilgotnego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27220.1.Konstrukcja wykresu Molliera h–X . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27220.2.Charakterystyczne przemiany powietrza wilgotnego na wykresie Molliera . . . .27620.2.1.Mieszanie strumieni powietrza wilgotnego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .276Spis treœci ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== 920.2.2.Ogrzewanie powietrza wilgotnego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27720.2.3.Ch³odzenie powietrza wilgotnego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27720.2.4.Nawil¿anie powietrza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28020.3.Obiegi klimatyzacyjne powietrza wilgotnego na wykresie Molliera . . . . . . . . . .281Literatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .284Za³¹cznik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2891.W³asnoœci termodynamiczne powietrza wilgotnego nasyconego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2892.W³asnoœci termodynamiczne czynników ch³odniczych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2942.1.Woda (R718) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2942.2.Amoniak (R717) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2962.3.Propan (R290) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2992.4.Izobutan (R600a) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3022.5.Dwutlenek wêgla (R744) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3062.6.Czynnik R22 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3092.7.Czynnik R23 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3132.8.Czynnik R134a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3152.9.Czynnik R227 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3172.10.Czynnik R410A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3212.11.Czynnik R507 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3233.Roztwory stosowane w absorpcyjnych urz¹dzeniach ch³odniczych . . . . . . . . . . . . . . . . . .3254.Wybrane zale¿noœci do obliczania w³asnoœci termodynamicznych czynnikówch³odniczych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .328Skorowidz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .332Spis treœci ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== 10 ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== 11Przedmowa do wydaniaw jêzyku angielskimW ostatnich latach obserwuje siê bardzo znaczny postêp techniczny w ch³odnic-twie i klimatyzacji, w zwi¹zku z czym publikacje ksi¹¿kowe z tych dziedzindotycz¹ g³ównie zagadnieñ in¿ynierskich. Brak jest jednak podrêczników aka-demickich obejmuj¹cych program wyk³adu z przedmiotu podstawy ch³odnictwai klimatyzacji. Sta³o siê to powodem opracowania niniejszej ksi¹¿ki. Powsta³aona g³ównie na podstawie moich rozszerzonych notatek do wyk³adów, wzboga-conych niezbêdnymi tablicami i wykresami. Zawarty w ksi¹¿ce materia³ przed-stawi³em w sposób spójny i zwarty, aby obj¹æ program dwusemestralnego wy-k³adu dla studentów.G³ówny nacisk po³o¿y³em na zagadnienia, które s¹ wa¿ne dla dalszej karieryzawodowej absolwenta. Prezentowany materia³ zebra³em, opieraj¹c siê na moimponadtrzydziestoletnim doœwiadczeniu zawodowym, obejmuj¹cym projektowa-nie, prace naukowo-badawcze oraz wyk³ady z ch³odnictwa i klimatyzacji, a tak¿ena ponaddwudziestoletniej dzia³alnoœci w Miêdzynarodowym Instytucie Ch³od-nictwa w Pary¿u.Pragnê z³o¿yæ podziêkowania pracownikom wydawnictwa SpectrumBooks Ltd. za doskona³¹ pracê edytorsk¹, cz³onkom zarz¹du tego wydawnictwa,a zw³aszcza prezesowi Panu Joopowi Berkhoutowi za zaanga¿owanie w sprawêwydania tej ksi¹¿ki, a tak¿e wszystkim sponsorom, dziêki którym jej wydanie sta-³o siê mo¿liwe.Kazimierz M. Gutkowski ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== 12 ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== 13Przedmowa do drugiegowydania polskiegoPierwsze wydanie ksi¹¿ki ukaza³o siê w 2003 roku. By³ to przek³ad z jêzyka an-gielskiego dzie³a opublikowanego przez Spectrum Books Limited, w którym jakot³umacz wprowadzi³em za zgod¹ Autora, Doktora Kazimierza M. Gutkowskiego,nowe rozdzia³y oraz dokona³em licznych uzupe³nieñ i uaktualnieñ.Z wielk¹ satysfakcj¹ przyj¹³em wiadomoœæ od Wydawnictw Naukowo-Tech-nicznych, i¿ nak³ad pierwszego polskiego wydania tej publikacji zosta³ wyczerpa-ny i planowane jest jej drugie wydanie. Oznacza to, i¿ ksi¹¿ka ta wype³nia niew¹t-pliwie dotkliw¹ lukê w polskim piœmiennictwie poœwiêconym technice ch³odni-czej i klimatyzacyjnej. Co prawda istniej¹ nieliczne dostêpne pozycje poœwiêconetej dziedzinie, jednak w tej ksi¹¿ce zawarto, w umiarkowanej objêtoœci, przegl¹dnajistotniejszych zagadnieñ z ch³odnictwa i klimatyzacji, a wiele problemów przed-stawiono w sposób oryginalny i nowoczesny. Ma te¿ ona znaczne walory dydak-tyczne. Zasadniczy nacisk po³o¿ono w niej na zagadnienia podstawowe, a mniejuwagi poœwiêcono szczegó³owym rozwi¹zaniom technicznym.Z wielkim smutkiem przyj¹³em wiadomoœæ, i¿ Autor pierwszego wydaniaDr in¿. Kazimierz M. Gutkowski zmar³ w maju 2004 roku. Okres wspó³pracy z Pa-nem Doktorem przy przygotowaniu pierwszego wydania tej ksi¹¿ki pozostanie nazawsze w mojej pamiêci.Wydawnictwa Naukowo-Techniczne powierzy³y mi zadanie opracowaniadrugiego polskiego wydania ksi¹¿ki. Jako wspó³autor wprowadzi³em w niej znaczneuzupe³nienia oraz uaktualnienia. Dokonuj¹c tych zmian, stara³em siê zachowaæcharakter dzie³a, aby nadal mia³o umiarkowan¹ objêtoœæ i dotyczy³o raczej zagad-nieñ podstawowych.Podobnie jak w pierwszym wydaniu, w miarê mo¿liwoœci w ca³ej ksi¹¿cezamieœci³em informacje dotycz¹ce nowych, ekologicznych czynników ch³odni-czych. W uzasadnionych przypadkach zdecydowa³em siê jednak na pozostawie- ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== 14nie w tekœcie danych dotycz¹cych czynników nale¿¹cych do grupy HCFC, któres¹ obecnie wycofane ze stosowania w nowych instalacjach ch³odniczych, ale s¹nadal spotykane. Dotyczy to zw³aszcza czynników, dla substytutów których niema ogólnie dostêpnych szczegó³owych danych. Jest to zrozumia³e, gdy¿ nie spo-sób w ci¹gu ponad jednej dekady stosowania nowych p³ynów roboczych uzy-skaæ o nich a¿ tyle informacji, aby mog³y one zast¹piæ dane o wycofywanych ju¿czynnikach syntetycznych, zdobywane przez blisko siedemdziesi¹t lat. Ponadtow wielu podstawowych zagadnieniach techniki ch³odniczej i klimatyzacyjnejistotn¹ rolê odgrywaj¹ aspekty termodynamiczne, a nie w³asnoœci fizyczne czyn-nika, które traktuje siê jako informacjê pogl¹dow¹. Jestem równie¿ przekonany,¿e Czytelnicy bêd¹ siê w praktyce spotykaæ w³aœnie z urz¹dzeniami pracuj¹cymiz czynnikami HCFC, a zw³aszcza z czynnikiem HCFC-22, gdy¿ s¹ one nadalszeroko stosowane.Podczas opracowywania wyników obliczeñ korzysta³em z w³asnego oprogra-mowania [82, 83] lub programu Advanced Refrigeration Technologies IMST [81].W drugim wydaniu ksi¹¿ki omówi³em równie¿, opieraj¹c siê na swoim do-œwiadczeniu z pracy w Komitecie Ch³odnictwa, Klimatyzacji i Pomp Ciep³a Pro-gramu Ochrony Œrodowiska ONZ (RTOC UNEP), którego jestem cz³onkiem od2002 roku, aktualne zagadnienia dotycz¹ce substytucji czynników ch³odniczych.Opracowa³em je na podstawie raportów Programu Ochrony Œrodowiska ONZ(UNEP) [48÷50], których jestem wspó³autorem.Podobnie jak w pierwszym wydaniu, zagadnienia zwi¹zane z obiegami kli-matyzacyjnymi omówi³em, pos³uguj¹c siê wykresem w³asnoœci powietrza wil-gotnego w uk³adzie temperatura–zawartoœæ wilgoci, czyli tzw. wykresem Car-riera. Jest to niew¹tpliwie jedn¹ z istotnych zalet tej ksi¹¿ki, bowiem znakomitawiêkszoœæ pozycji dostêpnych dla polskiego Czytelnika zosta³a opracowana napodstawie wykresu w³asnoœci powietrza w uk³adzie wspó³rzêdnych entalpia w³a-œciwa–zawartoœæ wilgoci, czyli tzw. wykresu Molliera. Pierwszy z wykresówjest powszechnie stosowany w USA oraz w wielu pañstwach Europy Zachod-niej, drugi zaœ w Niemczech, krajach Europy Œrodkowej, Europy Wschodniejoraz w Rosji. Dlatego dla wielu specjalistów z bran¿y ch³odniczej i klimatyza-cyjnej korzystanie z danych technicznych prezentowanych przy u¿yciu wykresuCarriera by³o utrudnione. Dla wygody Czytelnika opracowa³em rozdz. 20, w któ-rym poda³em uzupe³niaj¹ce informacje dotycz¹ce konstrukcji wykresu Mollieraoraz sposobu jego zastosowania.Mam nadziejê, i¿ opracowane przeze mnie drugie, znacznie zmienione wy-danie ksi¹¿ki stanowi kontynuacjê zamierzeñ jej g³ównego Autora. Chcia³bymzatem dedykowaæ je pamiêci Doktora Kazimierza M. Gutkowskiego, wybitnegospecjalisty o miêdzynarodowej renomie z dziedziny ch³odnictwa i klimatyzacji.Pragnê niniejsz¹ drog¹ z³o¿yæ wyrazy podziêkowania Pani Halinie Wierz-bickiej z Redakcji In¿ynierii Produkcji WNT za jej wyrozumia³oœæ oraz wielkiezaanga¿owanie przy powstawaniu drugiego wydania tej ksi¹¿ki.Przedmowa do drugiego wydania polskiego ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== 15Dziêkujê te¿ Zarz¹dowi Krajowego Forum Ch³odnictwa – Zwi¹zku Praco-dawców za wsparcie finansowe i merytoryczne. Umo¿liwi³o mi ono pracê w RTOCUNEP i w ten sposób niew¹tpliwie wzbogaci³o moj¹ wiedzê oraz doœwiadczeniezawodowe, które wykorzysta³em przy opracowywaniu aktualnego wydania tejksi¹¿ki.Podobnie jak w pierwszym wydaniu, sk³adam równie¿ podziêkowania PanuProfesorowi Zdenìkowi Dvoøákowi oraz Panu Profesorowi Jiøíemu Petrákowiz Èeské Vysoké Uèeni Technické w Pradze, a tak¿e Panu Doktorowi LeszkowiChwaliszowi z firmy Solvay Fluor und Derivative za udostêpnienie materia³ów dopolskiego wydania ksi¹¿ki.Gdynia, wrzesieñ 2006Dariusz ButrymowiczPrzedmowa do drugiego wydania polskiego ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== 16 ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== 17Wykaz wa¿niejszych oznaczeñA—pole powierzchni, m2c—ciep³o w³aœciwe, J/(kg·K)cp—ciep³o w³aœciwe przy sta³ym ciœnieniu, J/(kg·K)cv—ciep³o w³aœciwe przy sta³ej objêtoœci, J/(kg·K)D—œrednica, mf—wielokrotnoœæ cyrkulacji w urz¹dzeniu absorpcyjnymstosunek zasysania w urz¹dzeniu strumienicowymF—si³a, Nh—entalpia w³aœciwa, J/kghfg—entalpia parowania w³aœciwa, J/kgk—wspó³czynnik przenikania ciep³a, W/(m2·K)loc—jednostkowa praca odwracalnego obiegu Carnota, J/kglt—jednostkowa praca techniczna, J/kgL—d³ugoœæ, m—praca absolutna, JLt—praca techniczna, JLe—liczba Lewisam—masa, kg P—strumieñ masy, kg/sM—masa molowa, kg/kmoln—prêdkoœæ obrotowa, 1/sp—ciœnienie, Papk—ciœnienie skraplania, Papo—ciœnienie parowania, PaP—moc, Wqa—jednostkowe ciep³o dostarczone do absorbera, J/kgqk—jednostkowa wydajnoœæ cieplna skraplacza, J/kg ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== 18qo—jednostkowa wydajnoœæ ch³odnicza, J/kgqw—jednostkowe ciep³o dostarczone do warnika, J/kgQ—ciep³o, J 4—strumieñ ciep³a, W 4R—wydajnoœæ ch³odnicza, WR—indywidualna sta³a gazowa, J/(kg·K)Re—liczba Reynoldsas—entropia w³aœciwa, J/(kg·K)t—temperatura, °CT—temperatura, Ktk (Tk)—temperatura skraplania, °C (K)to (To)—temperatura parowania, °C (K)U—obwód, mv—objêtoœæ w³aœciwa, m3/kgV—objêtoœæ, m3 9—strumieñ objêtoœci, m3/sw—prêdkoœæ przep³ywu, m/sx—stopieñ suchoœciX—zawartoœæ wilgoci w powietrzu, kg/kgpsa—wspó³czynnik wnikania ciep³a, W/(m2·K)b—wspó³czynnik wnikania masy odniesiony do ró¿nicy ciœnieñcz¹stkowych, kg/(m2·s·Pa)d—gruboœæ, me—wspó³czynnik wydajnoœci grzejnej pompy ciep³aeo—wspó³czynnik wydajnoœci ch³odniczejhi—sprawnoœæ indykowanahm—sprawnoœæ mechanicznaj—wilgotnoœæ wzglêdnak—wyk³adnik izentropyl—stopieñ dostarczania sprê¿arki—wspó³czynnik przewodzenia ciep³a, W/(m·K)lv—wskaŸnik przestrzeni szkodliwejm— lepkoœæ dynamiczna, Pa·sn—lepkoœæ kinematyczna, m2/s—wyk³adnik politropyr—gêstoœæ, kg/m3s—wspó³czynnik wnikania masy odniesiony do ró¿nicy zawartoœciwilgoci, kg/(m2·s)t—czas, sx—stê¿enie masowez—wspó³czynnik miejscowych oporów przep³ywuWykaz wa¿niejszych oznaczeñ 1 Wprowadzenie i podstawy termodynamiki 1.1. Wprowadzenie Ch³odzeniem nazywa siê proces fizyczny, podczas którego, wskutek odprowadza- nia ciep³a od oœrodka, nastêpuje spadek lub utrzymywanie jego temperatury na sta³ym poziomie, ni¿szym od temperatury otoczenia. Ch³odzenie mo¿e odbywaæ siê w sposób: • naturalny, przy u¿yciu czynnika o temperaturze ni¿szej ni¿ temperatura och³a- dzanej substancji, • sztuczny, przy u¿yciu czynnika podlegaj¹cego procesowi termodynamiczne- mu, g³ównie zamkniêtemu, dziêki któremu mo¿liwe jest uzyskiwanie niskich temperatur. Ch³odnictwo jest dziedzin¹ techniki zajmuj¹c¹ siê ch³odzeniem za pomoc¹ obiegów termodynamicznych, w których nastêpuje transport ciep³a od oœrod- ka och³adzanego do otoczenia o temperaturze wy¿szej ni¿ temperatura tego oœrodka. Rys. 1. Zwi¹zek miêdzy ch³odnictwem a klimatyzacj¹ ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== 20 1. Wprowadzenie i podstawy termodynamiki ed³ug drugiej zasady termodynamiki, aby przekazaæ ciep³o ze Ÿród³a o tem- peraturze ni¿szej do Ÿród³a o temperaturze wy¿szej, nale¿y wykonaæ pracê lub dostarczyæ z zewn¹trz równowa¿n¹ tej pracy iloœæ ciep³a. W urz¹dzeniach ch³od- niczych sprê¿arkowych jest dostarczana praca zewnêtrzna, natomiast w urz¹dze- niach absorpcyjnych oraz niektórych rzadziej stosowanych typach urz¹dzeñ ch³od- niczych — ciep³o napêdowe. Ch³odnictwo i klimatyzacja s¹ ze sob¹ zwi¹zane w obszarze ch³odzenia i osu- szania powietrza (rys. 1). 1.2. W³asnoœci fizyczne i termodynamiczne substancji Do podstawowych w ³ a s n o œ c i f i z y c z n y c h substancji nale¿¹: a) temperatura — okreœla stan termiczny substancji i jest miar¹ zdolnoœci do wymiany ciep³a. Temperaturê absolutn¹ oznacza siê symbolem T i mierzy w kelwinach [K], natomiast temperaturê wzglêdn¹ symbolem t i mierzy w stopniach Celsjusza [°C]. Zwi¹zek miêdzy tymi temperaturami jest nastêpuj¹cy T = t + 273,15 [K] Punktem odniesienia dla skali temperatury absolutnej jest zero absolutne, któ- re nie jest mo¿liwe do osi¹gniêcia nawet w przestrzeni miêdzyplanetarnej, dla skali temperatury wzglêdnej zaœ — temperatura zamarzania czystej chemicz- nie wody pod ciœnieniem normalnym (101,3 kPa); b) ciœnienie — jest si³¹ normaln¹ dzia³aj¹c¹ na p³yn, odniesion¹ do jednostki pola powierzchni, na któr¹ ta si³a dzia³a. Ciœnienie oznaczamy symbolem p, a jego jednostk¹ jest paskal [Pa], 1 Pa = 1 N/m2 = 1 kg/(m·s2). Nadciœnienie jest zawsze mierzone w odniesieniu do ciœnienia atmosferyczne- go. Pomocniczymi jednostkami ciœnienia stosowanymi w technice jest jedna atmosfera fizyczna [atm], 1 atm = 101,3 kPa oraz 1 bar = 105 Pa; c) gêstoœæ — jest mas¹ substancji odniesion¹ do jednostki objêtoœci przez ni¹ zajmowanej. Gêstoœæ oznaczamy symbolem r, jej jednostk¹ jest [kg/m3]. Objêtoœæ w³aœciwa jest objêtoœci¹ substancji odniesion¹ do masy tej substan- , a jej jednostk¹ jest [m3/kg]. Zwi¹zek miêdzy cji. Oznaczamy j¹ symbolem gêstoœci¹ a objêtoœci¹ w³aœciw¹ jest nastêpuj¹cy r = 1/ ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== 10 ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== 21W³asnoœci termodynamiczne substancji s¹ zwi¹zane z ener-gi¹ cia³a. Podstawowymi takimi wielkoœciami s¹:a)ciep³o w³aœciwe — jest iloœci¹ ciep³a, które nale¿y dostarczyæ do jednostkimasy cia³a, aby zwiêkszyæ jego temperaturê o 1 K. Jego jednostk¹ jest[J/(kg·K)]. Najbardziej charakterystyczne ciep³a w³aœciwe to: ciep³o w³aœciweprzy sta³ym ciœnieniu cp oraz ciep³o w³aœciwe przy sta³ej objêtoœci cb)entalpia w³aœciwa h — jest wielkoœci¹, któr¹ mo¿na w pewnym uproszczeniuinterpretowaæ jako „zawartoœæ energetyczn¹” danego cia³a. Jej jednostk¹ jest[J/kg]. Entalpiê mo¿na równie¿ zdefiniowaæ jako energiê wewnêtrzn¹ u wrazz prac¹, któr¹ wykonuje czynnik, zape³niaj¹c przestrzeñ o objêtoœci jednostko-wej , w której panuje ciœnienie p, czyli: h = + p. Mo¿na wykazaæ, ¿e ental-piê wylicza siê tak¿e z nastêpuj¹cej zale¿noœcih = cp (T – T)gdzie: T — temperatura czynnika, T — temperatura odniesienia.c)entropia w³aœciwa s — jest wielkoœci¹ termodynamiczn¹, charakteryzuj¹c¹odwracalnoœæ procesów termodynamicznych. Mierzy siê j¹ w [J/(kg·K)].szystkie zjawiska nieodwracalne wi¹¿¹ siê ze stratami pracy oraz ze wzro-stem entropii. Entropia jest funkcj¹ termodynamiczn¹, która w uk³adach adia-batycznych (bez wymiany ciep³a z otoczeniem) podczas przemian odwracal-nych nie zmienia siê, natomiast podczas przemian nieodwracalnych roœnie, a¿do osi¹gniêcia maksimum w stanie równowagi. Je¿eli do czynnika o tempera-turze T jest dostarczane ciep³o w iloœci dQ w sposób odwracalny, to nastêpujezmiana wartoœci entropii ds wed³ug relacjiGGV47=1.3.Stan fizyczny substancjiRozró¿nia siê trzy stany skupienia cia³: sta³y, ciek³y oraz gazowy, okre-œlany w niektórych warunkach jako parowy. Na krzywych podanych na rys. 2 prze-miany fazowe s¹ przedstawione jako punkty. Jeden z takich punktów zosta³ przy-k³adowo pokazany na krzywej wrzenia–skraplania. W punkcie tym dla czynnikajednorodnego zachodzi proces wrzenia lub skraplania w warunkach sta³ej tempe-ratury dla sta³ego ciœnienia, w zale¿noœci od tego, czy utajone ciep³o przemianyjest do czynnika dostarczane, czy od czynnika odbierane. Mo¿liwe przemiany fa-zowe ujêto w tab. 1.1.3. Stan fizyczny substancji ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== 221. Wprowadzenie i podstawy termodynamikiRys. 2. Przemiany fazowe czynnika w uk³adzie wspó³rzêdnych p–TTabela 1. Przemiany fazowe czynników termodynamicznychPunkt potrójny (Tr) okreœla stan, w którym czynnik bêd¹cy w stanie równo-wagi termodynamicznej wystêpuje we wszystkich trzech stanach skupienia. Z ko-lei punkt krytyczny (K) jest stanem, powy¿ej którego proces skraplania nie jestmo¿liwy. W punkcie krytycznym zanika ró¿nica miêdzy ciecz¹ a par¹.Wiêcej szczegó³ów dotycz¹cych przemian fazowych mo¿na zaobserwowaæna wykresie temperatura–entropia T–s (rys. 3). Na wykresie tym przemiany fazo-we nie s¹ przedstawione jako punkty, lecz jako krzywe.Poni¿ej punktu krytycznego (K) , w obszarze zawartym miêdzy faz¹ ciek³¹oraz faz¹ parow¹, znajduje siê obszar pary mokrej (para + ciecz). W obszarze tympara i ciecz znajduj¹ siê w równowadze, co jest okreœlane jako stan nasycenia.Obszar pary mokrej od strony cieczy jest ograniczony lew¹ krzyw¹ graniczn¹,reprezentuj¹c¹ stany cieczy nasyconej, oraz praw¹ krzyw¹ graniczn¹, reprezentu-j¹c¹ stany pary suchej nasyconej. ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== 23Rys. 3. Przemiany fazowe czynnika w uk³adzie wspó³rzêdnych T–sU¿yteczn¹ wielkoœci¹ opisuj¹c¹ stan pary mokrej jest stopieñ suchoœci x.Jest on zdefiniowany jako stosunek masy pary m¢ do ca³kowitej masy pary mokrej,równej sumie masy cieczy m¢ oraz masy pary suchej nasyconej m²P[PPëë=ëëë+Wartoœæ x = 0 oznacza, ¿e mamy do czynienia jedynie z faz¹ ciek³¹, natomiast x = 1oznacza, ¿e mamy do czynienia jedynie z faz¹ parow¹.Na rysunku 4 przedstawiono wykresy w³asnoœci amoniaku w obszarze parymokrej oraz pary przegrzanej w uk³adzie wspó³rzêdnych temperatura–entropia(rys. 4a) oraz w uk³adzie wspó³rzêdnych ciœnienie–entalpia (rys. 4b). W tym ostat-nim przypadku, z uwagi na znaczn¹ zmiennoœæ ciœnienia, na osi pionowej stosujesiê zwykle skalê logarytmiczn¹.Na rysunku 4a przedstawiono przebiegi linii sta³ych wartoœci ciœnienia p(izobary) oraz sta³ych wartoœci stopnia suchoœci x. Linia x = 0 odpowiada stanomcieczy nasyconej (lewa krzywa graniczna), a linia x = 1 — stanom pary suchejnasyconej (prawa krzywa graniczna). W obszarze pary mokrej okreœlonym warto-œciom temperatury odpowiadaj¹ œciœle okreœlone wartoœci ciœnienia, niezale¿nieod wartoœci stopnia suchoœci. Jest to tak zwane ciœnienie nasycenia. Tak wiêc przy-k³adowo dla temperatury –33,59°C otrzymuje siê ciœnienie równe 0,10 MPa, ozna-czone na rys. 4a jako p3, a dla temperatury 24,90°C — ciœnienie równe 1,0 MPa,oznaczone na rys. 4a jako p2. W podobny sposób mo¿na przeœledziæ wzajemn¹relacjê ciœnieñ i temperatur na wykresie zamieszczonym na rys. 4b. Przyk³adowo,ciœnieniu 0,0717 MPa odpowiada temperatura nasycenia równa –40°C oznaczonana rys. 4b jako t4.1.3. Stan fizyczny substancji ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== 241. Wprowadzenie i podstawy termodynamikiAby okreœliæ w sposób jednoznaczny stan czynnika w obszarze pary mokrej,nie wystarczy zatem podanie wartoœci ciœnienia oraz odpowiadaj¹cej mu tempera-tury nasycenia, lecz nale¿y jeszcze wyznaczyæ wartoœæ stopnia suchoœci x. Wobectego stan pary mokrej jest jednoznacznie okreœlony wówczas, gdy jest znana war-toœæ ciœnienia p oraz stopnia suchoœci x b¹dŸ temperatury t oraz stopnia suchoœci x.Rys. 4. Wykresy w³asnoœci termodynamicznych amoniaku: a) w uk³adzie wspó³rzêdnych tempera-tura–entropia, b) w uk³adzie wspó³rzêdnych ciœnienie–entalpia; na wykresach przyjêto:x1 = 0,25, x2 = 0,50, x3 = 0,75, p1 = 10,0 MPa, p2 = 1,0 MPa, p3 = 0,1 MPa, t1 = +180°C,t2 = +100°C, t3 = +40°C, t4 = –40°C ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== 25Wówczas w³asnoœci termodynamiczne pary mokrej mo¿na wyliczyæ z nastêpuj¹-cych zale¿noœci:•objêtoœæ w³aœciwav = v¢ + x(v² – v¢)•entalpia w³aœciwah = h¢ + x(h² – h¢)•entropia w³aœciwas = s¢ + x(s² – s¢)W zale¿noœciach tych indeks (¢) dotyczy cieczy nasyconej, indeks (²) zaœ parysuchej nasyconej.W za³¹czniku na koñcu ksi¹¿ki zamieszczono wykresy w³asnoœci termody-namicznych wybranych czynników ch³odniczych.1.4.Gazy i paryW celu dokonania analiz termodynamicznych czêsto u¿ywa siê modelu gazu dosko-na³ego. Rzeczywiste gazy oraz pary wykazuj¹ w pewnych warunkach wiele odchy-leñ od modelu gazu doskona³ego. Gazy doskona³e spe³niaj¹ w szczególnoœci znaneprawa: Clapeyrona, Boyle’a i Mariotte’a, Gay-Lussaca, Avogadra oraz Daltona.Prawo ClapeyronaS75v==LGHPgdzie R jest indywidualn¹ sta³¹ gazow¹ [J/(kg·K)]. (Skrót „idem” oznacza nie-zmiennoœæ wartoœci danej wielkoœci w okreœlonych warunkach, w przeciwieñstwiedo skrótu „const”, który oznacza sta³¹ fizyczn¹, która mo¿e przyjmowaæ tylkojedn¹, œciœle okreœlon¹ wartoœæ). Równanie powy¿sze jest zwane termicznym rów-naniem stanu.Prawo Boyle’a i Mariotte’ap1v1 = p2v2dlaT = idemPrawo Gay-Lussaca vv=77dlap = idemPrawo AvogadraDwa ró¿ne gazy znajduj¹ce siê w tej samej temperaturze (T = idem) i tymsamym ciœnieniu (p = idem) oraz zajmuj¹ce tê sam¹ objêtoœæ (V = idem) zawieraj¹tê sam¹ iloœæ cz¹steczek (N = idem). Oznacza to, ¿e stosunek mas tych gazówspe³nia zale¿noœci:1.4. Gazy i pary ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== 261. Wprowadzenie i podstawy termodynamikiPPP9P9PPP1P100=====rrvvgdzie M jest mas¹ molow¹ [kg/kmol]. Z powy¿szych równañ mo¿na wyci¹gn¹æwniosek, ¿e iloczyn masy molowej i objêtoœci w³aœciwej jest wielkoœci¹ sta³¹M1v1 = M2v2 = const = 22,42 [nm3/kmol]Normalny metr szeœcienny [nm3] jest odniesiony do warunków normalnych t = 0°Coraz ciœnienia p = 101 325 Pa. Podan¹ powy¿ej objêtoœæ w warunkach normalnychzajmuje jeden kmol gazu.Prawo DaltonaCiœnienie roztworu gazów doskona³ych jest równe sumie ciœnieñ cz¹stko-wych sk³adników, przy za³o¿eniu ¿e ka¿dy ze sk³adników zajmuje ca³¹ objêtoœæroztworup = p1 + p2 + … + pn,V = V1 = V2 = … = VnDla roztworów gazów doskona³ych obowi¹zuje równie¿ prawo Amagata,wed³ug którego objêtoœæ zajmowana przez roztwór gazów jest równa sumie objê-toœci zajmowanych przez poszczególne sk³adniki roztworu, przy za³o¿eniu ¿e ka¿-dy ze sk³adników ma tê sam¹ temperaturê i ciœnienieV = V1 + V2 + … + VnPodstawowym kryterium odró¿niaj¹cym gazy doskona³e od pó³doskona³ychoraz rzeczywistych jest postaæ zale¿noœci okreœlaj¹ca ciep³o w³aœciwe (tab. 2).Tabela 2. Ciep³o w³aœciwe gazówWielkoœæ k jest dla gazów doskona³ych i pó³doskona³ych wyk³adnikiem izen-tropy. Dla gazów doskona³ych obowi¹zuje równie¿ nastêpuj¹ca relacja:cp – cv = R ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== 27Z powy¿szych wzorów mo¿na wyprowadziæ nastêpuj¹ce relacjeF5F5Sv=-=-kkkNale¿y zauwa¿yæ, ¿e zwykle w³asnoœci par zasadniczo ró¿ni¹ siê od w³asnoœcigazów doskona³ych, wobec czego w tym przypadku wyk³adnik izentropy k ¹ cp/cv,a ponadto cp – cv ¹ R.Gaz mo¿na traktowaæ jak bardzo mocno przegrzan¹ parê. Gazami, któreuwa¿a siê w warunkach dalekich od punktu krytycznego za gazy doskona³e, s¹: hel,neon oraz argon. S¹ to gazy szlachetne, jednoatomowe. Dla gazów dwuatomo-wych, takich jak azot, tlen, tlenek wêgla, powietrze (bêd¹cych roztworem g³ównieazotu i tlenu), istniej¹ odstêpstwa od praw gazów doskona³ych, lecz mo¿na je trak-towaæ jako pó³doskona³e (rys. 5). Nale¿y podkreœliæ, ¿e wszystkie te gazy zacho-wuj¹ siê podobnie do gazów doskona³ych. Gazami rzeczywistymi s¹ gazy wielo-atomowe, takie jak dwutlenek wêgla oraz wiêkszoœæ czynników ch³odniczych.Rys. 5. Obszary pary, gazu rzeczywistego oraz pó³doskona³ego w uk³adzie wspó³rzêdnych T–sPrawo Clapeyrona nie dotyczy w sposób œcis³y wiêkszoœci czynników ch³od-niczych. Jest ono spe³nione w sposób przybli¿ony jedynie w zakresie bardzo ni-skich ciœnieñ oraz bardzo du¿ych objêtoœci w³aœciwych. Aby wykorzystaæ zaletyprostoty termicznego równania stanu gazów doskona³ych, wprowadza siê do tegorównania poprawkê w postaci tak zwanego wspó³czynnika œciœliwoœci Zpv = ZRT1.4. Gazy i pary ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== 281. Wprowadzenie i podstawy termodynamikiWspó³czynnik Z jest bezwymiarowy. Dla Z = 1 czynnik zachowuje siê jak gazdoskona³y. Równanie powy¿sze jest na tyle dok³adne, na ile dok³adna jest znajo-moœæ wspó³czynnika œciœliwoœci, który dla danego czynnika zale¿y w okreœlony spo-sób od temperatury oraz ciœnienia. Okazuje siê jednak, ¿e istnieje pewna prawid³o-woœæ rz¹dz¹ca tym¿e wspó³czynnikiem. Mianowicie, je¿eli rozpatrywaæ zale¿noœæwspó³czynnika œciœliwoœci od tak zwanego ciœnienia zredukowanego pR = p/pK oraztemperatury zredukowanej TR = T/TK, gdzie indeks „K” dotyczy punktu krytycz-nego, to wówczas otrzymuje siê dla czynników jednorodnych zale¿noœæ uniwer-saln¹. Zale¿noœæ tê przedstawiono graficznie na rys. 6.Rys. 6. Uniwersalna zale¿noœæ wspó³czynnika œciœliwoœci Z od zredukowanych parametrów stanu:ciœnienia pR oraz temperatury TR, wg [40]Bardziej szczegó³owe informacje dotycz¹ce równañ stanu czynników ch³od-niczych zamieszczono w p. 4 za³¹cznika znajduj¹cego siê na koñcu ksi¹¿ki.1.5.Zasady termodynamiki i przemianytermodynamicznePodstawowe prawa termodynamiki stanowi¹ podstawê dzia³ania urz¹dzeñ ch³od-niczych i klimatyzacyjnych.Pierwsza zasada termodynamiki jest w istocie zasad¹ zachowania energii.Mo¿na j¹ uj¹æ w nastêpuj¹cy sposóbQ = DU + L ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== 29gdzie: Q — ciep³o dostarczone do rozpatrywanego uk³adu, DU — zmiana energiiwewnêtrznej tego uk³adu, L — praca zewnêtrzna wykonana przez ten uk³ad.Z powy¿szego sformu³owania wynika równie¿, ¿e je¿eli energia wewnêtrz-na uk³adu siê nie zmienia, co okreœla siê jako stan ustalony, to praca dostarczonado uk³adu jest w ca³oœci przeznaczona na ciep³o odprowadzane z uk³adu.Druga zasada termodynamikiCiep³o jest samorzutnie przekazywane od oœrodka o temperaturze wy¿szejdo oœrodka o temperaturze ni¿szej, przy czym ciep³o to mo¿e zostaæ czêœciowozamienione na pracê. Aby przekazaæ ciep³o od oœrodka o temperaturze ni¿szej dooœrodka o temperaturze wy¿szej, nale¿y wykonaæ dodatkow¹ pracê.Poni¿ej scharakteryzowano krótko podstawowe przemiany termodynamicz-ne gazów doskona³ych i pó³doskona³ych (rys. 7a).Rys. 7.Przemiany termodynamiczne: a) w uk³adzie wspó³rzêdnych T–s, b) przemiana izotermicznaw uk³adzie wspó³rzêdnych p–V , c) przemiana izentropowa w uk³adzie wspó³rzêdnych p–V1.5. Zasady termodynamiki i przemiany termodynamiczne ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== 301. Wprowadzenie i podstawy termodynamikiI. Przemiana izotermiczna (rys. 7b)T = idem,pV = idem,praca absolutna objêtoœciowa /S9S9SS99 OQ-==GJe¿eli L(1–2) 0, to pracê tê uzyskuje siê w wyniku zajœcia przemiany, gdy zaœL(1–2) 0, pracê tê nale¿y dostarczyæ, aby zasz³a analizowana przemiana.Przemiana ta zachodzi podczas sprê¿ania gazu w warunkach jego doskona-³ego ch³odzenia lub rozprê¿ania gazu w warunkach jego doskona³ego ogrzewania(zapewniaj¹cych utrzymanie sta³ej temperatury) bez udzia³u tarcia.II. Przemiana izobarycznap = idem,V/T = idem,/S9S9957799 -==-=-G1616Przemiana ta zachodzi podczas ogrzewania lub och³adzania gazu w wymienni-kach ciep³a przy braku oporów przep³ywu.III. Przemiana izochorycznaV = idem,p/T = idem,/S999 -==GPrzemianie tej podlegaj¹ gazy zawarte w zamkniêtej przestrzeni. W przypadkucieczy przemiana ta zachodzi w pompie doskona³ej.IV. Przemiana izentropowa (adiabatyczna odwracalna, rys. 7c)s = idem,pvk = idem,k = cp/cv = idem,/S9S999S9SS99 ---==--! $##=--! $##Gkkkkkgdzie99SS77==--kkk ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== 31Przemiana ta zachodzi podczas sprê¿ania lub rozprê¿ania gazu przy braku wymia-ny ciep³a z otoczeniem oraz bez udzia³u tarcia.Sumê prac absolutnych zasysania czynnika, pracy danej przemiany oraz pra-cy wyt³aczania czynnika nazywa siê prac¹ techniczn¹. Jest to efektywna pracaprzemiany, któr¹ nale¿y rzeczywiœcie dostarczyæ do urz¹dzenia, aby zreali-zowaæ dan¹ przemianê, b¹dŸ któr¹ rzeczywiœcie uzyskuje siê w wyniku zajœciadanej przemiany/9SWSS -=-GOstateczna zale¿noœæ ma postaæ/9SS9SSWSS --=-=--! $##GkkkkW przypadku przemiany izentropowej zwi¹zek miêdzy prac¹ techniczn¹ a prac¹absolutn¹ jest nastêpuj¹cy//W --=knatomiast w przypadku przemiany izotermicznej//W --=Nale¿y zwróciæ uwagê na to, ¿e w technice ch³odniczej jednostkow¹ pracê tech-niczn¹ (odniesion¹ do masy czynnika) mo¿na dok³adniej i ³atwiej wyliczaæ z na-stêpuj¹cego równanialt(1–2) = h2 - h1[J/kg]gdzie wartoœci entalpii w³aœciwych h1 oraz h2 mo¿na wyznaczyæ z wykresów w³a-snoœci czynnika.Wiêksza dok³adnoœæ tego wzoru wynika z tego, ¿e wartoœci entalpii w³aœciwychwyznaczone z wykresów w³asnoœci s¹ dok³adniejsze ni¿ wyliczone przy za³o¿e-niu, ¿e czynnik jest gazem doskona³ym lub nawet pó³doskona³ym.Moc odpowiadaj¹c¹ tak wyliczonej jednostkowej pracy technicznej mo¿naobliczyæ ze wzoru3POW=- @ :gdzie P jest strumieniem masy czynnika [kg/s] uczestnicz¹cego w przemianietermodynamicznej 1–2.1.5. Zasady termodynamiki i przemiany termodynamiczne ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== 321. Wprowadzenie i podstawy termodynamikiV.Przemiana politropowa mo¿e byæ uwa¿ana za uogólnienie rozwa¿anychpowy¿ej przemian termodynamicznych. Przemianê tê mo¿na uznaæ za zachodz¹c¹przy sta³ym cieple w³aœciwym c czynnika i s = var. Przemianê tê charakteryzujetzw. wyk³adnik politropyn=--=FFFFSvLGHPJe¿eli dana jest wartoœæ wyk³adnika politropy, to ciep³o w³aœciwe przemiany poli-tropowej wyra¿a siê zale¿noœci¹FF=--¢! $#nknv-NJ.Zale¿noœæ na pracê techniczn¹ tej przemiany ma postaæ/9SS9SSWSS --=-=--! $##GnnnnVI.Przemiana izentalpowa, odgrywaj¹ca wa¿n¹ rolê w zagadnieniach tech-niki ch³odniczej i klimatyzacyjnej, zachodzi przy sta³ej wartoœci entalpii w³aœci-wej czynnika. Przemiana ta zachodzi w procesach d³awienia czynnikah = idem,Lt(1–2) = 0Zmiana entropii w³aœciwej d³awionego gazu doskona³ego wynika ze zwi¹zkuDV5SS=-¢! $#OQ-NJ.W trakcie d³awienia gazu doskona³ego jego temperatura nie ulega zmianie.Jednak ju¿ w przypadku gazów pó³doskona³ych, a zw³aszcza gazów rzeczywi-stych, par oraz cieczy w stanie zbli¿onym do stanu nasycenia, podczas d³awienianastêpuj¹ zmiany temperatury. Temperatura d³awionego czynnika mo¿e wzrastaælub maleæ, jednak w obszarze parametrów maj¹cych zastosowanie w technice ch³od-niczej temperatura d³awionego czynnika gwa³townie spada. Efekt ten jest wyko-rzystywany powszechnie w technice ch³odniczej.Na rysunku 8 przedstawiono przyk³adowy proces d³awienia amoniaku w sta-nie cieczy nasyconej. Je¿eli do zaworu, w którym nastêpuje d³awienie, dop³ywaciek³y czynnik o ciœnieniu 10,0 bar, to w stanie nasycenia ma on temperaturê+24,9°C (punkt A). Gdy za zaworem panuje ciœnienie 1,0 bar, wówczas z zamiesz-czonego wykresu wynika, ¿e temperatura czynnika spadnie do –33,6°C (punkt B),a wiêc o blisko 60 K. Nast¹pi przy tym czêœciowe odparowanie cieczy wyp³ywa-j¹cej z zaworu, bowiem wartoœæ stopnia suchoœci na koñcu procesu d³awienia wy-niesie w analizowanym przypadku x = 0,197.
Pobierz darmowy fragment (pdf)

Gdzie kupić całą publikację:

Chłodnictwo i klimatyzacja
Autor:

Opinie na temat publikacji:


Inne popularne pozycje z tej kategorii:


Czytaj również:


Prowadzisz stronę lub blog? Wstaw link do fragmentu tej książki i współpracuj z Cyfroteką: