5. WYNIKI POMIARÓW I BADAŃ SYMULACYJNYCH
5.3. Warunki przemysłowej eksploatacji silnika SE-1
5.3.1. Mikroklimat, badania bilansowe
, ,
T p n w w n w w p p (5.2)Przy bilansach cieplnych powietrza wilgotnego przyjęto posługiwać się en-talpią właściwą oraz temperaturą przy znanym ciśnieniu atmosferycznym po-wietrza. Wówczas wyznaczano prężność pary nasyconej w funkcji temperatury według zależności [EN ISO 13788:2001]:
T T sat e p 273.5 269 . 17 610 dla
T 0 C
(5.3) T T sat e p 265.5 875 . 21 610 dlaT 0C
(5.4) Na tej podstawie określano zawartość wilgoci w powietrzu z uwzględnieniem mierzonej wilgotności względnej [69,143]:sat sat p p p w 622 . 0 (5.5) gdzie:
wilgotność względna powietrza,
p ciśnienie powietrza wilgotnego, w przybliżeniu atmosferyczne, psat ciśnienie nasycenia pary wodnej.
W badaniach bilansowych rozważano również możliwość jakościowego i ilościowego wyznaczania strumienia wilgoci doprowadzanego lub odprowadza-nego w strumieniu powietrza wentylacyjodprowadza-nego w systemie chłodzenia i przewie-trzenia silnika oraz hali przemysłowej. Przyrost lub ubytek wilgoci wyznaczano z następującej zależności: 2 2 2 2 1 1 1 1 622 . 0 sat sat sat sat p p p p p p w (5.6) gdzie:
1, 2 indeksy parametrów powietrza mierzone odpowiednio na osłonie bilansowej bada-nego obiektu
Do określania i analizowania parametrów termodynamicznych powietrza wilgotnego w różnych warunkach eksploatacji badanych obiektów wykorzysta-no wykresy powietrza wilgotnego. W Europie przyjął się powszechnie wykres w układzie dwóch współrzędnych: entalpia – zawartość wilgoci h-x, zwany wykresem Moliera. Podstawą sporządzania tego wykresu jest wzór do oblicza-nia entalpii właściwej powietrza wilgotnego, z którego należy korzystać przy założeniu, że ciśnienie powietrza wilgotnego jest równe ciśnieniu atmosferycz-nemu i że się nie zmienia w czasie. Wówczas dwa termiczne parametry stanu wystarczają do termodynamicznego (kalorycznego) określania stanu powietrza
101 na płaszczyźnie [143]. Dla x ≤ xn entalpię właściwą powietrza wilgotnego h1+x
oblicza się dla przyjętej temperatury t przez podstawienie do wzoru [143]:
c t r
xt c h
h 1x p,g p,w o (5.7) Wówczas przy ustalonym ciśnieniu całkowitym powietrza otrzymuje się dwa zbiory wartości dla zbioru temperatur t=0 i t=t1. Dzięki wykresowi Moliera w obszarze powietrza nienasyconego łatwe jest identyfikowanie stanów powietrza za pomocą trzech stosunkowo łatwo mierzalnych parametrów, tj. ciśnienia at-mosferycznego patm, temperatury t i wilgotności względnej .
W USA i krajach anglojęzycznych rozpowszechnione jest stosowanie wy-kresu psychometrycznego we współrzędnych: temperatura t – zawartość wilgoci
x, który nosi nazwę wykresu Carriera. Różni się on od wykresu Moliera
głów-nie tym, że wskaźnik kierunkowy przemiany określa się stosunkiem strumienia ciepła jawnego do strumienia ciepła całkowitego. Podziałka wskaźnika kierun-kowego zmienia się od wartości 1 do 0, a każda prosta równoległa do x=const ma wskaźnik kierunkowy wynoszący 1. Natomiast każda prosta równoległa do temperatury suchego termometru charakteryzuje się wskaźnikiem kierunkowym równym 0.
Dla potrzeb prowadzenia analiz w niniejszym opracowaniu zdecydowano się korzystać z wykresu Carriera, lecz w odwróconym układzie współrzędnych. Oś odciętych reprezentuje wartości udziału wilgoci x w powietrzu wilgotnym, a oś rzędnych temperaturę t. Dzięki temu uzyskano wykres zbliżony kształtem do wykresu Moliera z tą różnicą, że na osi rzędnych są poziome linie temperatury t. Dla poprawy czytelności prezentowanych wyników zrezygnowano z nanoszenia na wykresy dodatkowych rodzin krzywych reprezentujących np. izolinie: ental-pii właściwej, ciśnienia cząstkowego pary wodnej, gęstości powietrza, wskaźni-ka kierunkowego przemian powietrza czy izolinie temperatury suchego i mo-krego termometru.
5.3. Warunki przemysłowej eksploatacji silnika SE-1
5.3.1. Mikroklimat, badania bilansowe
W warunkach przemysłowej eksploatacji silnik SE-1 pracuje w środowisku o zmiennych parametrach, co przedstawiono na wykresach zamieszczonych na rys. 5.2÷5.8. Przedstawiają one przebiegi zmian badanych parametrów w czasie, rozkład badanych wielkości mikroklimatu na wykresie psychometrycznym oraz histogramy wybranych badanych wielkości uporządkowanych względem róż-nych kryteriów.
Na rysunku 5.2 przedstawiono wyniki pomiaru temperatury t, wilgotności względnej (RH) oraz zawartości wilgoci w powietrzu x, które wykonano na przestrzeni trzech lat. Z pomiarów tych wynika, że zmiany mierzonych w po-mieszczeniu parametrów ulegają okresowo intensywnym zmianom. W okresie letnim i przejściowym obserwuje się okresowy wzrost temperatury powietrza powyżej 40oC, czyli powyżej temperatury określonej przez producenta silnika 100
100
0 100%
1 , , ,
T p n w w n w w p p (5.2)Przy bilansach cieplnych powietrza wilgotnego przyjęto posługiwać się en-talpią właściwą oraz temperaturą przy znanym ciśnieniu atmosferycznym po-wietrza. Wówczas wyznaczano prężność pary nasyconej w funkcji temperatury według zależności [EN ISO 13788:2001]:
T T sat e p 273.5 269 . 17 610 dla
T 0 C
(5.3) T T sat e p 265.5 875 . 21 610 dlaT 0 C
(5.4) Na tej podstawie określano zawartość wilgoci w powietrzu z uwzględnieniem mierzonej wilgotności względnej [69,143]:sat sat p p p w 622 . 0 (5.5) gdzie:
wilgotność względna powietrza,
p ciśnienie powietrza wilgotnego, w przybliżeniu atmosferyczne, psat ciśnienie nasycenia pary wodnej.
W badaniach bilansowych rozważano również możliwość jakościowego i ilościowego wyznaczania strumienia wilgoci doprowadzanego lub odprowadza-nego w strumieniu powietrza wentylacyjodprowadza-nego w systemie chłodzenia i przewie-trzenia silnika oraz hali przemysłowej. Przyrost lub ubytek wilgoci wyznaczano z następującej zależności: 2 2 2 2 1 1 1 1 622 . 0 sat sat sat sat p p p p p p w (5.6) gdzie:
1, 2 indeksy parametrów powietrza mierzone odpowiednio na osłonie bilansowej bada-nego obiektu
Do określania i analizowania parametrów termodynamicznych powietrza wilgotnego w różnych warunkach eksploatacji badanych obiektów wykorzysta-no wykresy powietrza wilgotnego. W Europie przyjął się powszechnie wykres w układzie dwóch współrzędnych: entalpia – zawartość wilgoci h-x, zwany wykresem Moliera. Podstawą sporządzania tego wykresu jest wzór do oblicza-nia entalpii właściwej powietrza wilgotnego, z którego należy korzystać przy założeniu, że ciśnienie powietrza wilgotnego jest równe ciśnieniu atmosferycz-nemu i że się nie zmienia w czasie. Wówczas dwa termiczne parametry stanu wystarczają do termodynamicznego (kalorycznego) określania stanu powietrza
101 na płaszczyźnie [143]. Dla x ≤ xn entalpię właściwą powietrza wilgotnego h1+x
oblicza się dla przyjętej temperatury t przez podstawienie do wzoru [143]:
c t r
xt c h
h 1x p,g p,w o (5.7) Wówczas przy ustalonym ciśnieniu całkowitym powietrza otrzymuje się dwa zbiory wartości dla zbioru temperatur t=0 i t=t1. Dzięki wykresowi Moliera w obszarze powietrza nienasyconego łatwe jest identyfikowanie stanów powietrza za pomocą trzech stosunkowo łatwo mierzalnych parametrów, tj. ciśnienia at-mosferycznego patm, temperatury t i wilgotności względnej .
W USA i krajach anglojęzycznych rozpowszechnione jest stosowanie wy-kresu psychometrycznego we współrzędnych: temperatura t – zawartość wilgoci
x, który nosi nazwę wykresu Carriera. Różni się on od wykresu Moliera
głów-nie tym, że wskaźnik kierunkowy przemiany określa się stosunkiem strumienia ciepła jawnego do strumienia ciepła całkowitego. Podziałka wskaźnika kierun-kowego zmienia się od wartości 1 do 0, a każda prosta równoległa do x=const ma wskaźnik kierunkowy wynoszący 1. Natomiast każda prosta równoległa do temperatury suchego termometru charakteryzuje się wskaźnikiem kierunkowym równym 0.
Dla potrzeb prowadzenia analiz w niniejszym opracowaniu zdecydowano się korzystać z wykresu Carriera, lecz w odwróconym układzie współrzędnych. Oś odciętych reprezentuje wartości udziału wilgoci x w powietrzu wilgotnym, a oś rzędnych temperaturę t. Dzięki temu uzyskano wykres zbliżony kształtem do wykresu Moliera z tą różnicą, że na osi rzędnych są poziome linie temperatury t. Dla poprawy czytelności prezentowanych wyników zrezygnowano z nanoszenia na wykresy dodatkowych rodzin krzywych reprezentujących np. izolinie: ental-pii właściwej, ciśnienia cząstkowego pary wodnej, gęstości powietrza, wskaźni-ka kierunkowego przemian powietrza czy izolinie temperatury suchego i mo-krego termometru.
5.3. Warunki przemysłowej eksploatacji silnika SE-1
5.3.1. Mikroklimat, badania bilansowe
W warunkach przemysłowej eksploatacji silnik SE-1 pracuje w środowisku o zmiennych parametrach, co przedstawiono na wykresach zamieszczonych na rys. 5.2÷5.8. Przedstawiają one przebiegi zmian badanych parametrów w czasie, rozkład badanych wielkości mikroklimatu na wykresie psychometrycznym oraz histogramy wybranych badanych wielkości uporządkowanych względem róż-nych kryteriów.
Na rysunku 5.2 przedstawiono wyniki pomiaru temperatury t, wilgotności względnej (RH) oraz zawartości wilgoci w powietrzu x, które wykonano na przestrzeni trzech lat. Z pomiarów tych wynika, że zmiany mierzonych w po-mieszczeniu parametrów ulegają okresowo intensywnym zmianom. W okresie letnim i przejściowym obserwuje się okresowy wzrost temperatury powietrza powyżej 40oC, czyli powyżej temperatury określonej przez producenta silnika 101
jako dopuszczalnej (rys. 5.2a). W rozpatrywanym okresie ponad 8% czasu silnik pracował w podwyższonych warunkach termicznych. W lipcu i sierpniu prze-kroczenie to osiąga wartość ponad 10oC. W okresie zimowym temperatura we-wnątrz badanej hali spada poniżej 0oC, stwarzając zagrożenie przemarzania zewnętrznych i wewnętrznych przegród budowlanych. W tych temperaturach eksploatacja maszyn również wiąże się z dodatkowym obciążeniem związanym np. z powstaniem naprężeń w materiałach z tworzyw sztucznych, w tym w ma-teriałach izolacyjnych uzwojeń badanego silnika.
Obserwowany zakres zmienności mierzonej wilgotności względnej po-wietrza wskazuje, że bardzo rzadko występuje zagrożenie występowania zbyt niskiej wilgotności, tj. poniżej 20%, w pomieszczeniu pracy silnika SE-1 (rys. 5.2b). Natomiast bardzo często pracujący silnik jest narażony na pracę w środowisku, w którym wilgotność względna powietrza przekracza wartość okre-śloną przez producenta jako dopuszczalną (powyżej 70%). Te okresowe wzrosty wilgotności względnej zdarzają się zarówno w okresie zimowym jak i letnim, co stanowi łącznie ponad 10% czasu pracy badanego silnika.
a)
b)
c)
Rys. 5.2. Warunki mikroklimatyczne w pomieszczeniu pracy silnika SE-1 na przestrzeni trzech
lat: a) temperatura w oC, b) wilgotność względna w %, c) zawartość wilgoci w mg/kg p.s. Prezentowany na rysunku 5.2c przebieg zmian zawartości wilgoci w po-wietrzu wskazuje na duży zakres zmienności, bo od 2 do 22 g/kg ps. Kształt linii
zmian udziału wilgoci w powietrzu wskazuje na dużą korelację między nością bezwględną a porą roku. Największy udział wilgoci w powietrzu wilgot-nym występuje w okresach letnich, a najmniejszy w okresie zimwilgot-nym.
Na rysunkach 5.3÷5.4 przedstawiono przebiegi histogramów dla rozpatry-wanych zbiorów danych pomiarowych. Na osi odciętych przedstawiono prze-działy klasowe danych pomiarowych, natomiast na osi rzędnych – liczebność analizowanych parametrów mikroklimatu. Wysokość obliczonych słupków his-togramów odpowiada liczebności poszczególnych klas (częstość występowa-nia). Kształt przebiegu histogramu przedstawiono w dwóch wariantach. Pierw-szy przedstawia gęstość rozkładu mierzonych wielkości wraz z wartością śred-nią ruchomą wyznaczoną dla okresu równego 2 (rys. 5.3). Drugi przedstawia kształt wynikający z zastosowania algorytmu sortowania Pareto, dzięki któremu uporządkowano zbiór danych względem częstości ich występowania (rys. 5.4). Dodatkowo przedstawiono na jego tle przebieg funkcji opisującej łączny udział procentowy badanej wielkości.
a)
b)
c)
Rys. 5.3. Histogram i przebiegi funkcji gęstości wybranych wielkości mikroklimatu
zgromadzo-nych w okresie 28.08.2009 r. – 31.01.2012 r., pomieszczenie pracy silnika SE-1: a) temperatura, b) wilgotność względna, c) zawartość wilgoci w powietrzu 102
jako dopuszczalnej (rys. 5.2a). W rozpatrywanym okresie ponad 8% czasu silnik pracował w podwyższonych warunkach termicznych. W lipcu i sierpniu prze-kroczenie to osiąga wartość ponad 10oC. W okresie zimowym temperatura we-wnątrz badanej hali spada poniżej 0oC, stwarzając zagrożenie przemarzania zewnętrznych i wewnętrznych przegród budowlanych. W tych temperaturach eksploatacja maszyn również wiąże się z dodatkowym obciążeniem związanym np. z powstaniem naprężeń w materiałach z tworzyw sztucznych, w tym w ma-teriałach izolacyjnych uzwojeń badanego silnika.
Obserwowany zakres zmienności mierzonej wilgotności względnej po-wietrza wskazuje, że bardzo rzadko występuje zagrożenie występowania zbyt niskiej wilgotności, tj. poniżej 20%, w pomieszczeniu pracy silnika SE-1 (rys. 5.2b). Natomiast bardzo często pracujący silnik jest narażony na pracę w środowisku, w którym wilgotność względna powietrza przekracza wartość okre-śloną przez producenta jako dopuszczalną (powyżej 70%). Te okresowe wzrosty wilgotności względnej zdarzają się zarówno w okresie zimowym jak i letnim, co stanowi łącznie ponad 10% czasu pracy badanego silnika.
a)
b)
c)
Rys. 5.2. Warunki mikroklimatyczne w pomieszczeniu pracy silnika SE-1 na przestrzeni trzech
lat: a) temperatura w oC, b) wilgotność względna w %, c) zawartość wilgoci w mg/kg p.s. Prezentowany na rysunku 5.2c przebieg zmian zawartości wilgoci w po-wietrzu wskazuje na duży zakres zmienności, bo od 2 do 22 g/kg ps. Kształt linii
zmian udziału wilgoci w powietrzu wskazuje na dużą korelację między nością bezwględną a porą roku. Największy udział wilgoci w powietrzu wilgot-nym występuje w okresach letnich, a najmniejszy w okresie zimwilgot-nym.
Na rysunkach 5.3÷5.4 przedstawiono przebiegi histogramów dla rozpatry-wanych zbiorów danych pomiarowych. Na osi odciętych przedstawiono prze-działy klasowe danych pomiarowych, natomiast na osi rzędnych – liczebność analizowanych parametrów mikroklimatu. Wysokość obliczonych słupków his-togramów odpowiada liczebności poszczególnych klas (częstość występowa-nia). Kształt przebiegu histogramu przedstawiono w dwóch wariantach. Pierw-szy przedstawia gęstość rozkładu mierzonych wielkości wraz z wartością śred-nią ruchomą wyznaczoną dla okresu równego 2 (rys. 5.3). Drugi przedstawia kształt wynikający z zastosowania algorytmu sortowania Pareto, dzięki któremu uporządkowano zbiór danych względem częstości ich występowania (rys. 5.4). Dodatkowo przedstawiono na jego tle przebieg funkcji opisującej łączny udział procentowy badanej wielkości.
a)
b)
c)
Rys. 5.3. Histogram i przebiegi funkcji gęstości wybranych wielkości mikroklimatu
zgromadzo-nych w okresie 28.08.2009 r. – 31.01.2012 r., pomieszczenie pracy silnika SE-1: a) temperatura, b) wilgotność względna, c) zawartość wilgoci w powietrzu
a)
b)
c)
Rys. 5.4. Uporządkowany wykres występowania wybranych wielkości mikroklimatu w
po-mieszczeniu pracy silnika SE-1: a) temperatura, b) wilgotność względna, c) zawartość wilgoci w powietrzu, dane zgromadzone w okresie 28.08.2009 r. – 31.01.2012 r.
Uzyskane wartości zarejestrowanych parametrów, przedstawione na rys. 5.3 i 5.4, odpowiadają łącznie pełnemu okresowi prowadzonych badań, tj. okresowi z trzech lat (zbiór danych to 7410 pomiarów dla każdej badanej wiel-kości). Zestawienie wartości miar położenia i zmienności mierzonych parame-trów mikroklimatu, w rozbiciu na okres zimowy i letni z uwzględnieniem wa-runków panujących w poszczególnych powtarzalnych okresach, przedstawiono oddzielnie oraz łącznie w tabelach 5.1 i 5.2. Podane w nich wartości miar poło-żenia (średnia arytmetyczna, geometryczna i harmoniczna oraz mediana i moda) wskazują, że w okresie zimowym występują większe zróżnicowania temperatur powietrza i wilgotności względnej powietrza aniżeli w okresie letnim. Jest to wynik między innymi wpływu zróżnicowanych zewnętrznych warunków klima-tycznych oraz intensywnego sposobu przewietrzania hali w tym okresie (praca przerywana wentylatorów, otwieranie drzwi i bram). Zróżnicowanie udziału
105 wilgoci w powietrzu największe jest natomiast w okresach letnich (ponad 15 g/kgps). Duże zróżnicowanie między wartościami średnimi, medianą (war-tość środkowa) oraz dominantą (modą) świadczy o nieuporządkowanym prze-biegu gęstości występowania badanych wielkości oraz o zbyt małej ilości bra-nych pod uwagę badabra-nych okresów.
Tabela 5.1. Zestawienie wartości miar położenia mierzonych parametrów – okres letni
zmienna jedn. pomiar. okres arytme-średnia tyczna średnia geome-tryczna średnia
harmo-niczna mediana moda wartość min. wartość maks. 2009 r. 37,4 36,8 36,1 38,0 34,0 t oC 2010 r. 36,0 35,2 34,3 37,0 34,0 2011 r. 34,0 33,5 33,0 33,0 34,0 razem 34,7 34,2 33,6 35,0 34,0 17,0 52,0 2009 r. 29,3 27,8 26,5 26,1 25,5 RH % 2010 r. 38,0 35,7 33,8 34,1 47,9 2011 r. 43,6 41,9 40,5 40,8 40,0 razem 41,1 39,0 37,1 38,7 40,0 17,0 98,6 2009 r. 11,3 11,2 11,0 11,0 10,8 X g/kgps 2010 r. 13,5 13,3 13,0 13,4 14,3 2011 r. 14,3 14,0 13,8 13,8 13,1 razem 13,8 13,6 13,3 13,5 13,1 7,1 22,9
Tabela 5.2. Zestawienie wartości miar położenia mierzonych parametrów – okres zimowy
zmienna jedn. pomiar. okres arytme-średnia tyczna średnia geome-tryczna średnia
harmo-niczna mediana moda wartość min. wartość maks. 2009 r. 7,5 - - 4,0 2,0 t oC 2010 r. 16,1 - - 13,0 11,0 2011 r. 18,0 - - 22,0 23,0 razem 17,1 - - 20,0 23,0 -6,0 37,0 2009 r. 68,9 63,9 57,7 73,4 94,2 RH % 2010 r. 51,4 45,5 40,1 48,0 28,9 2011 r. 49,6 44,5 40,2 40,3 27,4 razem 56,9 51,8 41,0 41,7 34,0 14,6 100,0 2009 r. 6,1 6,0 5,8 6,3 7,8 X g/kgps 2010 r. 6,1 5,8 5,5 6,2 3,7 2011 r. 6,8 6,6 6,3 6,7 9,7 razem 6,3 6,1 5,8 6,4 8,4 1,1 10,3
Tabela 5.3. Statystyka opisowa badanych zbiorów danych
oceniany parametr t RH X t RH X
okres pomiarowy (łącznie 3 lata) lato lato lato zima zima zima średnia 34,74 41,07 13,84 12,96 54,67 6,13 błąd standardowy 0,17 0,40 0,08 0,29 0,61 0,04 mediana 35,00 38,70 13,49 12,00 50,10 6,28 tryb 34,00 40,00 13,11 22,00 100,00 8,41 odchylenie standardowe 6,08 14,42 2,76 10,32 21,78 1,46 wariancja próbki 36,95 208,02 7,61 106,41 474,17 2,12 kurtoza 0,02 3,43 -0,27 -1,21 -0,95 0,45 skośność -0,23 1,62 0,40 -0,08 0,46 -0,36 zakres 35,00 81,60 15,76 43,00 85,40 9,17 minimum 17,00 17,00 7,10 -6,00 14,60 1,10 maksimum 52,00 98,60 22,86 37,00 100,00 10,27 poziom ufności (95,0%) 0,33 0,79 0,15 0,56 1,19 0,08 10
a)
b)
c)
Rys. 5.4. Uporządkowany wykres występowania wybranych wielkości mikroklimatu w
po-mieszczeniu pracy silnika SE-1: a) temperatura, b) wilgotność względna, c) zawartość wilgoci w powietrzu, dane zgromadzone w okresie 28.08.2009 r. – 31.01.2012 r.
Uzyskane wartości zarejestrowanych parametrów, przedstawione na rys. 5.3 i 5.4, odpowiadają łącznie pełnemu okresowi prowadzonych badań, tj. okresowi z trzech lat (zbiór danych to 7410 pomiarów dla każdej badanej wiel-kości). Zestawienie wartości miar położenia i zmienności mierzonych parame-trów mikroklimatu, w rozbiciu na okres zimowy i letni z uwzględnieniem wa-runków panujących w poszczególnych powtarzalnych okresach, przedstawiono oddzielnie oraz łącznie w tabelach 5.1 i 5.2. Podane w nich wartości miar poło-żenia (średnia arytmetyczna, geometryczna i harmoniczna oraz mediana i moda) wskazują, że w okresie zimowym występują większe zróżnicowania temperatur powietrza i wilgotności względnej powietrza aniżeli w okresie letnim. Jest to wynik między innymi wpływu zróżnicowanych zewnętrznych warunków klima-tycznych oraz intensywnego sposobu przewietrzania hali w tym okresie (praca przerywana wentylatorów, otwieranie drzwi i bram). Zróżnicowanie udziału
105 wilgoci w powietrzu największe jest natomiast w okresach letnich (ponad 15 g/kgps). Duże zróżnicowanie między wartościami średnimi, medianą (war-tość środkowa) oraz dominantą (modą) świadczy o nieuporządkowanym prze-biegu gęstości występowania badanych wielkości oraz o zbyt małej ilości bra-nych pod uwagę badabra-nych okresów.
Tabela 5.1. Zestawienie wartości miar położenia mierzonych parametrów – okres letni
zmienna jedn. pomiar. okres arytme-średnia tyczna średnia geome-tryczna średnia
harmo-niczna mediana moda wartość min. wartość maks. 2009 r. 37,4 36,8 36,1 38,0 34,0 t oC 2010 r. 36,0 35,2 34,3 37,0 34,0 2011 r. 34,0 33,5 33,0 33,0 34,0 razem 34,7 34,2 33,6 35,0 34,0 17,0 52,0 2009 r. 29,3 27,8 26,5 26,1 25,5 RH % 2010 r. 38,0 35,7 33,8 34,1 47,9 2011 r. 43,6 41,9 40,5 40,8 40,0 razem 41,1 39,0 37,1 38,7 40,0 17,0 98,6 2009 r. 11,3 11,2 11,0 11,0 10,8 X g/kgps 2010 r. 13,5 13,3 13,0 13,4 14,3 2011 r. 14,3 14,0 13,8 13,8 13,1 razem 13,8 13,6 13,3 13,5 13,1 7,1 22,9
Tabela 5.2. Zestawienie wartości miar położenia mierzonych parametrów – okres zimowy
zmienna jedn. pomiar. okres arytme-średnia tyczna średnia geome-tryczna średnia
harmo-niczna mediana moda wartość min. wartość maks. 2009 r. 7,5 - - 4,0 2,0 t oC 2010 r. 16,1 - - 13,0 11,0 2011 r. 18,0 - - 22,0 23,0 razem 17,1 - - 20,0 23,0 -6,0 37,0 2009 r. 68,9 63,9 57,7 73,4 94,2 RH % 2010 r. 51,4 45,5 40,1 48,0 28,9 2011 r. 49,6 44,5 40,2 40,3 27,4 razem 56,9 51,8 41,0 41,7 34,0 14,6 100,0 2009 r. 6,1 6,0 5,8 6,3 7,8 X g/kgps 2010 r. 6,1 5,8 5,5 6,2 3,7 2011 r. 6,8 6,6 6,3 6,7 9,7 razem 6,3 6,1 5,8 6,4 8,4 1,1 10,3
Tabela 5.3. Statystyka opisowa badanych zbiorów danych
oceniany parametr t RH X t RH X
okres pomiarowy (łącznie 3 lata) lato lato lato zima zima zima średnia 34,74 41,07 13,84 12,96 54,67 6,13 błąd standardowy 0,17 0,40 0,08 0,29 0,61 0,04 mediana 35,00 38,70 13,49 12,00 50,10 6,28 tryb 34,00 40,00 13,11 22,00 100,00 8,41 odchylenie standardowe 6,08 14,42 2,76 10,32 21,78 1,46 wariancja próbki 36,95 208,02 7,61 106,41 474,17 2,12 kurtoza 0,02 3,43 -0,27 -1,21 -0,95 0,45 skośność -0,23 1,62 0,40 -0,08 0,46 -0,36 zakres 35,00 81,60 15,76 43,00 85,40 9,17 minimum 17,00 17,00 7,10 -6,00 14,60 1,10 maksimum 52,00 98,60 22,86 37,00 100,00 10,27 poziom ufności (95,0%) 0,33 0,79 0,15 0,56 1,19 0,08 10
106 Charakterystykę opisową, opartą na standardowych parametrach staty-stycznych dla danych z zakresu wejściowego, przedstawiono w tabeli 5.3. Poda-ne w niej wskaźniki dostarczają informacje o główPoda-nej tendencji i zmienności danych analizowanych zbiorów danych pomiarowych. Analizy danych dokona-no, korzystając z pakietu Analysis ToolPak wchodzącego w skład programu
Microsoft Excel 2010. Podane wartości wariancji i odchylenia standardowego
charakteryzują rozproszenie i miarę szerokości rozproszenia wartości od warto-ści średniej. Im wartość odchylenia standardowego jest mniejsza, tym występuje więcej liczb bliskich wartości średniej. Większa wartość odchylenia świadczy o bardziej równomiernym rozkładzie (więcej jest skrajnych wyników). Kurtoza charakteryzuje względną szczytowość lub płaskość rozkładu w porównaniu z rozkładem normalnym. Dodatnia kurtoza oznacza rozkład o stosunkowo dużej szczytowości. Ujemna kurtoza oznacza rozkład stosunkowo płaski [25, 107, 122, 184].
Prezentowane do tej pory wyniki pomiarów wielkości środowiskowych przedstawiano indywidualnie (odrębnie). Do oceny warunków panujących w pomieszczeniu pracującego silnika SE-1 lepsze wydaje się prezentowanie wyni-ków pomiarowych na wykresach psychometrycznych. Na rysunku 5.5. przed-stawiono wyniki pomiaru temperatury, wilgotności względnej i wyznaczonej na drodze obliczeniowej zawartości wilgoci w powietrzu przy założeniu stałego ciśnienia atmosferycznego na poziomie 1000 hPa. Kolorem niebieskim zazna-czono punkty odpowiadające pomiarom wykonanym w okresach zimowych, a kolorem czerwonym pomiary wykonane w okresach letnich. Uzyskany na wykresie szeroki rozkład punktów wskazuje jednoznacznie o występowaniu w badanym pomieszczeniu bardzo zróżnicowanych warunków mikroklimatycz-nych. Latem silnik narażony jest na pracę w środowisku dosyć umiarkowanym, zarówno pod względem temperatury, wilgotności i udziału wilgoci w powietrzu. Zimą w badanym pomieszczeniu występują okresowo bardzo niekorzystne wa-runki mikroklimatyczne (obszar poniżej linii nasycenia =100%). W tym okre-sie występuje wytrącanie się wilgoci z powietrza wilgotnego do postaci ciekłej. Przy spadku temperatury poniżej 0oC mgła przeobraża się w szadź. W tym okre-sie na elementach charakteryzujących się wysoką pojemnością cieplną (głównie stalowe elementy konstrukcji maszyn i urządzeń) dochodzi do zjawiska konden-sacji pary wodnej, a następnie jej zamarzania (obladzania).
Niesprzyjające warunki mikroklimatyczne w pomieszczeniu występują w wyniku występowania niekorzystnych warunków klimatycznych na zewnątrz budynku oraz braku ogrzewania wewnątrz. Jedynym źródłem ciepła w pomiesz-czeniu są jego zyski od pracujących urządzeń i instalacji technologicznych, ale wówczas kiedy pracują (rys. 5.6). Niekorzystne warunki mikroklimatyczne wy-stępują zatem w okresach przestoju linii technologicznej młyna cementu lub bezpośrednio zaraz po jego uruchomieniu.
Rys. 5.5. Rozkład warunków mikroklimatycznych jakie panują w pomieszczeniu pracy silnika
SE-1 na wykresie psychometrycznym w układzie prostokątnym x-t, dane zgromadzone w okresie 28.08.2009 r. – 31.01.2012 r.
a) b)
c) d)
Rys. 5.6. Występujące w pomieszczeniu pracy silnika SE-1 źródła ciepła: a) silnik, b) elementy
instalacji technologicznych, c) rurociąg technologiczny, d) przekładnia mechaniczna 106
106 Charakterystykę opisową, opartą na standardowych parametrach staty-stycznych dla danych z zakresu wejściowego, przedstawiono w tabeli 5.3. Poda-ne w niej wskaźniki dostarczają informacje o główPoda-nej tendencji i zmienności danych analizowanych zbiorów danych pomiarowych. Analizy danych dokona-no, korzystając z pakietu Analysis ToolPak wchodzącego w skład programu
Microsoft Excel 2010. Podane wartości wariancji i odchylenia standardowego
charakteryzują rozproszenie i miarę szerokości rozproszenia wartości od warto-ści średniej. Im wartość odchylenia standardowego jest mniejsza, tym występuje więcej liczb bliskich wartości średniej. Większa wartość odchylenia świadczy o bardziej równomiernym rozkładzie (więcej jest skrajnych wyników). Kurtoza charakteryzuje względną szczytowość lub płaskość rozkładu w porównaniu z rozkładem normalnym. Dodatnia kurtoza oznacza rozkład o stosunkowo dużej szczytowości. Ujemna kurtoza oznacza rozkład stosunkowo płaski [25, 107, 122, 184].
Prezentowane do tej pory wyniki pomiarów wielkości środowiskowych przedstawiano indywidualnie (odrębnie). Do oceny warunków panujących w pomieszczeniu pracującego silnika SE-1 lepsze wydaje się prezentowanie