Boligvarmepumpe med propan (R-290) som arbeidsmedium

Transkript

1 NNU Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet akultet for ingeniørvitenskap og teknologi > Institutt for energi og prosessteknikk SIO 7050 Varmepumpende prosesser og systemer 2003 Laboppgave LO2 Kont.pers.: Munan Elgsæther Dato: Gr. 1 og Gr. 3 og Gr. 5 og 6 Innlev.frist: Gr. 1 og Gr. 3 og Gr. 5 og 6 Boligvarmepumpe med propan (R-290) som arbeidsmedium Anlegget består av en vann-til-vann boligvarmepumpe hvor kondensatoren vanligvis vil være koblet til et vannbårent oppvarmingssystem (gulvvarme), og overhetingsvarmen benyttes til tappevannsoppvarming i en egen varmeveksler. Normalt vil anlegget være koblet til en grunnvarmebrønn som varmekilde. I laboratorieriggen fungerer en el-kassett som varmekilde, og den leverte varmeeffekten kjøles bort med nettvann. I tillegg til kondensator og overhetningsvarmeveksler, har systemet både suggassvarmeveksler og underkjøler. Propan (R290) er et miljøvennlig men brennbart arbeidsmedium. or å redusere risikoen for brann/eksplosjon er systemet bygd inn i et tett skap med gass-sensor som detekterer eventuelle lekkasjer. En bør derfor ikke åpne døren mer enn nødvendig. Hovedmålsetningen med laboratorieøvingen er å bli kjent med anleggets oppbygging og virkemåte, og gjennomføre målinger og beregninger for å kartlegge energiflyt og effektivitet. Oppgaver i laboratoriet: 1) Sett navn på komponenter i rørskjema og sørg for at du forstår virkemåte og energiflyt 2) Start anlegget, i første omgang med frakoblet underkjøler og overhetningsvarmeveksler (modus i) 3) Når anlegget går stabilt kan måledata logges 4) Samme prosedyre gjennomføres (ii) med både underkjøler og overhetningsvarmeveksler innkoblet (iii) uten underkjøler, men med overhetningsvarmeveksler (iv) med underkjøler, men uten overhetningsvarmeveksler Rapporten skal inneholde: a) Rørskjema med navn på de ulike komponenter samt målepunkter b) Prosessdiagram som viser prosessen for de ulike modusene i et trykk/entalpi-diagram og temperatur/entropi-diagram. c) Utskrift av måledata d) Svar på følgende spørsmål: 1/5

2 1. Hva er anleggets varmeytelse ved de ulike modusene? Hvor stort er effektforbruket og hvilken effektfaktor (varmefaktor) oppnås? 2. Hva er Carnot-virkningsgraden i modus (i), dvs målt effektfaktor dividert på effektfaktoren til en Carnot-prosess mellom fordampnings- og kondenseringstemperaturen? Kommentér resultatet. 3. Hvor stor andel av levert varmeytelse tilføres tappevann når overhetningsvarmeveksleren er innkoblet i modus (iii)? inn svaret både ut fra teoretiske beregninger og avleste målinger. Kommentér eventuelle avvik. 4. Hva er hensikten med underkjøleren og hvor stor betydning har den for dette anlegget? Vedlegg: ig. 1: Rørskjema ig. 2: h-lgp-diagram for propan ig. 3: -s-diagram for propan LO2 2/5

3 (EXCEP AS NOED) SIO 7050 Varmepumpende prosesser og systemer 2003 Charging Water P2 14 Water P3 15 P W W Watt meter 7 3 P P1 Drain P3 City Water 9 P1 Brine Drain City Water ig. 1: Rørskjema P2 Charging emperature and Pressure Measurements (1) Evaporator inlet temperature (2) Evaporator outlet /Suction gas HX inlet temp. (3) Suction gas HX outlet / compressor inlet temp. (4) Compressor outlet / Desuperheater inlet temp. (5) Desuperheater outlet / Condenser inlet temp. (6) Condenser outlet / Suction gas HX inlet temp. (7) Suction gas HX outlet / Subcooler inlet temp. (8) Subcooler outlet / throttling valve inlet temp. (9) Subcooler inlet temp. (brine) (10) Subcooler outlet / Evaporator inlet temp. (brine) (11) Evaporator outlet temp. (brine) (12) Condenser inlet temp. (water) (13) Condenser outlet temp. (water) (14) Desuperheater inlet temp. (water) (15) Desuperheater outlet temp. (water) (16) Evaporation pressure (P1) (17) Condensation pressure (P2) MERIC OLERANCES (18) Diff. pressure evaporator (water).0 (19) Diff. pressure condenser (water).00 (20) Diff. pressure desuperheater (water) , 19 and 20 - Common pressure transducer ANGULAR LAY OU AND INSRUMENAION O HE UNI No. Pos. Name, type, size No. Date Design Drawn Scale J. SENE J. SENE Checked Approved Projection method Replacement for ES RIG OR A RESIDENIAL PROPANE HEA PUMP UNI Reference Compressor (Copeland ZR 34 K3 PJ 522) PHE Evaporator (WP 24-34) Q 0 = 5.5 kw Propylene glycol: 8/5 0 C at m = kg/s A = 1.41 m 2, LMD 5.2 K 5 K superheating PHE Condenser (WP 24-24) Q K = 8.0 kw Water: 35/39 0 C at m = kg/s A = 0.97 m 2, LMD 4.6 K Desuperheater (Unex 14-6) Suction Gas HX (HXSV 1) External Subcooler (BVnor UK) Calculation J. SENE NNU Dept. Refr. and AC Drawing name Project number Replaced by R290.eps LO2 3/5

4 ig. 2: -s-diagram for Propan LO2 4/5

5 ig. 3: P-h-diagram LO2 5/5