01 ARwOiW Badanie przebiegów regulacyjnych układu

Politechnika
Białostocka
Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska
Katedra Ciepłownictwa
Instrukcja do zajęć laboratoryjnych
Temat ćwiczenia: Badanie przebiegów regulacyjnych układu
wentylacyjnego
Ćwiczenie nr
Laboratorium z przedmiotu:
„Automatyczna regulacja w ogrzewnictwie i wentylacji”
Kod:
Opracował:
mgr inż. Tomasz Teleszewski
dr inż. Piotr Rynkowski
wrzesień 2008
1
1. Wprowadzenie
Przedmiotem badań jest układ wentylacyjny wyposażony w regulator temperatury oraz
nagrzewnicę elektryczną.
Nagrzewnice elektryczne składają się z obudowy z blachy stalowej, z umieszczonymi
wewnątrz elementami grzejnymi, ogrzewającymi przepływające powietrze.
Jako elementy grzejne stosuje się:
- nie osłonięte druty ze stopu niklu i chromu, rozpięte swobodnie na wspornikach
ceramicznych
- nie osłonięte taśmy oporowe ze stopu niklu i chromu, rozpięte swobodnie na wspornikach
ceramicznych
- pręty grzejne z miedzi lub stali wypełnione masą izolacyjną, np. tlenkiem magnezu lub
piaskiem kwarcowym, z osadzonymi wewnątrz elementami grzejnymi w postaci spiral.
Rysunek 1 przedstawia widok nagrzewnicy elektrycznej typu EN firmy TERMEX
przeznaczonej do kanałów prostokątnych.
Rys. 1 Nagrzewnica typu EN firmy TERMEX.
Przy wszystkich elektrycznych nagrzewnicach powietrza należy poświęcić szczególną
uwagę sprawie bezpieczeństwa pożarowego. Temperatury powierzchni grzejnych osiągają
400-600°C. Przy braku przepływu powietrza druty grzejne nagrzewają się do bardzo
wysokich temperatur i przy niekorzystnych warunkach mogą spowodować pożar.
Jako środki bezpieczeństwa stosuje się:
- sprzęganie wyłącznika silnika wentylatora ze stycznikiem nagrzewnicy,
- instalowanie presostatu, który wyłącza stycznik nagrzewnicy, przy zaniku przepływu
powietrza (uszkodzenie wentylatora) lub zmniejszenia przepływu powietrza poniżej wartości
minimalnej,
- instalowanie termostatu przeciążeniowego, który wyłącza nagrzewnicę po osiągnięciu
określonej dopuszczalnej temperatury,
- przy dużych mocach (> 15 kW) należy uwzględnić czas rozbiegu wentylatora.
2
Moc nagrzewnicy zależy od prędkości przepływu powietrza i wymaganego przyrostu
temperatury:
P = Q x 0.36 x ∆ t
gdzie:
P - moc nagrzewnicy (W)
Q - natężenie przepływu powietrza (m3/h)
∆t - wymagany przyrost temperatury powietrza przed i za nagrzewnicą (oC)
Podstawowe zastosowanie nagrzewnic elektrycznych:
- nagrzewnica pierwotna – zwiększenie temperatury powietrza przed centralą wentylacyjną
albo pompą ciepła, w celu zapewnia prawidłowej ich pracy (praca nagrzewnicy przy niskich
temperaturach),
- nagrzewnica wtórna – podniesienie temperatury powietrza w centralach wentylacyjnych z
odzyskiem ciepła (dogrzewanie powietrza),
- ogrzewanie powietrza w kanałach wentylacyjnych, grzewczych - zwiększenie temperatury
doprowadzanego powietrza zewnętrznego do zdanej wartości,
- ogrzewanie powietrza w procesach technologicznych,
- dogrzewanie powietrza w pomieszczeniach.
Na rysunku 2 przedstawiono nagrzewnicę typu EN firmy TERMEX z wbudowanym
regulatorem temperatury pomieszczenia. Presostat DTV200 kontroluje minimalny przepływ
powietrza w kanale, czujnik kanałowy TG-K3xx ogranicza temperaturę minimalną lub
maksymalną w kanale (ograniczenie temperatury minimalnej i maksymalnej nastawia się
potencjometrem, który znajduje się na płytce wbudowanego regulatora), czujnik pokojowy
TG-R430 z nastawą temperatury kontroluje temperaturę w pomieszczeniu. Rysunek 3
przedstawia podobny układ zamontowany w kanale okrągłym.
Rys. 2 Nagrzewnica typu EN firmy TERMEX zamontowana w kanale wentylacyjnym o
przekroju prostokąta.
3
Rys. 2 Nagrzewnica typu ENO firmy TERMEX zamontowana w kanale okrągłym.
2. Cel i zakres ćwiczenia laboratoryjnego
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie przebiegu regulacji oraz określenie jakości
regulacji w układzie wentylacyjnym wyposażonym w nagrzewnicę elektryczną.
3. Metodyka badań
a) opis stanowiska badawczego
1
2
3
4
5
Reg.
8
Rys. 5 Schemat stanowiska badawczego: 1-przepustnica, 2-wentylator, 3-nagrzewnica,
4-regulator temperatury, 5- rejestrator, 8- czujniki temperatury.
4
b) przebieg realizacji eksperymentu
1) Włączyć układ składający się z wentylatora (2), regulatora temperatury (4)
oraz nagrzewnicy elektrycznej(3).
2) Ustawić zadaną temperaturę powietrza w kanale na regulatorze temperatury
(4).
3) Ustawić żądane natężenie przepływu powietrza przy pomocy przepustnicy (1) i
odczekać aż temperatura powierza w kanale ustabilizuje się.
4) Włączyć rejestrator temperatury (5) i rejestrować szybkość zmiany
temperatury powietrza w kanale.
5) Przy pomocy przepustnicy (1) zmienić żądane natężenie przepływu.
6) Rejestrować szybkość zmiany temperatury.
7) Wyłączyć układ składający się z wentylatora (2), regulatora temperatury (4)
oraz nagrzewnicy elektrycznej (3).
8) Wyłączyć rejestrator temperatury (5).
9) Zamknąć przepustnicę (1).
c) prezentacja i analiza wyników badań
Na podstawie zarejestrowanego przebiegu regulacyjnego określić przebieg
temperatury w kanale wentylacyjnym wskazywanej przez rejestrator oraz wyznaczyć
graficznie i obliczyć wskaźniki jakości dynamicznej.
4. Wymagania BHP
Do wykonania ćwiczeń dopuszczeni są studenci, którzy zostali przeszkoleni (na
pierwszych zajęciach) w zakresie szczegółowych przepisów BHP obowiązujących w
laboratorium.
W trakcie wykonywania ćwiczeń obowiązuje ścisłe przestrzeganie przepisów
porządkowych i dokładne wykonywanie poleceń prowadzącego.
Wszystkie czynności związane z uruchamianiem urządzeń elektrycznych należy
wykonywać za zgodą prowadzącego zajęcia.
Zabrania się manipulowania przy wszystkich urządzeniach i przewodach
elektrycznych bez polecenia prowadzącego.
5. Sprawozdania studenckie
Sprawozdania studenckie powinno zawierać następujące informacje:
1) Skład osobowy grupy oraz podpisy, nazwę kierunku studiów, laboratorium i tytuł
ćwiczenia, datę wykonania ćwiczenia,
2) Określenie poszczególnych zadań wraz z ich rozwiązaniem:
a) cel i zakres ćwiczenia laboratoryjnego,
b) niezbędne związki teoretyczne,
c) opis rzeczywistego stanowiska badawczego,
d) przebieg realizacji eksperymentu,
e) wykonanie potrzebnych przeliczeń i zestawień,
f) wykresy i charakterystyki (sporządzone na papierze milimetrowym),
g) zestawienie i analiza wyników badań.
3) Analiza dokładności pomiarów.
5
4) Posumowanie uzyskanych wyników w postaci syntetycznych wniosków.
5) Zestawienie łączników (protokołów, taśm rejestracyjnych, itp.).
6. Literatura
W. Chmielnicki, K. Kasperkiewicz, B. Zawada: „Laboratorium automatyzacji urządzeń
sanitarnych”, Arkady 1985,
W. Chmielnicki: „Podstawy automatyki w inżynierii sanitarnej”, WPW, Wrocław 1977,
L. Kołodziejczyk, S. Mańkowski, M. Rubik: „Pomiary w inżynierii sanitarnej”, Arkady
Warszawa 1980
6