Lösningar - termodynamik

T-10. Kylning av fuktig luftström
3
Givet: Inkommande luft: T 1 30C
, 1 70%
, V
1 4.0 m / min . Kylning under konstant
tryck ( P 1 atm ) till utgående temperatur T2 20C
. Ev. kondensat avskiljt med
temperaturen 20 C. Köldmediet (R-134a) inkommer med trycket 400 kPa och x 3 0. 20
och utgår som mättad ånga ( x 4 1) vid samma tryck ( P4 P3
).
Sökt: (a) värmeutbyte genom kylbatteriet
Q c Q
out, air , samt (b) massflöde R-134a, R
m .
Totalt tryck 1 atm psykrometriskt diagram (Fig. A-31) kan användas. Diagrammet visar att
daggpunkten för inkommande luft är ca. 24 C, d.v.s. vatten kondenserar och utgående luft är
därför mättad,
2
1. Ev. ändringar i potentiell och kinetisk energi försummas. Energibalans
för kontrollvolym mellan in- och utlopp: E
in E
out m
a h ma
h Q
1 1 2 2 c m
w hw
, där
m w är kondensatmassflödet.
Massflödet torr luft är konstant,
Diagram:
3
m
a2 ma1
V 1 / v1
ma
; Qc
ma
( h1
h2
) mw
hw
v 0.885 m /kg torr luft , d.v.s. m 4.52 kg / min .
1
Massbalans vatten: m m
m
m
m
) .
a
1 a 2 w w a ( 1 2
Psykrometriskt diagram: 1 0. 0188 kg/kg t.l., h 1 78. 2 kJ/kg t.l., 2 0. 0147 kg/kg t.l.,
h 2 57.4 kJ/kg t.l.
Kondensatet är komprimerad vätska,
Insättning ger
a
h w h 83.915 kJ/kg (Table A-4)
f@20
C
m 0.0185 kg / min , Q 92.5
kJ/ min 1.54
kW .
w
c
Förutsätt ideal värmeväxling, Q
Q
m
h h ) enligt energibalans.
Tillstånd 4 är mättad ånga,
h
Q c
h4 hg
3 hf
x3
hfg
hf
x3
( hg
hf
out, air
R,in
R ( 4 3
. Tillstånd 3 är en mättad blandning,
), d.v.s. h h h 1
) .
4 3 fg ( x3
Tabell A-12:
Insättning ger
h 191.62 kJ/kg ( T 8.91C
20C
, OK - kylning möjlig)
fg@400kPa
sat@400kPa
m 0.6031 kg/min 0.01005 kg/s .
R
Svar: (a)
Q c 1.5 kW , (b) m R 0.010 kg/s .