10_Refrigeration and Air Conditioning

คมอปฏบตการทดลอง การประลองทางวศวกรรมเครองกล 3

เรอง

คณาจารยวศวกรรมเครองกล คณะวศวกรรมศาสตร

มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลกรงเทพ

การประลองทางวศวกรรมเครองกล 3 เรอง ระบบปรบอากาศแบบทานาเยน

(Water Cooled Chiller)

1. วตถประสงคการทดลอง 1. เขาใจหลกการของระบบการทาความเยนและปรบอากาศ 1.1 อธบายสวนประกอบและการทางานของระบบทาความเยน 1.2 อธบายสวนประกอบและการทางานของระบบปรบอากาศแบบ Water cooled chiller 2. มทกษะในการปฏบตการทดลอง 2.1 สามารถใชเครองมอและอปกรณในการทดลอง 2.2 ปฏบตการทดสอบหาสมรรถนะของระบบปรบอากาศ บนทกผลการปฏบตการ ทดลอง 3. เขาใจการวเคราะหระบบการทาความเยนและปรบอากาศ 3.1 การใช Psychrometric chart ในการวเคราะหระบบปรบอากาศ 3.2 การใช แผนภมมอลเลยร ในการวเคราะหระบบทาความเยน 3.3 การใชสมการสมดลพลงงาน ในระบบทาความเยนและปรบอากาศ 3.4 หาสมรรถนะของระบบทาความเยนและปรบอากาศ

บทท 1 การปรบอากาศ

1.1 ความหมายของการปรบอากาศ การควบคม อณหภม ความชน การเคลอนทของอากาศ และคณภาพของอากาศในพนททตองการปรบอากาศ 1.2 การแบงประเภทการปรบอากาศ 1. การปรบอากาศภายในตกอาคารสานกงาน ขนาดกลางและขนาดใหญ 2. การปรบอากาศในอตสาหกรรม 3. การปรบอากาศในบานพกอาศย 4. การปรบอากาศสาหรบหองโดยสารรถยนต สาหรบระบบปรบอากาศทใชในการศกษาทดลองน เปนลกษณะของระบบปรบอากาศในบานพกอาศย และการปรบอากาศในตกอาคารสานกงานขนาดกลาง และเมอตองการควบคมความชน โดยเปดสวตซใหเครองทาความชนทางานใหทางาน จะเปนการปรบอากาศโดยการควบคมอณหภม และความชนภายในหอง สามารถอางองถงหวขอท 2 คอการปรบอากาศในอตสาหกรรมได 1.3 องคประกอบหลกทสาคญของระบบเครองปรบอากาศของเครองทใชทดลอง

(รปท 1.1) 1. เครองทาความเยน (Condensing Unit/Chiller) 2. คอยลเยน (Fan Coil Unit; FCU1-2.5TR, FCU2-2.5TR, AHU-5TR) 3. หอระบายความรอน (Cooling Tower) 4. เครองกรองนา (Softener) 5. เครองเพมความชนอากาศ (Humidifier)

รปท 1.1 แสดงวงจรเครองปรบอากาศ

1.4 หนาทและการทางานของอปกรณตางๆ 1.4.1 เครองทาความเยน (Condensing Unit/Chiller) 1.4.1.1 ทาหนาท ทาความเยนใหกบระบบปรบอากาศ

1.4.1.2 การทาความเยน คอ ขบวนการถายเทความรอนออกจากบรเวณททตองการทาความเยน ทาใหบรเวณดงกลาวมอณหภมลดตาลง และรกษาระดบอณหภมไว 1.4.1.3 องคประกอบ ระบบทาความเยน (Chiller) รปท 1.2 1.4.1.3.1 คอมเพรสเซอร (Compressor) ทาหนาท ในการดดน ายา ในสภาวะแกส อณหภมและความดนตาทกลบมาจากอวาปอเรเตอร และอดใหมความดน,อณหภมสง จนถงจดทพรอมจะควบแนน กลายเปนของเหลวเมอมการถายเทความรอนออก 1.4.1.3.2 คอนเดนเซอรระบายความรอนดวยนา (Water-cooled Condenser) ทาหนาทดงเอาความรอนของนายาในสภาวะแกสออก และนายากลนตวกลายเปนของเหลว ซงนายายงคงมอณหภม, ความดนสงอย 1.4.1.3.3 อวาปอเรเตอรระบายความรอนดวยนา (Water-cooled Evaporator) ทาหนาทดงเอาความรอนจากบรเวณทตองการทาความเยน โดยนายาจะใชความรอนดงกลาวเปลยนสถานะตวเอง กลายเปนแกสและทาใหอณหภมรอบๆ ตาลง 1 . 4 . 1 . 3 . 4 ว า ล ว ล ด ค ว า ม ด น (Expansion Valve) ทาหนาทลดความดนสารทาความเยนทอยในสถานะเปนกาซ ความดนสงทไหลออกมาจากคอนเดนเซอรใหเปนสวนผสมระหวางกาซตอของเหลวประมาณ 0.2 โดยมวล 1.4.1.4 การทางาน ของเครองทาความเยน (Chiller)

รปท 1.2 แสดงวงจรเครองทาความเยน Chiller

จากรปท 1.2 นายาเหลวทมอณหภม,ความดนสง จะไหลเขาอวาปอเรเตอร (Evaporator) โดยผานวาลวลดความดน (Expansion Valve) ใหนายามความดนตาลงไหลเขา อวาปอเรเตอร (Evaporator) และดดรบความรอนจากภายนอก แลวเปลยนสถานะจากของเหลวกลายเปนแกส ขณะเดยวกนกจะทาใหภายนอกมอณหภมลดตาลง แกสทออกจากอวาปอเรเตอร (Evaporator) จะถกดดกลบไปท คอมเพรสเซอร (Compressor) และอดแกสนน ซงจะอยในสภาวะอณหภม, ความดนสง และไหลตอไปท คอนเดนเซอร (Condenser) เพอควบแนนและเปลยนสภาวะจากแกสเปนของเหลวทคอนเดนเซอรนเอง ความรอนของนายาสวนหนงจะถายเทออกมากบนาทเขาไปแลกเปลยนกนในคอนเดนเซอรแลวนาจะเอาความรอนไประบายออกท คลลงทาวเวอร (Cooling tower) โดยระบบการทางานจะหมนเวยนอยางนเรอยไป 1.4.2 คอยลเยน (Fan coil Unit; FCU1-2.5TR, FCU2-2.5TR, AHU-5 TR) 1.4.2.1) ทาหนาท อยในหองปรบอากาศ และทาความเยนใหกบหองปรบอากาศ 1.4.2.2) การทางาน นาเยนจากเครองทาความเยน (Condensing Unit/Chiller) ไหลผาน

ภายในทอขดคอยลเยน โดยภายนอกทอคอยลเยนจะมอากาศไหลผาน อากาศจะถายเทความรอนใหกบนาเยนทไหลในทอ อากาศทพดผานจะเยนลง นาเยนทไหลผานจะรอนขน

1.4.3 หอระบายความรอน (Cooling Tower) 1.4.3.1 ทาหนาท ระบายความรอนจาก เครองทาความเยน (Condensing Unit/Chiller) ส

บรรยากาศ 1.4.3.2 การทางาน นาทมอณหภมสงจาก เครองทาความเยน(Condensing Unit/Chiller) ไหล

ผาน หอระบายความรอน (Cooling Tower) นาทไหลออกกลบเขาส เครองทาความเยนจะมอณหภมลดลง ความรอนจากนาจะถายเทออกสบรรยากาศ

1.4.4 เครองกรองนา (Softener)

1.4.4.1 ทาหนาท เพอบาบดนาสาหรบระบบการระบายความรอนของ Condenser และหอระบายความรอน (Cooling Tower) ยดอายการใชงานและลดการเกดตะกรนภายในระบบวงจรนาไหลระหวาง Cooling Tower และ คอนเดนเซอร (Condenser) ของ Condensing Unit/Chiller

1.4.4.2 การทางาน ระดบนาทอยใน หอระบายความรอน (Cooling Tower) เมอลดตาลงเนองจากระเหยไปกบอากาศ ลกลอยจะลดระดบเปดวาลวนาใหไหล นาจะไหลผานเครองกรองนา เพราะฉะนนนาในระบบจะสะอาด ไมมตะกรน ประสทธภาพการถายเทความรอนของระบบจะดขน

1.4.5 เครองเพมความชนอากาศ (Humidifier) 1.4.5.1 ทาหนาท เพมความชนใหกบอากาศภายในหองปรบอากาศ 1.4.5.2 การทางาน เมอความชนภายในหองตากวาคาทตงไว หวตรวจจบความชน (Humidity

Sensor) จะสงใหวาลวเปดใหนาไหลผาน หวฉดออกมาผสมกบอากาศ

บทท 2 ลาดบขนตอนการเดนเครอง

2.1 วธปฏบตกอนการเดนเครอง (เพอทาการทดลอง)

1) ตรวจเชควาลว และอปกรณควบคมนายาใหอยในตาแหนงทถกตอง 2) ตรวจเชคแรงดนไฟฟา และเบรกเกอรทกตวทอยทตาแหนงทถกตอง

3) ตรวจสอบระดบนามนในตวคอมเพรสเซอรตองมระดบนามนประมาณ 3/4 ของตาแมว และไมนอยกวา 1/4 ของตาแมว

4) ตรวจสอบความเรยบรอยของอปกรณตางๆ ทตองการหมนหรอเคลอนไหวในการทางาน 5) ตรวจสอบระดบนาของ Cooling Tower ไมใหแหงจนเกนไป 6) ท Cooling Tower เตมระดบนาเทอรโมมเตอรกระเปาะเปยกทงสองทใหเตม

2.2 วธปฏบตในการเดนเครอง 1) เปด เซอรกตเบรกเกอรทกตว ตงแต CB1 ถง CB12 และ 1B1 2) เปดหมน สวตซ 2S6 ไปทตาแหนง Start เพอเรมเดนใบพดของหอผงลม (FAN COOLING) 3) เปดหมน สวตซ 2S10ไปทตาแหนง Start เพอเรมเดนปมนาของหอผงลม (PUMP COOLING ) 4) เปดหมน สวตซ 2S2 ไปทตาแหนง Start เพอเรมเดนปมนาของชดคอยลเยน (CHILLED WATER

PUMP) 5) เปดหมน สวตซ 5S13 และ 5S14 ไปทตาแหนง On เพอเรมเดน WATER PUMP NO.1,NO.2

(Softener) กรณเดนเครองชด AIR HANDLING UNIT (AHU-5TR) และ เครองเพมความชนอากาศ

(Humidifier) 6.) เปดหมน สวตซ 3S1 ไปทตาแหนง Start เพอเรมเดนพดลมของ Fan AHU-5TR (AIR

HANDLING UNIT)

7) เปดหมน สวตซ 3S14 เพอเลอกชนดการควบคม ตวควบคมความเรว (SPEED CONTROLLER) ของ AHU-5TR เปนแบบ AUTO หรอ MANUAL ถาเปน MANUAL ปรบ Speed ไปท ตาแหนงความเรวลมสงสด

8) เปดหมน สวตซ 4S5.1 เพอเลอกชนดการควบคม เครองกาเนดความรอน (HEATER) ของชด HUMIDIFIER เปนแบบ AUTO หรอ MANUAL ถาเปน MANUAL ปรบเปดหมน สวตซ 4S5.2 เพอเลอกจานวน HEATER ทตองการ

9) เปดหมน สวตซ 5S1 เพอเลอกชนดการควบคมเครองฉดนา (WATER SPRAY) เปนแบบ AUTO หรอ MANUAL

10) เปดหมน สวตซ 6S1 ไปทตาแหนง On เพอเรมเดนคอมเพรสเซอรอากาศ (AIR COMPRESSOR) 11) เปดหมน สวตซ 1S1 ไปทตาแหนง On เพอเรมเดนคอมเพรสเซอรเครองทาความเยน

(COMPRESSOR ) กรณเดนเครองชด FAN COIL UNIT 1และ 2 (FCU1-2.5TR, FCU2-2.5TR) 12) ปฏบตตามขนตอนการเดนเครองขอ 1) ถง 6) โดยสวตซ ขอ 7) ถง 12) ตองอยในตาแหนง OFF หรอ

STOP 13) เปดหมน สวตซ 5S4 และ 5S8 ไปทตาแหนง On เพอเรมเดนพดลมของ FCU1-2.5TR, FCU2-

2.5 (FAN COIL UNIT NO.1,2) 14) เปดหมน สวตซ 1S1 ไปทตาแหนง On เพอเรมเดนคอมเพรสเซอร (COMPRESSOR)

2.3 วธปฏบตหลงการเดนเครอง 1) ท Mimic Diagram ตรวจสอบไฟแสดงการทางานของอปกรณตางๆ และอปกรณนนๆ วามการทางาน

จรงหรอไม 2) ตรวจสอบอปกรณตางๆ วามสญญาณตางๆ ทแสดงถงความผดปกตหรอไม

3) ตรวจเชคกระแสไฟฟาของมอเตอรตางๆ ทกตว 4) ตรวจระดบนามน นายา และความดนตางๆ 5) ตรวจการทางานของอปกรณควบคมทตว วาทางานถกตองหรอไม 6) ตรวจเชคอณหภมวามการเปลยนแปลงอยางไรบาง 7) เมอเดนเครองแลวควรเฝารอดอยอยางนอย 30 นาท เพอใหรวาเครองเดนปกต

2.4 วธปฏบตในการหยดเครอง กรณเดน Load ชด AIR HANDLING UNIT (AHU) และ HUMIDIFIER 1.) หมน สวตซ 4S5.2 ไปทตาแหนง OFF เพอหยดการทางานของ เครองกาเนดความรอน (HEATER) 2) หมน สวตซ 5S1 ไปทตาแหนง OFF เพอหยดการควบคม เครองฉดนา (WATER SPRAY) 3) หมน สวตซ 4S5.1 ไปทตาแหนง OFF เพอหยดการควบคม เครองกาเนดความรอน (HEATER) 4) หมน สวตซ 3S14 ไปทตาแหนง OFF เพอหยดการควบคม ตวควบคมความเรว (SPEED

CONTROLLER) 5) หมน สวตซ 3S1 ไปทตาแหนง OFF เพอหยดการทางาน คอยลเยน AHU-5TR (AIR

HANDLING UNIT) 6) หมน สวตซ 6S1 ไปทตาแหนง OFF เพอหยดการทางานคอมเพรสเซอรอากาศ (AIR

COMPRESSOR) 7) หมน สวตซ 5S13 และ 5S14 ไปทตาแหนง OFF เพอหยดการทางาน WATER PUMP

NO.1,NO.2 (Softener) 8) หมน สวตซ 2S2 ไปทตาแหนง OFF เพอหยดการทางาน ปมนาของชดคอยลเยน (CHILLED

WATER PUMP)

9) หมน สวตซ 2S10 ไปทตาแหนง OFF เพอหยดการทางาน ปมนาของชดคอยลเยน (PUMP COOLING)

10) หมน สวตซ 2S6 ไปทตาแหนง OFF เพอหยดการทางาน เดนใบพดของหอผงลม (FAN COOLING) 11) หมน สวตซ 1S1 ไปทตาแหนง OFF เพอหยดการทางาน คอมเพรสเซอรเครองทาความเยน

(COMPRESSOR) 12) ปด เซอรกตเบรกเกอร 1B1 และทกตว ตงแต CB12ถง CB1 กรณเดน Load ชด FAN COIL UNIT NO.01,2

13) หมน สวตซ 5S4 และ 5S8 ไปทตาแหนง OFF เพอหยดการทางาน FAN COIL UNIT 1,2 14) ปฏบตตามขนตอนการหยดเครองขอ 6) ถง 12)

2.5 ขอควรระวงในการเดนเครอง 1) ความดนดานสงตองไมสงกวา 300 PSI 2) ถานาแขงจบเครองอดนายาตองไมลาเขามาจากวาลวดานดด และเฮดเดอรดานดดมาจบทเสอ สบ 3) ระดบนามนคอมเพรสเซอรใหอยระหวาง 1/4 ถง 3/4 ของตาแมว

บทท 3 การสมดลพลงงาน

3.1 นยามของสมดลพลงงาน (Determination of Heat Balance)

อปกรณแลกเปลยนความรอน (Heat Exchanger) ตางๆ ในระบบ เชน Cooling Tower, FCU1-2.5TR,FCU2-2.5TR, AHU-5TR, คอนเดนเซอร(Condensor) และ อวาปอเรเตอร (Evaporator) ในเครองทาความเยน (Chiller Unit) สตรทใชคดในเรองการอนรกษมวล (Conservation of Mass) และการอนรกษพลงงาน (Conservation of Energy) คอ สมการกฎขอทหนงของเทอรโมไดนามกสสาหรบขบวนการไหลคงทในเครองแลกเปลยนความรอน (The equation of the first law of Thermodynamics for the steady-flow process in heat exchangers)

เครองแลกเปลยนความรอน ขบวนการไหลคงท

รปท 3.1 แสดง มวลและพลงงานทแลกเปลยนระหวางปรมาตรควบคมและสงแวดลอม

กฎการอนรกษมวล (Conservation of Mass Principle): • •

i em = m

3.1

•

im = มวลรวมทไหลเขาปรมาตรควบคมตอหนวยเวลา (Total mass entering Control

Volume per unit time), kg

s

•

em = มวลรวมทไหลออกจากปรมาตรควบคมตอหนวยเวลา (Total mass leaving Control

Volume per unit time), kg

s

กฎการอนรกษพลงงาน (Conservation of Energy Principle) : 2 2• • • •

e ie e i ie i

V VQ-W = m (h + +gz )- m (h + +gz )

2 2

เขยนใหอยในรปอยางงายได • •

i ei em h = m h 3.2

สมมตให 1. ไมมการแลกเปลยนพลงงานความรอน และพลงงานกลระหวางระบบและสงแวดลอม 2. พลงงานศกย และ พลงงานจลนนอยมากไมมอทธพลตอระบบ •

Q = พลงงานความรอนถายเทจากสงแวดลอมเขาสระบบ, kW •

W = พลงงานกลทระบบกระทาตอสงแวดลอม, kW •

em = อตราการไหลของไหลทไหลออกจากระบบ, kg

s

eh = เอนทาลปของไหลทไหลออกจากระบบ, kJ

kg

V e = ความเรวของของไหลทไหลออกจากระบบ, m

s

g = ความเรงเนองจากความโนมถวงของโลก, 2

m

s

eZ = ความสงจดทของไหลไหลออกจากระบบเทยบกบแกนอางองใดๆ, m •

im = อตราการไหลของของไหลทไหลเขาระบบ, kg

s

h i = เอนทาลปของไหลทไหลเขาระบบ, kJ

kg

Vi = ความเรวของของไหลทไหลเขาระบบ, m

s

Z i = ความสงจดทของไหลไหลเขาระบบเทยบกบแกนอางองใดๆ,

3.1.1 หอระบายความรอน (Cooling Tower (Counterflow Cooling Tower))

รปท 3.2 แสดงสภาวะมวลและพลงงานท Cooling Tower

สมการตอไปนเปนการวเคราะหสมดลความรอนอยางงาย ในความเปนจรงมการวเคราะหทสลบซบซอนกวานจากสมการเทอรโมไดนามกสสมการท 3.2 และรปท 3.2 เขยนสมดลความรอน (Heat balance) ไดดงน:

• • • • •

w,in air w,m w,out airw,i air,i m w,o air,om h + m h + m h = m h +m h ความสมดลการแลกเปลยนความรอน (Heat balance) ในความเปนจรง ความรอนเนองจาก Make up water นอยมากมาก เพราะฉะนนจงไมคดเทอมของ •

w,m mm h อตราการถายเทความรอนออกจากนา = อตราการถายเทความรอนเขาอากาศ

• •

w airPw w,i w,o air,o air,im C (T -T ) = m (h -h ) 3.3 โดยท hW , i = TW , i Cp W hW , O = TW , O Cp W QW = อตราความรอนถายเทออกจากนาทไหลผานเขา Cooling Tower, kW •

wm = อตราการไหลของนาทไหลเขา Cooling Tower, kg

s

CpW = ความรอนจาเพาะของนา, kJ

kg K

w,iT = อณหภมของนาทไหลเขา Cooling Tower, OC

w,oT = อณหภมของนาทไหลออก Cooling Tower, OC

airQ = อตราความรอนถายเทเขาอากาศทไหลผานเขา Cooling Tower, kW •

airm = อตราการไหลของอากาศทไหลเขา Cooling Tower, kg

s

air,oh = เอนทาลปของอากาศทไหลออก Cooling Tower, kJ

kg

air,ih = เอนทาลปของอากาศทไหลเขา Cooling Tower, kJ

kg

•

w,mm = อตราการไหลของ make up water, kJ

kg

mh = เอนทาลปของ Make up water, kJ

kg

3.1.2 คอยลเยน FCU1-2.5TR

รปท 3.3 แสดงสภาวะมวลและพลงงานท Air cooled heat exchanger FCU1-2.5 TR

จากสมการเทอรโมไดนามกสสมการท 3.2 และรปท 3.3 เขยนสมดลความรอน (Heat balance) ไดดงน: • • • •

w air w airw,i air,i w,o air,om h +m h = m h +m h

ความสมดลการแลกเปลยนความรอน (Heat balance)

อตราการถายเทความรอนเขาสนา = อตราการถายเทความรอนออกจากอากาศ • •

w airPw w,o w,i air,i air,om C (T -T ) = m (h -h ) ; (kW) 3.4 QW = อตราความรอนถายเทเขาสนาทไหลผานเขา Evaporator FCU1-2.5TR, kW •

wm = อตราการไหลของนาทไหลเขา Evaporator FCU1-2.5TR, kg

s

PwC = ความรอนจาเพาะของนา, = 4.179 kJ

kg K ท 1 atm, 300 K

w,oT = อณหภมของนาทไหลออก Evaporator FCU1-2.5TR, OC

w,iT = อณหภมของนาทไหลเขา Evaporator FCU1-2.5TR, OC

airQ = อตราความรอนถายเทเขาสอากาศไหลผานเขา Evaporator FCU1-2.5TR, kW •

airm = อตราการไหลของอากาศแหงทไหลเขา Evaporator FCU1-2.5TR, kg

s

air,ih = เอนทาลปของอากาศทไหลเขา Evaporator FCU1-2.5TR, kJ

kg

air,oh = เอนทาลปของอากาศทไหลออก Evaporator Unit, kJ

kg

3.1.3 คอยลเยน FCU2-2.5TR

รปท 3.4 แสดงสภาวะมวลและพลงงานท Air cooled heat exchanger FCU2-2.5 TR

จากสมการเทอรโมไดนามกสสมการท 3.2 และรปท 3.4 เขยนสมดลความรอน (Heat balance) ไดดงน: • • • •

w air w airw,i air,i w,o air,om h +m h = m h +m h

ความสมดลการแลกเปลยนความรอน (Heat balance)


w airPw w,o w,i air,i air,om C (T -T ) = m (h -h ) 3.5 QW = อตราการถายเทความรอนเขาสนาทไหลผานเขา Evaporator FCU2-2.5TR, kW •

wm = อตราการไหลของนาทไหลเขา Evaporator FCU2-2.5TR, kg

s



w,oT = อณหภมของนาทไหลออก Evaporator FCU2-2.5TR, OC

w,iT = อณหภมของนาทไหลเขา Evaporator Unit2, OC

E2,airQ = อตราการถายเทความรอนเขาสอากาศไหลผานเขา Evaporator FCU2-2.5TR, kW

•

airm = อตราการไหลของอากาศทไหลเขา Evaporator FCU2-2.5TR, kg

s

air,ih = เอนทาลปของอากาศทไหลเขา Evaporator FCU2-2.5TR, kJ

kg

air,oh = เอนทาลปของอากาศทไหลออก Evaporator FCU2-2.5TR , kJ

kg

3.1.4 คอยลเยน AHU-5TR

รปท 3.5 แสดงสภาวะมวลและพลงงานท Air cooled heat exchanger AHU-5 TR

จากสมการเทอรโมไดนามกสสมการท 3.2 และรปท 3.5 เขยนสมดลความรอน (Heat balance) ไดดงน:

• • • •

w air w airw,i air,i w,o air,om h + m h = m h + m h

ความสมดลการแลกเปลยนความรอน (Heat balance) อตราการถายเทความรอนเขาสนา = อตราการถายเทความรอนออกจากอากาศ • •

w airPw w,o w,i air,i air,om C (T - T ) = m (h - h ) 3.6

QW = อตราความรอนถายเทเขาสนาทไหลผานเขา Evaporator AHU-5TR, kW •

wm = อตราการไหลของนาทไหลเขา Evaporator AHU-5TR, kg

s



w,oT = อณหภมของนาทไหลออก Evaporator AHU-5TR, OC

w,iT = อณหภมของนาทไหลเขา Evaporator AHU-5TR, OC

airQ = อตราความรอนถายเทเขาสอากาศไหลผานเขา Evaporator AHU-5TR, kW •

airm = อตราการไหลของอากาศแหงทไหลเขา Evaporator AHU-5TR, kg

s

air,ih = เอนทาลปของอากาศทไหลเขา Evaporator AHU-5TR, kJ

kg

air,oh = เอนทาลปของอากาศทไหลออก Evaporator AHU-5TR, kJ

kg

ในวงการการทาความเยน และการปรบอากาศ ในเชงปฏบตการคานวณคาตางๆ ยงคงเปนหนวย องกฤษ ซงสตรดงตอไปนเปนทนยมใชกนอยางแพรหลาย สตรมาตรฐาน (หนวยองกฤษ) คอสมการท 3.7 ถง 3.10 [3] ทนยมใชในการคานวณการถายเทความรอนในเครองแลกเปลยนความรอนแบบอากาศสมผส (Air Cooled Heat Exchangers) โดยมนาไหลภายในทอของเครองถายเทความรอน มดงตอไปน

สมดลความรอน (Heat Balance) ของ เครองแลกเปลยนความรอนแบบอากาศสมผส (Air Cooled Heat Exchangers) อตราการถายเทความรอนเขาสจากนา = อตราการถายเทความรอนออกจากอากาศ

WaterSideQ = AirSideQ

ทางดานอากาศ (Air Side) SensibleQ = o i1.08×CFM×Δt=1.08×CFM×(t -t ) 3.7 LatentQ = o i0.68×CFM×ΔSH=0.68×CFM×(SH -SH ) 3.8 AirSideQ = TotalQ = o i4.5×CFM×Δh=4.5×CFM×(h -h ) 3.9 ทางดานนา (Water Side)

WaterSideQ = o i500×GPM×Δt = 500×GPM×(t -t ) 3.10

SensibleQ = ความรอนสมผส (Sensible Heat), Btu

hr

CFM = อตราการไหลของอากาศทพดเขา-ออกจากคอยลเยน, Cu.ft.

min

Δt = ความแตกตางของอณหภมกระเปาะแหงของอากาศทพดเขา-ออกจากคอยลเยน,OF ot = อณหภมกระเปาะแหงของอากาศทพดออกจากคอยลเยน, OF

it = อณหภมกระเปาะแหงของอากาศทพดเขาคอยลเยน, OF LatentQ = ความรอนแฝง (Latent Heat) , Btu

hr

ΔSH = ความแตกตางความชนจาเพาะ (Specific Humidity) ของอากาศทพดเขาออกจากคอยลเยน, Grains

lb of dry air

oSH = ความชนจาเพาะ (Specific Humidity) ของอากาศทพดออกจากคอยลเยน,

Grains

lb of dry air

iSH = ความชนจาเพาะ (Specific Humidity) ของอากาศทพดออกจากคอยลเยน, Grains

lb of dry air

TotalQ = ความรอนถายเทระหวางนาและอากาศในคอยลเยน, Btu

hr

AirSideQ = ความรอนถายเทออกจากอากาศในคอยลเยน, Btu

hr

Δh = ความแตกตางของเอนทาลปของอากาศพดเขา-ออกจากคอยลเยน, Btu

lbm

oh = เอนทาลปของอากาศทพดออกจากคอยลเยน, Btu

lbm

ih = เอนทาลปของอากาศทพดเขาคอยลเยน, Btu

lbm

WaterSideQ = ความรอนถายเทออกจากนาในคอยลเยน, Btu

hr

3.1.5 เครองทาความเยน (Chiller; Refigeration Unit)

รปท 3.6 แสดง P-h diagram เครองทาความเยนแบบเชงอดมคต สมดลพลงงานและการวเคราะหกฎขอทหนงของเทอรโมไดนามกส (Energy Balance and First Law Analysis of Thermodynamics) 1-2 คอมเพรสเซอร (Cpmpressor): •

Rnet,in 2 1W = m (h -h ) 3.11 2-3 คอนเดนเซอร (Condenser): ความรอนทงทคอยลรอน (Rejected Heat at Condenser) •

RH 3 2Q = m (h -h ) 3.12 3-4 วาลวลดความดน (Expansion valve): 4 3h = h 3.13 4-1 อวาปอเรเตอร (Evaporator): ภาระการทาความเยน (Refrigeration Capacity) •

RL 1 4Q = m (h -h ) 3.14 L 1 4

R

net,in 2 1

Q (h -h )Desired outputIdeal COP = = =

Required input W (h -h ) 3.15

•

RL 1 4R

COM,in

Q m (h -h )Desired outputActual COP = = =

Required input W 3IVcosj 3.15.1

RCOP = สมประสทธสมรรถนะวงจรเครองทาความเยน (Coefficient of Performance of

Refrigeration cycle) LQ = ภาระการทาความเยน, Kw •

Rm = อตราการไหลของสารทาความเยน R22, kg

s

HQ = ความรอนทคายทงท Condenser, kW

net,inW = พลงงานทใชในการสรางความดนใหกบสารทาความเยน (Indicated work), kW 1h = เอนทาลปของสารทาความเยน R22 ทไหลออกจาก Evaporator และไหลเขา Compressor, kJ

kg

2h = เอนทาลปของสารทาความเยน R22 ทไหลเขา Condenser และไหลออกจาก Compressor, kJ

kg

3h = เอนทาลปของสารทาความเยน R22 ทไหลออกจาก Condenser, kJ

kg

4h = เอนทาลปของสารทาความเยน R22 ทไหลเขา Evaporator, kJ

kg

com,inW = พลงงานไฟฟาทมอเตอรของคอมเพรสเซอรใชในการเดนเครอง, kW

I = กระแสไฟฟาไหลเขาคอมเพรสเซอร, kAmp V = ความตางศกยไฟฟาทคอมเพรสเซอร, Volf cos = Power Factor

3.2 การคานวณและการศกษาผลของความรอนโดยความชนในอากาศ (Calculation and study of the effects on heat by moisture in the air)

รปท 3.7 แสดงเอนทาลปทแตกตางของอากาศทพดผานคอยลเยนเปนแบบ การทาความเยนและลดความชน

(Cooling and dehumidification) ในแผนภมไซโครเมตรก

Sensible Heat Load = •

airS SQ = m Δh 3.16 Latent Heat Load = •

airL LQ = m Δh 3.17 Total Heat Load = •

airT S L TQ = Q + Q = m Δh 3.18 •

airm = อตราการไหลของอากาศ, kg

s

SΔh = ความแตกตางเอนทาลปสมผส ดงรปท 3.7 LΔh = ความแตกตางเอนทาลปแฝง ดงรปท 3.7 Sensible Heat Factor SH SH

SHF = = SH+LH TH

3.19

SHF = Sensible heat factor SH = Sensible heat load, kJ

kg

LH = Latent heat load, kJ

kg

TH = Total heat load, kJ

kg

3.3 การศกษาอทธพลของอตราไหลของอากาศ อณหภม และ ความชนของการปรบอากาศโดยแผนภมไซโครเมตรก (Study of the influence of air flow rate, temperature and humidity of the conditioned air with psychrometric charts) 3.3.1 ความสาคญ ไซโครเมตร (Psychrometry) คอการศกษาคณสมบตสวนผสมของอากาศและไอนา วชานมความสาคญตอการปฏบตการของการปรบอากาศ ในขบวนการปรบอากาศบางขบวนการ นาจะถกดงออกจากอากาศทมไอนาและบางขบวนการ นาจะถกเตมเขาไป แผนภมไซโครเมตรกใชสาหรบคานวณเรอง ภาระความเยน (Cooling load) ระบบปรบอากาศ คอยลเยนและลดความชน (Cooling and dehumidifying coils) หอผงลมเยน (Cooling tower) คอนเดนเซอรผงลมเยน (Evaporative condenser) 3.3.2 แผนภมไซโครเมตรก (Psychrometric chart)

รปท 3.8 แสดง แผนภมไซโครเมตรก 3.3.3 เสนอมตว (Saturation line) เมอลากเสนความสมพนธระหวาง อณหภมและความดนไอนาจาก

ตาราง กจะไดเสนอมตว (Saturation line) ดงรปท 3.9

รปท 3.9 แสดงเสนอมตวบนแผนภมไซโครเมตรก

3.3.4 ความชนสมพทธ (Relative humidity)

รปท 3.9 แสดงเสนความชนสมผสบนแผนภมไซโครเมตรก

ความชนสมพทธ คอ อตราสวนระหวางจานวนโมลของไอนาในอากาศตอจานวนโมลไอนาทอากาศอมตว ณ อณหภมและความดนเดยวกน ดงภาพ

Existing partial pressure of water vaporRelative humidity =

Saturation pressure of pure water at same temperature

3.3.5 อตราสวนความชน (Humidity ratio)

รปท 3.10 แสดงเสนอตราสวนความชนบนแผนภมไซโครเมตรก

อตราสวนความชน คอ อตราสวนมวลนา (ก.ก) ตอ อากาศแหง 1 ก.ก ไอนาและอากาศแหงสามารถสมมตใหเปนกาซสมบรณ (Perfect gas) และใชสตร Pv = RT

S S S S S

a a t S a t S

p V/R T p /R pkg of water vaporHumidity Ratio(W) = 0.622

kg of dry air p V/R T (p -p )/R p -p

w,iT = อตราสวนความชน (kg of water vapor)/(kg of dry air) V = ปรมาตรของสวนผสมอากาศและไอนาใดๆ, m3

tP = ความดนบรรยากาศ = a sP +P ,Pa aP = ความดนของอากาศแหง (dry air), Pa sP = ความดนไอนา Pa เปดตาราง aR = คาคงทของอากาศแหง = 287, J

kg K

SR = คาคงทของไอนา = 461.5, J

kg K

T = อณหภมสมบรณ (Absolute temperature) ของสวนผสมของอากาศและไอ นา K 3.3.6 เอนทาลป (Enthalpy)

รปท 3.10 แสดงเสนอณหภมคงทเพอแสดงใหเหนวาเอนทาลปของไอนาเดอดยงยวด

(Superheated water vapor) จะเทากนโดยประมาณกบไอนาอมตว (Saturated vapor) ณ อณหภมเดยวกน

รปท 3.11 แสดงเสนเอนทาลปบนแผนภมไซโครเมตรก

เอนทาลปของสวนผสมของอากาศแหงและไอนาคอผลรวมของเอนทาลปของอากาศแหงและเอนทาลปของไอนา

p gh = c t+Wh

pC = ความรอนจาเพาะ (Specific heat) ของอากาศแหงทความดนคงท = 10 J

kg K

t = อณหภมของสวนผสมระหวางอากาศและไอนา, OC

gh = เอนทาลปขอไอนารอนอมตวทอณหภมของสวนผสมอากาศและไอนา, kJ

kg

3.3.7 ปรมาตรจาเพาะ (Specific volume) สมการกาซสมบรณใชคานวณปรมาตรจาเพาะของสวนผสมไอนาและอากาศ ปรมาตรจาเพาะคอจานวนของลกบาศกเมตรของสวนผสมอากาศ-นาตออากาศแหง 1 ก.ก.

3

a a

a t S

R T R T mv = ,

p p -p kg of dry air

4. การปรบสภาวะอากาศ สาหรบในประเทศไทยอากาศตลอดปจะมอากาศรอน วงจรของเครองปรบอากาศจะเปนแบบ Reverse Carnot Heat Engine ทนาเอาความรอนจากแหลงอณหภมตาไปสแหลงอณหภมสง ลกษณะอากาศทปรบภายในบานพกอากาศสวนใหญคอ แบบ Cooling and dehumidification

รปท 3.12 แสดงเสนทศทางของขบวนการตางๆ ในการปรบสภาวะอากาศบนแผนภมไซโครเมตรก

ขบวนการ 0-1: การใหความรอนแบบสมผส (Sensible heating) ขบวนการนคอการใหความรอนกบอากาศทอตราสวนไอนา (Humidity Ratio) คงท เปนการใหความรอนกบอากาศอยางเดยว การทาปรบอากาศแบบน เชน อากาศผาน Heater หรอเครองทาความรอนแบบอดไอ (Vapor Compression Heat Engine) ซงมลกษณะภายนอกคลายเครองปรบอากาศภายในบานในประเทศไทย แตเปนเครองปรบอากาศแบบนจะทาความรอนใหภายในหองปรบอากาศอบอน ในประเทศทมภมอากาศหนาว ขบวนการ 0-2: การทาความเยนแบบสมผส (Sensible cooling) ขบวนการนเกดขน เมออณหภมกลนไอ (Dew Point Temperature) อากาศเขาเทากบไอนาทถกฉดเขาผสมอากาศ ขบวนการนเกดขนไดยากในขบวนการปรบอากาศ ในการทาความเยนแบบสมผส อากาศทเขาจะมอณหภมกระเปาะเปยก (Wet Buld Temperature) และอณหภมกระเปาะแหง (Dry Buld Temperature) ตากวาอากาศทออก แตอตราสวนไอนา (Humidity Ratio) ทบรรจอยในอากาศจะมเทาเดม

ขบวนการ 0-3: การทาความชน (Humidification) ขบวนการนเกดขน เมอไอนาถกฉดเขาสอากาศ (Humidification) โดยทไมมการใหความรอน (Heating) หรอการทาความเยน (Cooling) ขบวนการ 0-4: การลดความชน (Dehumidification) ขบวนการนเกดขน โดยใหอากาศพดผานสารดดความชน (Sorbent Dehumidifier) ขบวนการ 0-5: การใหความรอนและการเพมความชน (Heating and humidification) ขบวนการนเกดขน เมอไอนาถกฉดเขาสอากาศ (Humidification) และมการทาความรอน (Heating) การปรบอากาศลกษณะนจะเปนการปรบอากาศภายในหองปด อากาศภายนอกเยนและมความชนตา (Winter air conditioning) ซงจะเปนลกษณะการปรบอากาศภายในบาน หรอหองทตองการอณหภม และความชนทตองการในประเทศแถบ ยโรป อเมรกาตอนบน และ เอเชยตอนบน ในฤดหนาว ขบวนการ 0-6: การทาความเยนโดยลดความชน (Cooling and dehumidification) ขบวนการนเกดขน เมออากาศพดผานคอยลเยน โดยทวไปแลวอากาศทเขาจะมความชนสง เมอออกไปแลวจะมความชนและความเยนตาลง การปรบอากาศลกษณะน จะเปนการปรบสภาวะอากาศของหองปด อากาศภายนอกรอนและมความชนสง (Summer air conditioning) ซงจะเปนลกษณะการปรบอากาศภายในบานเรอน ในประเทศไทย ขบวนการ 0-7: การทาความเยนโดยเพมความชน (Cooling with humidification) ขบวนการนเกดขน เมอไอนาถกฉดเขาสอากาศ (Humidification) และมการทาความเยน (Cooling) ขบวนการ 0-8: การใหความรอนและการลดความชน (Heating and dehumidification) ขบวนการนเกดขน โดยการใหความรอน (Heating) และการลดความชน (Dehumidification) ใหกบอากาศทพดผาน การปรบอากาศลกษณะน จะเปนการปรบสภาวะอากาศของหองปด

3.6 การประเมนประสทธภาพของวฏจกรการปรบอากาศ (Efficiency evaluation of air conditioning cycle) ระบบปรบอากาศ (Air Conditioning system) Heat removed (In BTU) from the cooled space in one hour [Btuh]

Energy Efficiency Rating [EER] = 1 Wh (In W) of electricity consumed in one hour [Wh]

3.20

1 Wh of electricity consumed = P = 3IV cos 3.21 3.7 การแปลงหนวยคาตางๆ 1) อณหภมจาก o[ C ] เปน o[ F ] โดยคณดวย 1.8 และบวกดวย 32 2) ความดน จาก [Bar] เปน [MPa] โดยคณดวย 0.101325 3) อตราการไหลของนา จาก [GPM] เปน kg

[ ]s

โดยคณดวย 0.06309

4) อตราการไหลของสารทาความเยน R22 จาก [GPM] เปน kg[ ]

s

โดยคณดวย6.309 10-5 ρR22 โดยท ρR22 = ความหนาแนนของสารทาความเยน R22 ไหลผาน Flow Meter,

3

kg[ ]

m

(โดยหาคาจาก P-h Diagram รปท 4.6) 5) อตราการไหลของอากาศหนวยเปน kg

[ ]s

โดยคณ air

mV [ ]

s ดวย CoilA ρair

โดยท CoilA = พนทหนาคอยลเยนทลมพดออก, 2m

FCU1-2.5 TR และ FCU2-2.5 TR = 12 180 cm = 0.216 2m AHU-5 TR = 19 44 cm = 0.0836 2m และ 27 27 cm = 0.0729 2m ρair = ความหนาแนนของอากาศทพดออกจากคอยลเยน,

3

kg[ ]

m

(โดยหาคาจาก Psychrometric Chart) 6) อตราการไหลของอากาศหนวยเปน [CFM] โดยคณ

air

mV [ ]

s ดวย CoilA × 2222.2

บทท 4 การทดลอง

การทาความเยนและปรบอากาศ อธบาย การทดลองนเปนการใชคอยลเยน (Fan coil unit) FCU1-2.5 TR และ FCU2-2.5 TR เครองมอทใชในการทดลอง 1. เครองวดอณหภมและความชนอากาศแบบมอถอ (Digital hand held hygrometer) 2. เครองมอวดความเรวลมอากาศ (Digital wind mill type anemometer) 3. นาฬกาจบเวลา การทดลอง 1. ปฏบตตามขนตอน วธการปฏบตกอนการเดนเครองเพอทาการทดลอง ในหวขอท 2.1 บทท 2

2. ท ปม Control FCU1-2.5TR และ FCU2-2.5TR ปรบปมตางๆดงตอไปน TEMP = 24; POWER = ON; SWING = OFF; FAN = HIGH; MODE = COOL 3. เปดวาลวนาตางๆ แสดงในรปท 4.1 ตามลาดบ ตามตารางท 4.1 ดงตอไปน 1) ท คอยลเยน FCU1-2.5 TR เปด โกลบวาลว 2 และ บอลวาลว 1 2) ท คอยลเยน FCU2-2.5 TR เปด โกลบวาลว 4 และ บอลวาลว 3 3) ท คอยลเยน AHU-5 TR ปด โกลบวาลว 6 และ บอลวาลว 5 ตารางท 4.1 แสดง การ เปด-ปดวาลวของระบบ

หมายเลขวาลว ชอวาลว Ball Valve

FCU1-2.5 TR

Globe Valve FCU1-2.5 TR

Ball Valve FCU2-2.5 TR

Globe Valve FCU2-2.5 TR

Ball Valve AHU-5 TR

Globe Valve AHU-5 TR

ตาแหนงการเปด-ปดวาลว

OPEN OPEN OPEN OPEN CLOSE CLOSE

รปท 4.1 แสดง Schematic Diagram ของ ระบบปรบอากาศ

4. เปด เซอรกตเบรกเกอรทกตวในตควบคม ตงแต CB1 ถง CB12 และ 1B1 5. เปดสวตซท Control panel (รปท 4.2) ตามลาดบในตารางท 4.2 หลงจากนน ตรวจดท Mimic Diagram วามไฟของสวตซทเปด ตด หรอไม

รปท 4.2 แสดง Control Panel

ตารางท 4.2 แสดง การเปด-ปดสวตซของระบบ ลาดบการเปด

สวตซ หมายเลข สวตซ

ชอสวตซ ตาแหนงการเปด-ปดสวตซ

1 2S6 FAN COOLING ON 2 2S10 PUMP COOLING ON 3 2S2 CHILLED WATER PUMP ON 4 5S13 WATER PUMP NO.1 (SOFTENER) ON 5 5S14 WATER PUMP NO.2 (SOFTENER) ON 6 5S4 FAN COIL UNIT NO.1 ON 7 5S8 FAN COIL UNIT NO.2 ON 8 1S1 COMPRESSOR ON - 3S1 AIR HANDLING UNIT OFF

- 3S14 SPEED CONTROLLER OFF - 4S5.1 HEATER CONTROL OFF - 5S1 WATER SPRAY NO.2 OFF - 6S1 AIR COMPRESSOR OFF

6. หลงจากเปดสวตซ 1S1 คอสวตซของคอมเพรสเซอร (เดนเครอง) แลว15 นาท ใหทาการวด อ ณ ห ภ ม ความชน และความเรวอากาศทางเขาและทางออกของ FCU1-2.5 TR และ FCU2- 2.5 TR โ ด ยทาการวดแตละหวขอ 10 จด และหาคาเฉลยจากการวดบนทกลงในตารางท 4.3 และ ตารางท 4 .4 ในชองหมายเลข 1 -5 (ชองท 6-9 ไดจากการคานวณ) วธการวดปฏบตดงน 1) นาเครองมอวดความชนและอณหภม ไวบรเวณหนาคอยลเยน ทางทลมเยนออกมา (ตาแหนงใกลกบทางลมพดออกมากทสด) เมอคาทไดคงท บนทกผล อณหภม และ ความชน ทอานไดลงใน ตารางท4.3 (อณหภมหนวยทวดได: o C , ความชนหนวยทวด ไ ด : %) 2) นาเครองมอวดความชนและอณหภม วดบรเวณหลงคอยลเยน ทางทลมเยนเขามา (ตาแหนงใกลกบทางลมพดเขามากทสด) เมอคาทไดคงท บนทกผลอณหภม และ ความชนทอานไดลงในตารางท 4.3 (อณหภมหนวยทวดได: o C , ความชนหนวยทวด ไ ด :

3m ) 3) นาเครองวดความเรวของอากาศ วดบรเวณหนาคอยลเยน เมอคาทไดคงท บนทกผลท อานไดลงในตารางท 4.3 (ความเรว; m

s)

ตารางท 4.3 แสดงอณหภม ความชน ความเรวลม ของอากาศออกจากคอยลเยน FCU1-2.5 TR ตาแหนง ของเครอง

คาเฉลยอณหภม

คาเฉลยความชน

คาเฉลย ความเรวลม

อตราการไหลของ

อณหภมกระเปาะแหง

อตราการไหลของ

มอวด กระเปาะแหง

o

DB.

[ C]

สมพทธ RH.[%]

หนาคอยลเยน FCU1-2.5 TR

air

mV [ ]

s

อากาศ kg

[ ]s

o

DB.

[ F] อากาศ

[CFM]

หลงคอยลเยน

1 2 5 6 7 9

หนาคอยลเยน

3 4 8

7. อานคาความดน และ อณหภม ณ จดตางๆ บน Panel for Digital Temperature and Pressure indicators ดงรปท 4.3 เรมตนเรยงจากลาดบ หมายเลขท ไปจนถง หมายเลขท และบนทกคาลงใน ตารางท 4.5 ตารางท 4.4 แสดงอณหภม ความชน ความเรวลม ของอากาศออกจากคอยลเยน FCU2-2.5 TR ตาแหนง ของเครอง มอวด

คาเฉลยอณหภม

กระเปาะแหง

o

DB.

[ C]

คาเฉลยวามชนสมพทธ RH.[%]

คาเฉลย ความเรวลม หนาคอยลเยน

FCU1-2.5 TR air

mV [ ]

s

อตราการไหลของอากาศ

kg[ ]

s

อณหภมกระเปาะ

แหง

o

DB.

[ F]

อตราการไหลของอากาศ [CFM]

หลงคอยลเยน

1 2 5 6 7 9

หนาคอยลเยน

3 4 8

รปท 4.3 แสดง Panel For Digital Temperature and Pressure indicators

ตารางท 4.5 แสดง ความดน และ อณหภม ณ จดตางๆ ของระบบปรบอากาศ หมายเลข รปท 4.3

สญลกษณแสดงตาแหนง Sensor ตามรปท 4.1

ชอหนาปด สญลกษณตามบทท 3

อณหภม o[ C ]

ความดน [Bar]

แปลงหนวยความดนเปน [MPa]

INLET WATER CONDENSER (7EWTM1) W,iT

OUTLET WATER CONDENSER (7EWTM4) W,oT

INLET WATER CONDENSER (7EWPM7) W,iP

OUTLET WATER CONDENSER (7EWPM10) W,oP

INLET WATER COOLING TOWER (8EWTM2) W,iT

OUTLET WATER COOLING TOWER (8EWTM5) W,oT

2

3

4

5

66 7

8

INLET WATER COOLING TOWER (8EWPM8) W,iP

OUTLET WATER COOLING TOWER (8EWPM11) W,oP

INLET COMPRESSOR (9EWTM2) R,iT

OUTLET COMPRESSOR (9EWTM5) R,oT

INLET COMPRESSOR (9EWPM8) R,iP

OUTLET COMPRESSOR (9EWPM11) R,oP

INLET EXPANSION VALVE (9EWTM14) R,iT

OUTLET EXPANSION VALVE (10EWTM2) R,oT

INLET EXPANSION VALVE (10EWPM5) R,iP

OUTLET EXPANSION VALVE (10EWPM8) R,oP

INLET CHILLED WATER (10EWPM11) W,iP

OUTLET CHILLER WATER (10EWPM14) W,oP

INLET FAN COIL UNIT NO.1 (11EWTM2) W,iT

OUTLET FAN COILUNIT NO.1 (11EWTM5) W,oT

INLET FAN COIL UNIT NO.1 (11EWPM8) W,iP

OUTLET FAN COIL NO.1 (11EWPM11) W,oP

INLET FAN COIL UNIT NO.2 (11EWTM14) W,iT

OUTLET FAN COIL UNIT NO.2 (11EWTM17) W,oT

INLET FAN COIL UNIT NO.2 (12EWPM2) W,iP

OUTLET FAN COIL NO.2 (12EWPM5) W,oP

8. อานคา อตราการไหลของนา ณ จดตางๆ อตราการไหลของ R22 อณหภมกระเปาะเปยก- กระเปาะแหงของอากาศพดเขา-ออกจาก Cooling Tower และ ความเรวของอากาศพดออก จาก Cooling Tower และบนทก ลงในตารางท 4.6 ตาม ลาดบดงตอไปน 1) อานมเตอรวดอตราการไหลของนา , , และ ตามลาดบและบนทกผล ลงในตารางท 4.6 2) ใชเครองมอวดความเรวลมทพดออกจาก หอระบายความรอน (Cooling Tower) โดย วดใหใกลกบใบพดลมมากทสด (วดประมาณ 8-10 จดเละหาคาเฉลยบนทกคา ลงใน ตารางท 4.6)

1 2 4 5

9

10

11

12 13

14

16 15

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

3) ท หอระบายความรอน (Cooling Tower) อานคาจากเทอรโมมเตอรวดอณหภมอากาศ กระเปาะเปยกและกระเปาะแหง ของอากาศทพดผานเขา-ออก บนทกผลทได ลงใน ตารางท 4.6

ตารางท 4.6 แสดง อตราการไหลของนา ณ จดตางๆ อตราการไหลของอากาศ , อณหภมทหอระบายความรอน และอตราการไหลของสารทาความเยน R22 ของระบบปรบอากาศ

ลาดบการบนทกคา

สญลกษณแสดงตาแหนงของมเตอรวดนาตามรปท

4.1

จดทมเตอรนาตงอย สญลกษณ คาทอานได เปลยนเปนหนวย Sl Unit

1 อตราการไหลของนาผาน FCU1-2.5 TR •

Wm GPM kg

s

2 อตราการไหลของนาผาน FCU2-2.5 TR •

Wm GPM kg

s

3 อตราการไหลของนาผาน Chiller •

Wm GPM kg

s

4 อตราการไหลของนาผาน Cooling Tower •

Wm GPM kg

s

5 อตราการไหลของนา Make up Water ผาน Cooling Tower

•

Wm kg

s

kg

s

6 ความเรวของอากาศพดออกจาก Cooling Tower •

airm m

s

kg

s

7 อณหภมกระเปาะแหงของอากาศพดออกจาก Cooling Tower DB,air,oT o C

8 อณหภมกระเปาะเปยกของอากาศพดออกจาก Cooling Tower

WB,air,oT o C

9 อณหภมกระเปาะแหงของอากาศพดเขาส Cooling Tower

DB,air,iT o C

10 อณหภมกระเปาะเปยกของอากาศพดเขาส Cooling Tower

WB,air,iT o C

11 อตราการไหลของ R22 •

Rm

GPM

kg

s

4) อานมเตอรวดอตราการไหลของสารทาความเยน R22 (อยดานหลง Chiller Unit) บนทกคาทอานได ลงในตารางท 4.6 9. วดกาลงไฟฟาทใชไปในระบบทงหมด 1. หมนตวปรบของเครองมอ Power Clamp ; Meter , มาทตาแหนง kW. 2. ตอสายเครองมอวด Power Clamp Meter เขากบสายไฟฟาหลก ซงตอกบ Power Circuit Breaker (CB1) ทง 3 เสน (L1, L2, L3) 3. คลองเครองมอวด Power Clamp Meter เขากบสายไฟฟาหลก เสนท (L1) พรอมจดคา หลงจากนนใหเปลยนมาคลองสายเสนท 2,3 ตามลาดบพรอมจดคา 4. เมอไดครบทง 3 คา ใหนากาลงไฟฟาทง 3 คามาเปลยนตามสมการขางลาง ซงจะได กาลงไฟฟาเฉลยทงหมดทใช 1 2 3P +P +P

P = 3

10. วดกาลงไฟฟา Compressor 1. หมนตวปรบของเครองมอ Power Clamp; Meter ,มาทตาแหนง kW 2. ตอสายเครองมอวด Power Clamp Meter เขากบสายไฟฟา ซงตอกบ Circuit Breaker ของ Compressor (CB2) ทง 3 เสน (L1, L2, L3) 3. คลองเครองมอ จด Power Clamp Meter เขากบสายไฟฟา เสนท (L1) พรอมจดคา หลงจากนนใหเปลยนมาคลองสายเสนท 2,3 ตามลาดบพรอมจดคา 4. เมอไดครบทง 3 คา ใหนากาลงไฟฟาทง 3 คามาเปลยนตามสมการขางลาง ซงจะได กาลงไฟฟาเฉลยทงหมดทใช 1 2 3P +P +P

P = 3

11. เมอทาการทดลองเสรจเรยบรอยแลว ปดเครองโดยเปดสวตซตางๆ ท Control Panel ตามลาดบในตาราง 4.7

ตารางท 4.7 แสดง ลาดบการปดสวตซของระบบปรบอากาศ ลาดบการปด

สวตซ หมายเลขสวตซ

ชอสวตซ

1 1S1 COMPRESSOR 2 5S8 FAN COIL UNIT NO.2 3 5S4 FAN COIL UNIT NO.1 4 5S14 WATER PUMP NO.2 (SOFTENER) 5 5S13 WATER PUMP NO.1 ( SOFTENER) 6 2S2 CHILLED WATER PUMP 7 2S10 PUMP COOLING 8 2S6 FAN COOLING

วเคราะหผลการทดลอง วเคราะหอากาศพดผานคอยลเยน FCU1-2.5TR

รปท 4.4 แสดงแผนภมไซโครเมตรกของอากาศพดผานคอยลเยน FCU1-2.5 TR

ตาราง ท 4.8 แสดงเอนทาลปและความชนของอากาศพดผานคอยลเยน FCU1-2.5 TR

ชอ สญลกษณ ผลทได

หนวย Supply Air Return Air

อณหภมจดนาคาง (Dew point temperature) DPT OC อตราสวนของความชน (Humidity Ratio) W kg

kg

เอนทาลป (Enthalpy) E1,airh kJ

kg

ปรมาตรจาเพาะ (Specific volume) v 3m

kg

ความชนสมพทธ (Relative humidity) %

วเคราะหอากาศพดผานคอยลเยน FCU2-2.5 TR

รปท 4.5 แสดงแผนภมไซโครเมตรกของอากาศพดผานคอยลเยน FCU2-2.5 TR

ตารางท 4.9 แสดงเอนทาลปและความชนของอากาศพดผานคอยลเยน FCU2-2.5 TR



อณหภมจดนาคาง (Dew point temperature) DPT OC อตราสวนของความชน (Humidity Ratio) W kg

kg


kg


kg


วเคราะหแผนภมมอลเลยร ตารางท 4.10 แสดงคาทวดไดจากจดตางๆของเครองทาความเยน

จดท ความดน [MPa] อณหภม [OC ] เอนทาลป

kJ[ ]

kg

จดท 1 จากตารางท 4.5 คาท 11,

1P = จากตารางท 4.5 คาท 9, 1T =


2P = จากตารางท 4.5 คาท 10,

2T =



3T =



4T =

รปท 4.6 แสดงแผนภมมอลเลยร (Mollier Diagram

หอระบายความรอน (Cooling Tower)

รปท 4.7 แสดงแผนภมไซโครเมตรกของอากาศพดผาน หอระบายความรอน (Cooling Tower)

ตารางท 4.11 แสดงเอนทาลปและความชนของอากาศพดผานหอระบายความรอน (Cooling Tower)



อณหภมจดนาคาง (Dew point temperature) DPT OC

อตราสวนของความชน (Humidity Ratio) W kg

kg


kg


kg


การสมดลพลงงาน หอระบายความรอน (Cooling Tower) จากสมการท 3.3

อตราการถายเทความรอนออกจากนา = อตราการถายเทความรอนเขาสอากาศ • •

w,i airPw w,i w,o air,o air,im C (T -T ) = m (h -h )

ตาราง ท 4.12 แสดงคาตางๆทใชในสมการท 3.3 •

w,im kg

[ ]s

w,iT

[°C]

w,oT [°C]

•

airm kg

[ ]s

air,oh kJ

[ ]kg

air,ih

kJ[ ]

kg

อตราการถายเทความรอนออกจาก

นา [kW]

อตราการถายเทรอนเขาออก

จากอากาศ [kW]

คอยลเยน FCU1-2.5 TR จากสมการท 3.4


w airPw w,o w,i air,i air,om C (T -T ) = m (h -h )


wm kg

[ ]s

w,oT

[°C]

w,iT [°C]

•

airm kg

[ ]s

air,ih

kJ[ ]

kg

air,oh kJ

[ ]kg

อตราการถายเทความรอนเขาส

นา [kW]

อตราการถายเทรอนเขาออกจาก

อากาศ

[kW]

คอยลเยน FCU2-2.5 TR จากสมการท 3.5


w airPw w,o w,i air,i air,om C (T -T ) = m (h -h )


wm kg

[ ]s

w,oT

[°C]

w,iT [°C]

•

airm kg

[ ]s

air,ih

kJ[ ]

kg

air,oh kJ

[ ]kg

อตราการถายเทความรอนเขาส

นา [kW]

อตราการถายเทรอนเขาออกจาก

อากาศ [kW]

เครองทาความเยน (Chiller Unit) Compressor: จากสมการท 3.11

•

Rnet,in 2 1W = m (h -h )

ตาราง ท 4.15 แสดงคาตางๆทใชในสมการท 3.11

•

Rm kg

[ ]s

2h

kJ[ ]

kg

1h kJ

[ ]kg

net,inW

[kW]

Condenser: ความรอนทงทคอยลรอน (Rejected Heat at Condenser) จากสมการท 3.12 •

RH 3 2Q = m (h -h )


Rm kg

[ ]s

3h

kJ[ ]

kg

2h kJ

[ ]kg

HQ

[kW]

Expansion valee: จากสมการท 3.13 4 3h = h ตาราง ท 4.17 แสดงคาตางๆทใชในสมการท 3.13

4h kJ

[ ]kg

3h

kJ[ ]

kg

Evaporator: ภาระการทาความเยน (Refrigeration Capacity)

จากสมการท 3.14 •

RL 1 4Q = m (h -h )


Rm kg

[ ]s

1h

kJ[ ]

kg

4h kJ

[ ]kg

LQ

[kW]

COP of Refrigeration Unit จากสมการท 3.15 Ideal L 1 4

R

net,in 2 1

Q (h -h )COP = =

W (h -h )

ตาราง ท 4.19 แสดงคาตางๆทใชในสมการท 3.15 1h

kJ[ ]

kg

4h kJ

[ ]kg

2h

kJ[ ]

kg

RCOP

หา COP ของ Chiller Unit จากสมการท 3.15.1

•

RL 1 4R

COM,in

Q m (h -h )Desired outputActual COP = = =

Required input W 3IVcosj

ตาราง ท 4.20 แสดงคาตางๆทใชในสมการท 3.15.1

หา EER ของ เครองปรบอากาศ (ทงระบบ) จากสมการท 3.20

Heat removed from the cooled space for one hourEnergy Efficiency Rating [EER] =

1 Wh of electricity consumed

ตาราง ท 4.21 แสดงคาตางๆทใชในสมการท 3.20

ตวอยางการคานวณ เครองทาความเยน Compressor อานได - Suct Press = 5.4 Bar, Temp = 5.2 0C - Disc Press = 14.8 Bar, Temp = 54.8 0C - Flowrate (GPM) = 2.2 FCU-1 5.8 GPM Temp diff (17.8-12.9)

LQ [kW] com,inW [kW] Actual RCOP EER Btu

[ ]W

Heat removed from the cooled space for one hour

[Btu/h]

Electricity Consumed

[W/h]

EER Btu

[ ]W

COP

FCU-2 6 GPM Temp diff (18.3-11.4) Water Side FCU1, Q = •

wm Cp ΔT = (0.3659)(4.178)(4.9) = 7.49 kW FCU2, Q = •

wm Cp ΔT = (0.37854)(4.178)(6.9) = 10.9 kW WaterSideQ = 18.4 kW = 5.2 ton Refrigerant Side LQ = •

Rm Δh = (0.1419) (405-250) = 21.99 kW = 6.211 ton of refrigeration การคานวณหวขออนๆทไมไดแสดงใหดใชหลกการเดยวกนกบตวอยางการคานวณขางตน วจารณผลการทดลอง …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… สรปผลการทดลอง ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… เอกสารอางอง 1. Yunus A. Cengel, Michael A. Boles, Thermodynamics, McGraw Hill, nd2 Edition, New York, pp.184-186, 1994. 2. Wilbert F. Stoecker, Jerold W. Jones, Refrigeration & Air Conditioning, McGraw Hill, nd2 Edition, Singapore, pp.198-200, 1982. 3. Carrier Air Conditioning Company, Handbook of Air Conditioning System Design, McGraw Hill, pp. 4. Wilbert F. Stoecker, Jerold W. Jones, Refrigeration & Air Conditioning, McGraw Hill, nd2 Edition, pp.4, 40-51, 1982.

5. Hipolito B., Sta.Maria, Refrigeration and Air Conditioning, National Book Store lnc, Philipping, pp. 126, 1989

6. Frand P.lncropera, David P.Dewitt, Fundamentals of Heat and Mass Transfer, Wiley, th4 Edition, pp.590

บนทกผสอน ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………….

(อ.................................) วนท...............................

Documents

10_Refrigeration and Air Conditioning