[natuurkunde] Oefening HVAC/thermodynamica

Moderators: ArcherBarry, Fuzzwood

Berichten: 50

Oefening HVAC/thermodynamica

Hallo,

Als voorbereiding op het examen hebben we een voorbeeld oefening gekregen die we kunnen gebruiken. Echter hebben we geen uitkomsten gekregen en ik kan dus niet controleren of mijn werkwijze correct is. Ik vroeg me af of iemand zou kunnen kijken of ik de juiste oplossingsstrategie heb toegpast?
 
Een opmerking:
Bij d) wordt gevraagd naar de COP en bij e) naar het condensorvermogen maar dit lijkt me een beetje raar omdat de COP toch condensorvermogen/inputvermogen is?
 
Ik heb de opgave, oplossing en het psychometrisch/Mollier diagram met de aangeduide punten bijgevoegd. 
 
Oefening.pdf
(840.85 KiB) 273 keer gedownload
 
Alvast bedankt,
 
Kris
Bijlagen
Psychometrisch diagram.jpg
Psychometrisch diagram.jpg (475.99 KiB) 1284 keer bekeken
Oplossing.pdf
(673.84 KiB) 121 keer gedownload

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 2.386

Re: Oefening HVAC/thermodynamica

Je schrijft ergens: W2 = 0,0085 kg/kg maar het is niet duidelijk hoe je daaraan komt.
Ik vermoed dat je het berekend hebt uit twee andere W-getallen en de BPF want dat geeft vrijwel hetzelfde ? Of heb je een andere goocheltruc gebruikt?
 
Wat je daarna doet is nogal mysterieus: het regent getallen waarvan niet duidelijk is waar ze vandaan komen. Ik vermoed dat jij gegevens over het koelmiddel gebruikt hebt die niet in het vraagstuk staan en wij dus niet kennen? Of wat gebeurt daar?

Berichten: 50

Re: Oefening HVAC/thermodynamica

Pinokkio schreef: Je schrijft ergens: W2 = 0,0085 kg/kg maar het is niet duidelijk hoe je daaraan komt.
 
Deze W2 is de absolute vochtigheid van de lucht in toestand 2. Ik bereken via de bypass factor (BPF) de temperatuur van toestand 2. Omdat de ideale temperatuur bij de bypass de temperatuur is van de verdamper (8.93°C want de vloeistof is gestureerde damp aan de uitgang van de verdamper) weet ik dat toestand 2 op de verbindingslijn tussen 1 en X ligt. X is het theoretisch ideaal punt waarbij de lucht op de condensor temperatuur zou staan bij 100% relatieve vochtigheid. Als ik dan Tberekend heb weet ik waar 2 ligt. Van het diagram kan ik nu de absolute vochtigheid aflezen namelijk W2 = 0.0085 kg water/kg droge lucht.

 
 
Pinokkio schreef: Wat je daarna doet is nogal mysterieus: het regent getallen waarvan niet duidelijk is waar ze vandaan komen. Ik vermoed dat jij gegevens over het koelmiddel gebruikt hebt die niet in het vraagstuk staan en wij dus niet kennen? Of wat gebeurt daar?
 
Ik heb inderdaad een tabel met enthalpie waarden, etc. van R134a

R134a.pdf
(56.59 KiB) 72 keer gedownload

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 2.386

Re: Oefening HVAC/thermodynamica

Deze W2 is de absolute vochtigheid van de lucht in toestand 2. Ik bereken via de bypass factor (BPF) de temperatuur van toestand 2. Omdat de ideale temperatuur bij de bypass de temperatuur is van de verdamper (8.93°C want de vloeistof is gestureerde damp aan de uitgang van de verdamper) weet ik dat toestand 2 op de verbindingslijn tussen 1 en X ligt. X is het theoretisch ideaal punt waarbij de lucht op de condensor temperatuur zou staan bij 100% relatieve vochtigheid. Als ik dan Tberekend heb weet ik waar 2 ligt. Van het diagram kan ik nu de absolute vochtigheid aflezen namelijk W2 = 0.0085 kg water/kg droge lucht.
Als dat de manier is waarop je het geleerd hebt, dan moet je zo doen.
 
Ik deed: W2 = 0,25 * 0,0133 + 0,75 * 0,0071 ≈ 0,0087 kg/kg
 
Ik heb inderdaad een tabel met enthalpie waarden, etc. van R134a
Ik zie nergens in de opgave welke soort koelmiddel gebruikt wordt.
Maar jij wist blijkbaar dat het R134a is, wat inderdaad klopt met de T en p data in de tabel.
Zo te zien komt die tabel uit Moran & Shapiro, net als die psychrometric chart.
Als ik later tijd heb zal ik er eens naar kijken.

Berichten: 50

Re: Oefening HVAC/thermodynamica

Pinokkio schreef: Als dat de manier is waarop je het geleerd hebt, dan moet je zo doen.
 
We hebben dit exacte geval met de BPF niet eerder opgelost, het is dus mijn eigen oplossingstrategie. De algemene strategie is dat we proberen 2 toestandsgrootheden te bepalen, dan is een toestand volledig gekend.
 
 
Pinokkio schreef: Ik zie nergens in de opgave welke soort koelmiddel gebruikt wordt.
Maar jij wist blijkbaar dat het R134a is, wat inderdaad klopt met de T en p data in de tabel.
 
Voor alle oefeningen die we maken gaan we uit van R134a. Dan is er maar een enkele tabel nodig voor alle oefeningen 
 
 
Pinokkio schreef: Als ik later tijd heb zal ik er eens naar kijken.
 
Bedankt!

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 2.386

Re: Oefening HVAC/thermodynamica

Ik heb even naar je berekening van vraag c) gekeken.
Tot en met berekening van hB is het correct, maar berekening van Tuit is fout.
Je haalt data van twee verschillende uitlaatdrukken door elkaar.
 
Ik heb niet verder meer gekeken, corrigeer eerst Tuit en check of de nieuwe Tuit gevolgen heeft op de  berekeningen die daarop volgen.

Berichten: 50

Re: Oefening HVAC/thermodynamica

Alvast bedankt,

Ik heb inderdaad gegevens uit de verkeerde kolom genomen. Ik heb deze opnieuw uitgerekend:
 
 
New Doc 2017-05-28.jpg
New Doc 2017-05-28.jpg (47.67 KiB) 1291 keer bekeken
Deze temperatuur heeft geen invloed op de rest van de berekening. Er wordt verder gerekend met de enthalpie hb

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 2.386

Re: Oefening HVAC/thermodynamica

Ik heb nu even de tijd gevonden om naar vraag d) te kijken:
 
Die 0,885 m3/kg is niet juist.
 
Overigens is gegeven dat: "Het volumedebiet van de vochtige lucht aan de inlaat is 1 m³/s."
terwijl alle waardes in een psychrometrisch diagram gegeven zijn per kg droge lucht.
Nou maakt het bij deze lage vochtgehaltes natuurlijk heel weinig uit, maar in mijn tijd werd men geacht daar dan toch minstens iets over te schrijven en dan te concluderen dat het verschil verwaarloosbaar is. Anders leek het of men niet door had dat het diagram per kg droge lucht was i.p.v. vochtige lucht.
 
Die 115,36 kJ/kg is niet helemaal juist.
 
Die 65 en 35 kJ/kg zijn nauwkeuriger 64 en 36 kJ/kg.
 
Het gegeven volumetrisch rendement doet hier niet terzake.
 
Ofschoon het vraagstuk de installatie een warmtepomp noemt is het in feite een koelmachine: doel is immers de lucht te ontvochten door koeling. Het draait om Qcool en Qheat is bijzaak.
Denk nu nog eens na over de definitie van COP.

Berichten: 50

Re: Oefening HVAC/thermodynamica

Pinokkio schreef: Die 0,885 m3/kg is niet juist.
 
Ik heb inderdaad slecht afgelezen, is 0,8775 m3/kg beter?
psycho.PNG
psycho.PNG (231.2 KiB) 1291 keer bekeken
Pinokkio schreef: Overigens is gegeven dat: "Het volumedebiet van de vochtige lucht aan de inlaat is 1 m³/s."
terwijl alle waardes in een psychrometrisch diagram gegeven zijn per kg droge lucht.
Nou maakt het bij deze lage vochtgehaltes natuurlijk heel weinig uit, maar in mijn tijd werd men geacht daar dan toch minstens iets over te schrijven en dan te concluderen dat het verschil verwaarloosbaar is. Anders leek het of men niet door had dat het diagram per kg droge lucht was i.p.v. vochtige lucht.
 
 
Dit is een slide uit de les: 
va droog = va vochtig.PNG
va droog = va vochtig.PNG (103.91 KiB) 1292 keer bekeken
Hieruit leid ik af dat ik het verband tussen volume en massadebiet bij vochtige lucht zo mag berekenen. Dit is ook hoe we het in de oefeningen lessen steeds gedaan hebben. Ik begrijp wat je bedoelt maar met de tabellen/grafieken weet ik niet hoe ik het meer precieze specifieke volume zou bepalen.
 
Pinokkio schreef: Die 115,36 kJ/kg is niet helemaal juist.
 
Die 65 en 35 kJ/kg zijn nauwkeuriger 64 en 36 kJ/kg.
 
In D is er gesatureerde vloeistof op 12 bar (verwaarlozen van de drukval in de condensor zoals gegeven) geeft dan hD = 115,76 kJ/kg. Dan is hc ook fout want ik heb voor h=hD omdat een expansieventiel isenthalpisch verondersteld wordt.
De 65 en 35, heeft u deze berekend met een tool? Ik vind het namelijk moeilijk om zeer nauwkeurig te werken op het gegeven psychometrisch diagram.
 
Pinokkio schreef: Het gegeven volumetrisch rendement doet hier niet terzake.
 
Ofschoon het vraagstuk de installatie een warmtepomp noemt is het in feite een koelmachine: doel is immers de lucht te ontvochten door koeling. Het draait om Qcool en Qheat is bijzaak.
Denk nu nog eens na over de definitie van COP.
- Waarom is dit niet belangrijk? Als dit rendement lager is, moet de pomp toch een groter 'bruto' arbeid kunnen leveren om uiteindelijk aan het berekende netto arbeid te komen?
 
- Is de machine hier geen warmtemachine omdat het doel is drogere warmere lucht te produceren? Ik weet dat de

COP = nuttig vermogen/input vermogen. Voor een koelmachine zou inderdaad Qcool als nuttig vermogen beschouwd worden maar voor een warmtemachine is het toch Qheat? Zoals ik het interpreteer is het de bedoeling om de lucht uiteindelijk te verwarmen en is het drogen een tussen proces?

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 2.386

Re: Oefening HVAC/thermodynamica

is 0,8775 m3/kg beter?
Close enough.
In D is er gesatureerde vloeistof op 12 bar (verwaarlozen van de drukval in de condensor zoals gegeven) geeft dan hD = 115,76 kJ/kg.
115,76 inderdaad, niet 115,36
De 65 en 35, heeft u deze berekend met een tool? Ik vind het namelijk moeilijk om zeer nauwkeurig te werken op het gegeven psychometrisch diagram.
Het is inderdaad moeilijk het diagram nauwkeurig af te lezen, maar ik zie toch wel dat het iets minder dan 65 en iets meer dan 35 is. Een tool bevestigt dat.
Dat was eerder ook zo bij die 0,0135 en 0,007 die je afgelezen had: het is toch wel te zien dat de een iets lager en de ander iets hoger is.
Het is allemaal niet zo heel belangrijk, want het heeft geen invloed op de werkwijze, maar het oogt slordig. Je leest zelfs tabellen verkeerd af. Jij berekent dan een iets ander antwoord dan de examinator heeft en dus moet die je berekening uitpluizen om te vinden waar het verschil door veroorzaakt wordt. En jouw berekeningen uitpluizen vind ik niet eenvoudig want je schrijft niet duidelijk en je vertelt nergens wat je nou eigenlijk doet of denkt. Het maakt allemaal een erg slordige indruk en dat kost je uiteindelijk punten.
 
- Waarom is dit niet belangrijk? Als dit rendement lager is, moet de pomp toch een groter 'bruto' arbeid kunnen leveren om uiteindelijk aan het berekende netto arbeid te komen?
Het volumetrisch rendement is bij geen van de vragen van belang.
- Is de machine hier geen warmtemachine omdat het doel is drogere warmere lucht te produceren?
Probleem bij vraagstukken is vaak dat het niet duidelijk is wat de bedenker van het vraagstuk in gedachten had. Ik denk dat hier de COP gebaseerd dient te worden op Qcool.
Bovendien wordt Qheat pas bij vraag e) berekend, dus dan zou het vreemd zijn om eerder al COP te vragen gebaseerd op Qheat.
Bij twijfel op een tentamen of examen is het best om beiden te berekenen.

Berichten: 50

Re: Oefening HVAC/thermodynamica

Pinokkio schreef: Het is inderdaad moeilijk het diagram nauwkeurig af te lezen, maar ik zie toch wel dat het iets minder dan 65 en iets meer dan 35 is. Een tool bevestigt dat.
Dat was eerder ook zo bij die 0,0135 en 0,007 die je afgelezen had: het is toch wel te zien dat de een iets lager en de ander iets hoger is.
Het is allemaal niet zo heel belangrijk, want het heeft geen invloed op de werkwijze, maar het oogt slordig. Je leest zelfs tabellen verkeerd af. Jij berekent dan een iets ander antwoord dan de examinator heeft en dus moet die je berekening uitpluizen om te vinden waar het verschil door veroorzaakt wordt. En jouw berekeningen uitpluizen vind ik niet eenvoudig want je schrijft niet duidelijk en je vertelt nergens wat je nou eigenlijk doet of denkt. Het maakt allemaal een erg slordige indruk en dat kost je uiteindelijk punten.
Dankuwel voor de feedback, ik zal deze zeker onthouden. Ik ben het zeker eens met wat u zegt en zal er op letten.
 
 
Pinokkio schreef: Het volumetrisch rendement is bij geen van de vragen van belang.
 
Dit begrijp ik niet zo goed. het volumetrisch rendement is het verschil tussen het werkelijke debiet en het theoretisch debiet. Stel nu dat de compressor wordt aangedreven door een verbrandingsmotor (met een theoretisch rendement van 100%) Het vermogen dat deze motor aan de compressor zal moeten leveren zal toch groter zijn bij een lager volumetrisch rendement om het zelfde nettovermogen te bekomen. En het is toch het vermogen dat deze motor moet leveren dat bepalend is voor de COP?

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 2.386

Re: Oefening HVAC/thermodynamica

Kijk nog eens in je cursusboek hoe volumetrisch rendement gedefinieerd wordt.
 
Voor de berekening van het vermogen doet het niet terzake.

Berichten: 50

Re: Oefening HVAC/thermodynamica

Volumetrisch rendement = Werkelijk debiet / slagvolume debiet en is afhankelijk van de schadelijke ruimte, het toerental en de compressie verhouding. Dus niet van het vermogen? Is dat wat u bedoeld?
 
Zou u als u de tijd heeft ook nog een naar de vraag of SHF willen kijken? Ik heb enkel nog maar voorbeelden/oefeningen gekregen waarbij er werd verwarmd+bevochtigd  of afgekoeld+gedroogd. Als ik het bereken via de grafische methode die ik aangeleerd heb krijg ik dus punt X2, waaruit ik de latente en de voelbare warmte bereken. Echter als ik de latente en de voelbare warmte bereken zijn deze groter dan de totale warmte netto warmte die in het systeem wordt gestoken tussen de ingang en de uitgang
(Qtot = m(h3 - h1)? Dit lijkt me dus niet juist, ik weet echter niet hoe ik het anders moet doen.

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 2.386

Re: Oefening HVAC/thermodynamica

Volumetrisch rendement = Werkelijk debiet / slagvolume debiet en is afhankelijk van de schadelijke ruimte, het toerental en de compressie verhouding. Dus niet van het vermogen? Is dat wat u bedoelt?
Ik bedoel: het vermogen is niet (of nauwelijks) afhankelijk van het volumetrisch rendement. Het volumetrisch rendement zegt alleen iets over het werkelijk debiet in relatie tot het slagvolume. Aan het eind van de slag zit de schadelijke ruimte vol met gas op hoge druk en als de zuiger weer terug gaat expandeert dat gas en levert arbeid. Dus bij de compressie wordt meer gas gecomprimeerd dan het werkelijke debiet maar dat meerdere gas geeft zijn opgenomen compressiearbeid weer terug bij de teruggaande slag.
Dus je moet niet ook nog eens door 0,9 delen om het compressorvermogen Winput te bepalen.
 
Dat volumetrisch rendement is voor niets gegeven, tenzij de bedenker van het vraagstuk het zelf niet begrepen heeft.
 
Zou u als u de tijd heeft ook nog een naar de vraag of SHF willen kijken?
Ik ben geen HVAC-er dus ik weet ook niet wat bedoeld wordt met: "de sensible heating factor SHF van de volledige installatie".
Niettemin een paar opmerkingen over jouw berekeningen bij (f):
* je schrijft ergens: ma2 = 1 m3/s / 0,825 m3/kg = 1,21 kg/s maar allereerst is die 0,825 fout en bovendien weet ik niet wat ma2 is, is dat debiet vochtige lucht of debiet droge lucht? Waar staat subscript a voor?
* en even later bereken je Qvoelbaar gebaseerd op ma1 = 1,13 kg/s maar alweer is niet duidelijk of dat vochtige of droge lucht debiet is.
 
 
Ik heb nog eens goed gekeken naar dat specifieke volume uit het diagram.
De juiste eenheid daarvan is m3vochtige lucht per kg droge lucht.
 
Dus 1 m3/s vochtige lucht van 30 oC / 50 % RH op punt 1 is een massadebiet van:
(1 m3 vochtige lucht / s) / (0,877 m3 vochtige lucht / kg droge lucht) = 1,14 kg/s droge lucht.
 
Op punten 2 en 3 is dus ook 1,14 kg/s droge lucht massadebiet. Vochtige lucht massadebiet is telkens iets hoger.

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 2.386

Re: Oefening HVAC/thermodynamica

Ik heb nog eens naar die SHF gekeken en denk dat ik het nu weet:
 
Uitgaande van jouw diagram met ingetekende gekleurde lijnen zijn er 3 punten die van belang zijn, met een enthalpie van respectievelijk 51, 65 en 71 (70,78) kJ/kg droge lucht. (Ik neem hier voor het gemak even aan dat die getallen correct zijn, want het gaat hier nu alleen even om het principe).
 
De (verwijderde) latente warmte is: 65 - 51 = 14 kJ/kg
De (verwijderde) voelbare warmte is: 51 - 71 = -20 kJ/kg (let op het min-teken!)
 
De voelbare warmte is hier negatief omdat de lucht in punt 3 opgewarmd is, dus de verwijderde voelbare warmte is negatief. De latente warmte is positief omdat die wel verwijderd is door afkoeling.
 
SHF = voelbaar / (latent + voelbaar) =  -20 / (14 + (-20)) = 3,3
 
SHF kun je grafisch bepalen, dus jouw hele berekening onder f) kun je weggooien, want is helemaal niet nodig, en zit bovendien vol met slordigheden.
 
 
Bedenk dat er zijn ook situaties mogelijk waarin de SHF een negatieve waarde heeft!

Reageer