Tag et kig ind i bogen her - Byggecentrum

This page intentionally left blank

Køleteknik,termodynamisk grundlag,beregning,dimensionering2. UDGAVEAf Søren Gundtoft og Aage Birkkjær LauritzenNyt Teknisk Forlag

ForordBogen er tænkt som lærebog i køleteknik for ingeniørstuderende ved danskeingeniørhøjskoler. Der forudsættes derfor et kendskab til termodynamik og matematiksvarende til det obligatoriske niveau på maskinretningerne. Kapitel 2 indeholder dogen kortfattet gennemgang af den relevante termodynamik.Formålet med bogen er at udrede det termodynamiske grundlag for køleprocessen,som i bogen er begrænset til kun at omfatte kompressionskøleprocessen. Der er lagtsærlig vægt på at gennemgå beregningsgangen for forholdsvis komplicerede anlæg,eksempelvis 2-trinsanlæg med forskellige mellemkølersystemer, kaskadeanlæg,skruekompressoranlæg herunder forskellige economizersystemer samt ORC-anlæg.Som et andet væsentligt afsnit indeholder bogen en gennemgang afberegningsgrundlaget for termisk dimensionering af varmevekslere, specielt de relativtomfattende teorier for beregning af varmeovergang i fordampere og kondensatorer.Gennemgangen er her afgrænset til de traditionelle varmevekslere af rørkedeltypen.Selv om nye typer varmevekslere vinder frem—bl.a. pladevarmevekslere—er forståelsenaf beregningsgangen for de traditionelle systemer et godt udgangspunkt for arbejdetmed de nye typer.Det har ikke været hensigten at skrive en bog med hovedvægten på den praktiskekøleteknik, idet der her henvises til den eksisterende litteratur.Vi har fået nyttige kommentarer og forslag til bogen fra Holger Kristensen og EjnarKrog Hedegaard, begge tidligere medarbejdere hos Sabroe Refrigeration, samt PoulRathje m.fl. Kølelaboratoriet hos Danfoss Nordborg. Denne hjælp har vi værettaknemmelige for.I 2. udgave af bogen har vi lavet tilføjelser til kapitel 6 vedrørende pladevarmevekslere,og til kapitel 7 vedrørende nye kølemidler samt et par nye afsnit. Vi er opmærksommepå den hastige udvikling inden for nye kølemidler, herunder bestræbelserne for atanvende naturlige kølemidler som vanddamp, kuldioxid, kulbrinter, ammoniak og luft.Men da hovedsigtet med bogen ikke er at informere om den nyeste udvikling, mensnarere at forklare de grundlæggende teorier, har vi ikke gjort så meget ud af at opdaterekapitel 7 som man måske kunne ønske sig. Ud over disse tilføjelser indeholder 2.udgave blot redaktionelle ændringer, rettelser af trykfejl m.m.Vi har fået en del henvendelser fra læserne om fejl, hvilket vi er taknemmelige for, ogvi er stadigvæk interesserede i at blive gjort opmærksomme på fejl og mangler vedbogen.Aarhus, januar 1998Søren Gundtoft & Aage Birkkjær Lauritsen

This page intentionally left blank

Indhold1 Køleteknikkens betydning og opgave 111.1 Definition og afgrænsning af det køletekniske fagområde 111.2 Køleprincipper 122 Termodynamik 172.1 Varme og arbejde, 1. hovedsætning 172.1.1 Lukket system 172.1.2 Åbent system 182.1.3 Indre arbejde og friktion 192.2 Entropi, 2. hovedsætning 202.2.1 Entropi, T,s-diagram 202.2.2 Carnots kredsproces 212.3 Kompression, ekspansion 242.3.1 Kompression 242.3.2 Ekspansion 262.4 Varmetransmission 262.4.1 Varmeledning 272.4.2 Varmeovergang, konvektion 282.4.3 Varmegennemgang 312.4.4 Temperaturdifferens 332.5 Tilstandsdiagrammer og stofdata 362.5.1 Tilstandsændringer i p,v,T-diagram 362.5.2 T,s-diagrammet 402.5.3 h,s-diagrammet 402.5.4 log p,h-diagrammet 412.5.5 Stofdata og tabeller 422.6 Fugtig luft 432.6.1 Lovmæssigheder og tilstandsstørrelser 432.6.2 h,x-diagram 452.6.3 Tilstandsændringer for fugtig luft 452.7 Litteratur 502.8 Eksempler 503 Køleprocessen 533.1 1-trins-kompressionskøleanlæg 533.1.1 Kompressionskøleanlæggets virkemåde 533.1.2 Kredsprocessen i T,s- og log p,h-diagram 563.2 Muligheder for forbedring af effektfaktoren 583.2.1 Underkøling 58

8 Indhold3.2.2 Intern varmeveksling 603.3 2-trins-kompressionskøleanlæg 623.3.1 Åben mellemkøler (2-trins-drøvling) 633.3.2 Lukket mellemkøler (1-trins-drøvling) 653.3.3 Bestemmelse af mellemtrykket p m 673.4 Kaskadeanlæg 693.5 Economizeranlæg 713.6 ORC-anlæg 733.7 Eksempler 754 Kompressionsprocessen 874.1 Kompressortyper 874.1.1 Stempelkompressorer 884.1.2 Skruekompressorer 914.1.3 Lamel- og drejestempelkompressorer 934.1.4 Turbokompressorer 934.2 Kapacitet og leveringsgrad 944.2.1 Volumetrisk virkningsgrad for stempelkompressorer 954.2.2 Volumetrisk virkningsgrad for skruekompressorer 974.3 Effektforbrug og virkningsgrad 974.3.1 Kompressorens energibalance 974.3.2 Teoretisk effektforbrug og virkningsgrad 984.3.3 Eksempel, beregning af λ og η s 994.3.4 Indiceret og mekanisk virkningsgrad, stempelkompressorer 1014.3.5 Virkningsgrad, skruekompressorer 1035 Rørsystemer og ventiler 1055.1 Dimensionering af rørledninger 1055.2 Beregning af tryktab 1075.2.1 Tryktab i lige rørledninger 1075.2.2 Tryktab i enkeltmodstande 1095.3 Eksempel, økonomisk optimering 1126 Kondensatorer og fordampere 1156.1 Fordampere 1166.2 Kondensatorer 1206.3 Tryktab og varmeovergang, uden faseskift 1216.3.1 Strømning i rør 1216.3.2 Strømning udvendigt på tværs af rør 1256.4 Fordampning 1336.4.1 Fordampning, udvendig (pool evaporation) 134

Indhold 96.4.2 Fordampning, indvendigt i rør 1156.5 Kondensering 1416.5.1 Kondensering, udvendigt på rør 1426.5.2 Kondensering, indvendigt i rør 1436.6 Overslagsberegninger 1486.6.1 Temperaturforløb 1496.6.2 k-værdier, erfaringstal 1506.7 Eksempler 1517 Kølemidler 1617.1 Primære kølemidler 1617.1.1 Inddeling af kølemidler 1617.1.2 Krævede egenskaber 1637.1.3 Vandopløselighed 1647.1.4 Olieopløselighed 1647.1.5 Vigtigste kølemidler 1657.1.6 CFC/ozon-problematikken 1687.1.7 Drivhuseffektekten 1687.1.8 ODP, GWP og TEWI 1697.1.9 Naturlige kølemidler 1707.2 Sekundære kølemidler 1717.2.1 Saltopløsninger 1717.2.2 Glycoler 1718 Instationær varmeovergang 1738.1 Nedkøling uden temperaturgradient 1748.2 Nedkøling med temperaturgradient 1768.3 Særlige forhold vedrørende faseskift (Indfrysning) 1818.4 Eksempler 1859 Styring, regulering og overvågning 1899.1 Regulering i kølemiddelkredsen 1899.1.1 Reguleringsudstyr 1909.1.2 Pumpecirkulation 1969.2 Regulering af sekundært kølemiddel til kondensatoren 1969.2.1 Kølevandsregulering 1969.2.2 Regulering af køleluftstrømmen 1979.3 Temperaturregulering 1979.4 Kapacitetsregulering af kompressorer 1989.4.1 Motorer 1989.4.2 Kapacitetsregulering 198

10 Indhold9.5 Afrimning 1999.5.1 Luftafrimning 1999.5.2 Elektrisk afrimning 2009.5.3 Varmgasafrimning 2009.5.4 Energiforbrug til afrimning 2019.6 Sikkerhedsudstyr 2019.6.1 Sikring mod overtryk 2019.6.2 Sikring af olietryk 2019.6.3 Sikring mod undertryk 20210 Beregning af kuldebehov 20310.1 Transmissionstab 20310.2 Luftskifte 20410.3 Døråbning 20510.4 Nedkøling/frysning af varer 20610.5 Gæringsvarme 20610.6 Luftomrøring 20710.7 Afrimning 20710.8 Belysning 20810.9 Personvarme 20810.10 Eksempler 20811 Tabeller og diagrammer 21511.1 Tabeller 21511.2 Diagrammer 23812 Symboloversigt 247Litteraturliste 253Stikord 255