Mechanical engineering | Air conditioning, HVAC » Hűtő és klímatechnikai példák megoldással

HŰTŐ - KLÍMATECHNIKAI PÉLDÁK ÉS MEGOLDÁSOK 2004 1. Feladat: Határozza meg L = 20m egyenes rézcsővezeték hossznövekedését, ha a szerelési és üzemi hőfok különbsége Δt = 40 K. (α= 0,0165 mm/m x K) Hasonló adatokkal mennyi a hőtágulás egy polipropilén anyagú cső esetén? (α =0,15 mm/m x K) Megoldás: Rézvezeték hőtágulása Δl = α x L x Δt = 0,016 x 20 x 40 = 12.8 mm Polipropilén hőtágulása: Δl = 0,15 x 20 x 40 = 120 mm 2. Feladat Egy alumínium légcsatorna 10°C-on 18 m hosszú. Számítsa ki, mekkora hőmérsékletre melegedett fel, ha a hossza 18,012 m! (α Al=0,000024 1/ OC) 3. feladat Mekkora elmozdulási lehetőséget kell biztosítani egy 5 m hosszú alumínium lemezből készült légcsatornánál, melynek üzem közben a hőmérséklete t1 = -10°C és t2 = 350C között változik? (αAI = O,OOOO24 1/K ) . Megoldás: 4. Feladat: Mennyi a hőtágulása a V = 600 liter térfogatú fűtővíznek, ha a felöltési 10

OC hőmérsékletről az üzemi maximális 90 OC- ra melegszik ? A víz térfogati hőtágulási tényezője 80 OC hőmérsékletváltozásnál: α = 3 % Megoldás: Δv = V x α = 600 x 0,03 = 18 liter 5. Feladat Mennyi hőmennyiség szükséges V=100 liter víz t1=18OC-ról t2=48 OC- ra történő felmelegítéséhez? Q = ? ( kJ ) A víz fajhője: c = 4,2 KJ/kg K A víz sűrűsége : ρ = 980 kg / m3 Felhasznált összefüggések Q = m x c x Δt m= V x ρ (a V-t m3- be) Δt= t2 - t1 Megoldás Q = V x ρ x c x ( t2-t1) Q = 0,1x 980x4,2x(48-18) Q = 12348 kJ 6. Feladat: Mennyi a szobába jutó külső hőmérsékletű szellőző levegő (filtrációs) hőszükséglete? Qf = ? ( W ) - ha a szoba térfogata: 89 m3, - légcsereszáma: n = 0,5 / óra, - külső hőmérséklet: tk = -12 OC, - szoba belső hőmérséklete: tb = +22 OC, - a levegő sűrűsége: ρ = 1,18kg/m3, fajhője: c = 1008 J/kgK Megoldás: Qf = V x n x ρ x c x (tk – tb) / 3600 Qf = 89 x 0,5 x 1,18 x 1008 x

34 / 3600 Qf = 500 W (kerekítve) 7. Feladat Egy 5 m x 5 m x 3 m méretű iroda levegőjének hőmérsékletét tl =15 OC-ról t2 =20 OC-ra kell felmelegíteni. Számítsa ki, mekkora hőmennyiség szükséges a levegő felmelegítéséhez! Adatok : ρ = 1,29 kg/m3 c = 1 kJ/ kg K kg 8. Feladat: Számítsa ki a gravitációs szellőzőkürtőben keletkező huzat ( felhajtóerő ) nagyságát, ha a magassága: h = 5 m, Alapadatok: a külső levegő átlagos sűrűsége: ρk = 1,368 kg/m3, ( -15 OC ) a helyiség belső levegő sűrűsége: ρb = 1.205 kg/ m3, (+20 OC ) gravitációs gyorsulás: g = 9,81m/s2 Megoldás: Δp = (ρk – ρb) x g x h = (1,368 -1,205) x 9,81 x 5 = 7.995 Pa 9. Feladat: Mekkora legyen a szellőzőkürtő magassága (h), ha a levegő áramoltatásához Δp = 2,9 Pa nyomáskülönbség szükséges, ti = 24 OC belső és ta = - 5 OC külső hőmérséklet esetén? Adatok: ρi = 1,189 kg/m3 ρa = 1,317 kg/m3 g = 9,81 m/s2 Megoldás: 10. Feladat

Mekkora annak a dugattyús kompresszornak az elméleti szállítóteljesítménye, ( Ve = ? (m3/s-ba) ) melynek adatai: henger furatátmérő: 60mm D = 0,06m lökethossz: 55mm L = 0,055m hengerek száma: i = 6 db meghajtó motor fordulatszáma: n = 1440 1/min. Megoldás. 0,062x3,14 1440 D2 x Π n Ve = i --------- L ----= 6 ----------------- 0,055--------=0,0223 4 60 4 60 11. Feladat: Egy varrat nélküli folytacél csövet függesztő elemként használnak. A cső külső átmérője 30 mm, falvastagsága 3 mm Az anyagra jellemző megengedett feszültség, б meg= 80 MPa. Mekkora a megengedett terhelhetőség a csőnél? (F meg) MPa 12. Feladat Egy kör keresztmetszetű felfüggesztőt terhelő erő várható értéke F=12 kN. A felfüggesztő anyagában a megengedett feszültség бmeg=80 MPa. Számítsa ki a függesztő átmérőjét! Megoldás: 13. Feladat Egy négyzet keresztmetszetű légcsatornában a levegő térfogatárama V = 2,9 m3/s. A megengedett

légsebesség v = 10 m/s Számítsa ki a szükséges légcsatorna keresztmetszetét, és az oldalél hosszát. Megoldás: 14. feladat Számítsa ki, mekkora hűtőteljesítmény kell 12 tonna/nap mennyiségű - 60C hőmérsékletű jég előállításához 18°C hőmérsékletű vízből. Adatok: Megoldás a következő lapon 15. feladat Mekkora a teljesítménye annak az elektromos vízmelegítőnek, mely10 kg vizet 0,25 óra alatt 10°C-ról 800C-ra melegít fel, hatásfoka η = 93 %, a víz fajhője c = 4,2 kJ/ kg K Megoldás: 16. Feladat a, b, Megoldás: 17. Feladat: 18. Feladat Egy elpárologtatóra 20 kg jég rakódott, a jég hőmérséklete: -4 OC, a jég fajhője: 2,1 kJ/kg K, a jég olvadáshője: Megoldás: A jég melegedése O OC-ig: Qj = m x cj x Δt = 20 x 2,1 x 4 = 168 kJ A jég olvadása: Qr = m x r = 20 x 335 OOC víz A víz melegedése 3 OC-ig = 6700 kJ Qv = m x c x Δt = 20 x 4.2 X 3 = 252 kJ Q össz. Q össz. 7120 P vill =

------------ = ----------------- = 4.39 kW Txη 1800 x 0,9 = 7120 kJ 19. Feladat: Számítsa ki egy hűtőkamra külső hőterhelését, ha a környezeti hőmérséklet: +28 OC, a belső hőmérséklet: - 8 OC, a talaj padló alatti hőmérséklete: 12 OC, az oldalfalak, és az ajtó felülete 240 m2, a kamra alapterülete 140 m2. Megoldás táblázatba foglalva : ( A hőátbocsátás alapegyenlete ) A A kamra külső hőterhelése: 4894,4 W 20. feladat Mekkora felülettel kell rendelkeznie az elpárologtatónak, ha a hűtőteljesítménye: Qo = 3500W kell legyen az alábbi feltételek mellett: Elpárolgási hőmérséklet = -8 OC Teremhőmérséklet = +/- 0 OC Hátbocsátási tényező : k = 21 W /m2K Qo = A x k x Δt A = Qo/ k x Δt = 3500W / 21 W/m2K x 8K = 20,83m2 Az elpárologtató felületének tehát kb. 21 m2-nek kell lennie. 21. feladat Egy folyadéktartályba 60 m hosszú, 18 mm átmérőjű rézcsövet helyezünk be. Mekkora a hűtőteljesítmény, ha a

tartályban lévő víz hőmérséklete +6 OC és az elpárolgási hőmérséklet to = O OC? A vizet egy keverőmotor tartja áramlásban. Táblázatból vagy számítással a cső fajlagos felülete: 0,0565 m2/m A = 60 m x 0,0565 m2/m = 3,39 m2 k = 200 W /m2K Qo= A x k x Δt = 3,39m2 x 200 W/m2K x 6K Qo = 4070 Watt