̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ (6-8)
Powyższe kryteria można uznać za spełnione, jeżeli ich wartości są równe lub bliskie jed-ności (pkt 6.1.2).
Określano również względne wskaźniki braku zgodności powyższych bilansów odniesio-nych do maksymalnego strumienia ciepła lub masy pary wodnej na wejściu do osuszacza.
|∑ ̇ ∑ ̇ | ̇ ( )| | (6-9) |∑ ̇ ∑ ̇ | ̇ ( )| | (6-10)
Powyższe kryteria można uznać za spełnione, jeżeli ich wartości są równe lub bliskie zeru (pkt 6.1.2).
6.3.2. Wstępne porównanie wyników modelowania z wynikami z programu
producenta, danymi pomiarowymi oraz wiedzą literaturową
Przeprowadzona wstępna konfrontacja wyników modelowania z danymi eksperymental-nymi oraz uzyskaeksperymental-nymi na podstawie programu producenta ma na celu wykazanie jakościowej zgodności wyników oraz poziomu ewentualnych rozbieżności na podstawie średnich parame-trów termodynamicznych powietrza na wyjściu z poszczególnych sektorów, jak również kry-teriów zgodnych z powyższym punktem. Z tych względów szczegółowe porównanie wyni-ków modelu z danymi eksperymentalnymi, traktowane, jako główną metodę walidacji mode-lu, szerzej przeprowadzono w dalszej części pracy (pkt.7.4).
Porównanie wyników modelu z wynikami uzyskanymi na podstawie programu producenta stanowi wstępną oraz pomocniczą metodę walidacji. Wyniki uzyskane na bazie programu producenta mogą być niepewne. Nie można wykluczyć np. wprowadzenie do programu pa-rametrów poprawkowych. Stwierdzenie to Autor opiera m.in. na przeprowadzonej rozmowie telefonicznej z dostawcą rotorów różnych firm, który twierdził, że takie praktyki są po-wszechne. Mogą one mieć na celu bądź to poprawę parametrów w celach marketingowych lub ich pogorszenia w celu zabezpieczeniem się przed doborem urządzeń o zbyt małej wydaj-ności. Autor również nie ma informacji, co do wszystkich założeń m.in. kształtu kanałów wy-pełnienia, dla których był sporządzony program.
99 Program uzyskany od producenta rotorów firmy ProFlute − ProCalc 2 [111] umożliwia określenie średnich parametrów termodynamicznych powietrza (temperatury oraz zawartości wilgoci) na wyjściu z poszczególnych sektorów przy zadanych strumieniach przepływu po-wietrza, temperaturach oraz zawartościach wilgoci powietrza na wejściu do sektorów, pręd-kości obrotowej koła rotora, pola powierzchni poprzecznej sektorów oraz głębopręd-kości wypeł-nienia.
Zestawienie wyników dla jednego przypadku przedstawiono w tab. 6.1 oraz na rys. 6-1. We wszystkich przypadkach uwidacznia się zgodność kierunków przemian termodynamicz-nych powietrza. Nie mniej jednak wyraźnie przemiana uzyskana na podstawie programu pro-ducenta obrazuje mniejszą efektywność wymiany ciepła i masy od pozostałych, co może świadczyć o słuszności przypuszczeń poczynionych w poprzednim akapicie tj. w celu zabez-pieczenia się przed doborem zbyt małych urządzeń zmniejszono jego obliczeniową efektyw-ność oraz zwiększono straty ciśnienia. Być może również uwzględniono fakt pogarszania efektywności oraz zwiększenia strat ciśnienia przy zabrudzeniu rotora w trakcie eksploatacji. Możliwe jest również, że producent konstrukcję modelu oparł na wypełnieniu o innym kształ-cie kanałów na co mogą wskazywać zwiększone straty kształ-cieśnienia. Mimo powyższego należy jednak zauważyć, że względne różnice w stosunku do pozostałych wariantów nie są duże, uwaga powyższa powinna uczulić na wykorzystywanie programów producentów do celów innych niż zostały przewidziane tj. doboru urządzeń.
Wyniki dla modelu typowego oraz opartego na potencjale chemicznym nie różnią się istot-nie, zarówno pod względem średnich parametrów na wyjściu z sektorów (tab. Z4. 1), jak również przebiegów profili wyjściowych temperatury oraz zawartości wilgoci powietrza (rys. 6-2).
Tab. 6.1. Porównanie danych pomiarowych z wynikami symulacji oraz programu producenta
L.p. Wariant ̇ ̇ °C g/kg °C g/kg kg/h kg/h obr/h °C g/kg °C g/kg − − Pa Pa 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1 Eksperyment 26,2 9,9 56,0 10,0 537 193 6,0 34,1 7,5 36,2 16,6 1,10 0,09 1,03 0,03 40 45 2 Model typowy 33,3 7,6 36,2 16,8 0,99 0,01 0,96 0,04 41 50 3 Model poten-cjał chem. 33,3 7,6 36,1 16,7 0,99 0,01 1,00 0,00 41 50 4 Program Pro-Calc 32,6 7,9 38,3 15,8 1,01 0,01 0,99 0,01 59 71
100
Rys. 6-1. Przemiany parametrów termodynamicznych powietrza w obrotowym osuszaczu powietrza zobrazowane na wykresie h-x przy warunkach: tp,1,wej = 26,2 oC, xp,1,wej = 9,9 g/kg, tp,2,wej = 56,0 oC, xp,2,wej =
10,0 g/kg, n = 6,0 obr/h, mps,1 = 537 kg/h, mps,2 = 193 kg/h, A2/Ao = 0,25, L = 0,1 m, NTU = 7,4
Rys. 6-2. Profile wejściowe i wyjściowe temperatury (po lewej) oraz zawartości wilgoci powietrza (po prawej) w obrotowym osuszaczu powietrza przy: tp,1,wej = 26,2 oC, xp,1,wej = 9,9 g/kg, tp,2,wej = 56,0 oC, xp,2,wej = 10,0 g/kg,
n = 6,0 obr/h, mps,1 = 537 kg/h, mps,2 = 193 kg/h, A2/Ao = 0,25, L = 0,1 m, NTU = 7,4
Należy także zaznaczyć, że kształt przemian parametrów termodynamicznych powietrza, jak również profili wyjściowych temperatury oraz zawartości wilgoci powietrza wykazują jakościową zgodność z wynikami badań doświadczalnych oraz modelowania dostępnymi w literaturze przedmiotu [34,44,47,51,52,57,58,65,95,106,107,112,113].
101
7. B
ADANIA DOŚWIADCZALNEGłównym celem przeprowadzonych badań doświadczalnych była walidacja opracowanego modelu matematycznego. Aby go zrealizować zaprojektowano oraz wykonano stanowisko doświadczalne do badań wymiany ciepła i masy w obrotowym osuszaczu powietrza.
7.1. OPIS STANOWISKA BADAWCZEGO
Stanowisko badawcze (rys. 7-1 i rys. 7-2) stanowi obrotowy osuszacz powietrza wraz z powietrzną siecią kanałową łączącą urządzenie ze środowiskiem zewnętrznych oraz z urzą-dzeniami do przetłaczania oraz kształtowania warunków cieplno-wilgotnościowych powie-trza. Powietrze jest dostarczane oraz usuwane odpowiednio z sekcji regeneracyjnej oraz pro-cesowej rotora.
Rys. 7-1. Schemat stanowiska badawczego (opis oznaczeń w tekcie)
102
Stanowisko badawcze zlokalizowano w hali technologicznej budynku C-6 Politechniki Wrocławskiej we Wrocławiu przy ul. Norwida 4/6.
W skład stanowiska wchodzą (oznaczenia na rys. 7-1) :
obrotowy osuszacz powietrza firmy ProFlute typu PPX (dokładna charakterystyka w pkt. 2.2.2) (1 szt.) (9),
synchroniczny silnik napędowy koła rotora wraz z przekładnią typu UFR4 firmy SA-IA z przemiennikiem częstotliwości typu SV001-iE5 firmy LSIS (1 szt.) (10),
kanałowy wentylator promieniowy z silnikiem komutowanym elektronicznie typu K 315L EC firmy SYSTEMAIR (2 szt.) (3),
elektrodowa wytwornica pary typu ElectroVap MC 2 10 firmy DEVATEC wraz z lan-cami parowymi (2 szt.) (6),
elektryczna nagrzewnica kanałowa typu ENO-250-9,0-3-X firmy TERMEX (2 szt.) (5),
elektryczna, wysokotemperaturowa nagrzewnica kanałowa typu ENO-160-6,0-3-X firmy TERMEX (1 szt.) (14),
kaseta filtracyjna typu FFR 315 z wkładem filtracyjnym klasy EU5 typu BFR 315 fir-my SYSTEMAIR (2 szt.) (1),
tłumik akustyczny okrągły typu TAO 250-600 firmy CENTRUM KLIMA (2 szt.) (4), przepustnica wielopłaszczyznowa typu PS 200x210 firmy SMAY (1 szt.) (12),
przepustnica wielopłaszczyznowa typu PS 200x210 firmy SMAY wraz z siłownikiem NM 24 SR (2 szt.) (13),
presostat różnicy ciśnień DTV 200 firmy REGIN (5 szt.) (2),
system pomiarowo-rejestracyjny oparty o sterownik swobodnie programowalny Excel 500 firmy HONEYWELL składający się z przetworników temperatury oraz wilgotno-ści TH 200 wraz z sondami rezystancyjnymi typu Pt 100 klasy A oraz pojemnowilgotno-ścio- pojemnościo-wymi firmy KIMO (5 szt.) (8), z przetworników ciśnienia CP 301 firmy KIMO wraz z krzyżami pomiarowymi do pomiaru ciśnienia dynamicznego oraz określenia stru-mienia przepływu (4 szt.) (7) oraz z przetworników ciśnienia CP 201 firmy KIMO do pomiaru różnicy ciśnień statycznych (2 szt.) (11),
Dokładny opis stanowiska zamieszczono w zał. nr 2. Natomiast szczegółowy projekt sta-nowiska został opisany przez Autora w pracy [114].
103
7.2. OPIS BADAŃ
Badania prowadzono ustalając umownie stałe w czasie parametry powietrza procesowego oraz regeneracyjnego na wejściu do rotora oraz osiągając stabilne, powtarzalne parametry powietrza usuwanego i osuszanego na wyjściu z sektorów rotora. Przeanalizowano szereg kombinacji parametrów wejściowych. W każdym układzie dokonywano ciągłego, wielokrot-nego pomiaru parametrów mierzonych.
7.3. ANALIZA BŁĘDÓW POMIARÓW
Ponieważ każdy wynik pomiaru jest niepewny należy określić i podać jego niepewności. Tym samym każdy wynik pomiaru obarczony jest błędem lub błędami. Wyróżnia się błędy przypadkowe, systematyczne oraz grube [115]. Błędy grube zostały wyeliminowane poprzez odrzucenie podejrzanego wyniku oraz jeżeli było to uzasadnione i możliwe powtórzenie po-miaru. W przypadku wielokrotnych pomiarów danej wielkości w celu eliminacji takiego wy-niku stosowano test Grubbsa, każdorazowo oceniając słuszność odrzucenia podejrzanej war-tości. Obliczenia przeprowadzono w programie STATISTICA [116].
Błędy systematyczne związane z dokładnością przyrządów pomiarowych zostały zebrane w tabeli Z2. 1 przedstawiającej charakterystykę aparatury pomiarowej. Dodatkowo wykonano sprawdzenia oraz korekty wskazań aparatury pomiarowej w sposób przedstawiony w zał. nr 4. W szczególności przeprowadzono korektę pomiarów strumienia powietrza i temperatury powietrza określając poprawki korygujące. Dla pozostałych wielkości nie wyznaczano po-prawek korygujących wskazania wyniku surowego. Przyjęto ich wartości równe 0, a jako nie-pewność ich wyznaczenia dopuszczalne błędy graniczne przyrządów pomiarowych.
Wpływ błędów przypadkowych zmniejszono poprzez wielokrotny pomiar.