Kaasun nopeus ilpissä

[teukka]

Tulee kaikenlaista mietittyä. Vähän aikaa sitten toin esille, että kaasumaisessa muodossa kylmäaineen nopeuden täytyy olla paljon suurempi kuin nesteen. Tämä aiheuttaa sitten ne enthalpiakuvioissa näkyvät paineen alenemiset siellä, missä aine virtaa kaasuna. Ne paikat ovat ennen kompuraa ja jälkeen sen.

Laskeskelin huvikseni kaasun nopeutta ja sain noin 200 metriä sekunnissa. Tuntuu hirvittävältä. Kokeilkaa nyt muutkin laskeskella tuota, saatteko samaa luokkaa. En laita tähän vielä omia laskujani sotkemaan muita.

 

[Kari]

Vs: Kaasun nopeus ilpissä

No toi nyt ei ole mitään,jos avaan jääkaapin oven ja avaan tomaatti pussin niin ei tapahdu mitään kummallista. Mutta jos avaan metwursti paketin niin koira on vieressä vauhdilla
400 metriä sekunnissa

 

[VesA]

Vs: Kaasun nopeus ilpissä

Uhmm..

R410a:n höyrystymislämpö on Kiinalaisten mukaan jossain oloissa 256.7kJ/kg eli 2,56 kW ilmasta otettu teho vaatisi höyrystämään 10g ainetta sekunnissa. Hmm..
Tämä 10g sekunnissa pitää sitten saada kiertämään kaasuna takaisin kompuraan. 100 neliömillin reiästä menee 10g vettä sekunnissa vauhdilla 10cm/s. Jos kaasun harventaa niin samasta reiästä pitää sitten mennä vastaavasti lujempaa.

Eli mikä mahtaa olla R410a tiheys kaasupuolella käytetyissä paineissa ?

 

[plundstrom]

Vs: Kaasun nopeus ilpissä

Jos teukan nopeus tuntui valtavalta, niin minä taas pääsin naurettavan pieneen nopeuteen eli n. 25 cm/s.
Tein laskun näin. (kylmäaine R410A)
Otin lauhtumislämpötilaksi +40C jolloin saadaan loppu entalpiaksi 270 kJ/kg. Laskun helpottamiseksi valitsin kompressorin jälkeisen entalpian 470 kJ/kg, eli meillä on käytössä lautumislämpöä 200 kJ/kg.
Pidetään numerot sopivan pyöreinä ja valitaan halutuksi lämpötehoksi 5kW. Eli me tarvitaan kylmäainetta (5kJ/s) / (200 kJ/kg) = 0,025 kg/s.
Tuosta 40 asteen kastepisteen kohdalla on sopivasti tiheys 0,010 m3/kg.
Kun noista kahdesta lasketaan tilavuusvirta, saadaan 0,025 kg/s x 0,010 m3/kg = 0,00025 m3/s joka on sama kuin 25 cm3/s.
Valitaan taas sopiva tasaluku kaasuputken pinta-alaksi 1cm2. Niin nopeudeksi saadaan (25 cm3/s) / (1 cm2) = 25 cm/s (= 0,25 m/s).

Sormituntumalta tuntuu todella aivan liian pieneltä. Jossain varmaan tuli laskuvirhe. Täytyy tarkistaa huomenna hyvin nukutun yön jälkeen.


Edit:
Tuo yo lasku oli siis kaasun nopeus sisäyksikössä (lauhduttimessa) ja vielä tarkemmin siinä pisteessä jossa tulistunut kaasu on jäähtynyt ja saavuttanut kastepisteen. Noilla yo. luvuilla kaasun tiheys kompressorin jälkeen on noin 0,013 m3/kg jolloin nopeuksi saadaan noin 0,33 m/s.

Jos lasketaan kaasun nopeus ennen kompressoria, niin helppo laskupiste olisi -30 jossa kaasun tiheys on 10 kertaa pienempi kuin tuossa +40, ja vastaavasti nopeus on 10 kertaa suurempi eli 2,5 m/s.

Lähinnä minua ihmetyttää onko tuo kylmäaine kaasumuodossa todella noin raskasta eli 10-100 kg/m3. Ei tunnu uskottavalta. Ilmeisesti luen tuota entalpia käyrää väärin. Tämä on eka kerta kun yritän siitä oikeasti kaivaa jotain lukuja esille.


Edit2: VesA huomasi laskussa pilkkuvirheen. Tilavuusvirta sisäyksikössä on 0,00025 m3/s joka on 250 cm3/s eikä 25 cm3/s, kuten olin vahingossa päässä laskenut. Tästä seuraa vastuksiin 10 kertainen virhe, eli nopeudet ovat 2,5 m/s sisäyksikössä ja 25 m/s ulkoyksikössä.

 

[VesA]

Vs: Kaasun nopeus ilpissä

Jos teukan nopeus tuntui valtavalta, niin minä taas pääsin naurettavan pieneen nopeuteen eli n. 25 cm/s.
Tein laskun näin. (kylmäaine R410A)
Otin lauhtumislämpötilaksi +40C jolloin saadaan loppu entalpiaksi 270 kJ/kg. Laskun helpottamiseksi valitsin kompressorin jälkeisen entalpian 470 kJ/kg, eli meillä on käytössä lautumislämpöä 200 kJ/kg.
Pidetään numerot sopivan pyöreinä ja valitaan halutuksi lämpötehoksi 5kW. Eli me tarvitaan kylmäainetta (5kJ/s) / (200 kJ/kg) = 0,025 kg/s.
Tuosta 40 asteen kastepisteen kohdalla on sopivasti tiheys 0,010 m3/kg.
Kun noista kahdesta lasketaan tilavuusvirta, saadaan 0,025 kg/s x 0,010 m3/kg = 0,00025 m3/s joka on sama kuin 25 cm3/s.
Valitaan taas sopiva tasaluku kaasuputken pinta-alaksi 1cm2. Niin nopeudeksi saadaan (25 cm3/s) / (1 cm2) = 25 cm/s (= 0,25 m/s).

Sormituntumalta tuntuu todella aivan liian pieneltä. Jossain varmaan tuli laskuvirhe. Täytyy tarkistaa huomenna hyvin nukutun yön jälkeen.


Edit:
Tuo yo lasku oli siis kaasun nopeus sisäyksikössä (lauhduttimessa) ja vielä tarkemmin siinä pisteessä jossa tulistunut kaasu on jäähtynyt ja saavuttanut kastepisteen. Noilla yo. luvuilla kaasun tiheys kompressorin jälkeen on noin 0,013 m3/kg jolloin nopeuksi saadaan noin 0,33 m/s.

Jos lasketaan kaasun nopeus ennen kompressoria, niin helppo laskupiste olisi -30 jossa kaasun tiheys on 10 kertaa pienempi kuin tuossa +40, ja vastaavasti nopeus on 10 kertaa suurempi eli 2,5 m/s.

Lähinnä minua ihmetyttää onko tuo kylmäaine kaasumuodossa todella noin raskasta eli 10-100 kg/m3. Ei tunnu uskottavalta. Ilmeisesti luen tuota entalpia käyrää väärin. Tämä on eka kerta kun yritän siitä oikeasti kaivaa jotain lukuja esille.

No oltiin ihan samaa mieltä tuohon massavirtaan asti, sait 25g sekunnissa vähän isommilla tehoilla. Vaan sitten meni jotenkin hassusti, 25g ja 25cm3 tuottavat tiheydeksi veden tiheyden, kun tuo 0.01m3/kg on 10litraa/kilo eli tiheytenä 0,1:

Kun noista kahdesta lasketaan tilavuusvirta, saadaan 0,025 kg/s x 0,010 m3/kg = 0,00025 m3/s joka on sama kuin 25 cm3/s.
Valitaan taas sopiva tasaluku kaasuputken pinta-alaksi 1cm2. Niin nopeudeksi saadaan (25 cm3/s) / (1 cm2) = 25 cm/s (= 0,25 m/s).

Eli tästä tulisi kai sitten pilkkua siirtämällä kymmenkertainen eli 250cm/s

 

[Freeze]

Vs: Kaasun nopeus ilpissä


Mitä ne virtausnopeudet pitäisi olla, jotta järjestelmä toimisi?
Putkimitoitus on aika oleellinen juttu kylmäjärjestelmässä, jossa kaikki vaikuttaa kaikkeen.

Imuputkessa virtausnopeus on yleensä 10 - 25 m/s riippuen kylmäaineesta, höyrystymis- ja lauhtumislämpötilasta sekä jäähdytystehosta.
Painehäviön vaikutuksesta imuhöyryn ominaistilavuus kasvaa, joka pienentää massavirtaa ja vaikuttaa suoraan kylmätehoon, myös kompressorin painesuhde kasvaa, jolloin puristuksen loppulämpötila kohoaa.

Paineputkessa virtausnopeus on yleensä 5-15 m/s riippuen myöskin kylmäaineesta, höyrystymis- ja lauhtumislämpötilasta sekä jäähdytystehosta. Paineputken painehäviö nostaa kompressorin puristussuhdetta, jolloin puristuksen loppulämpötila nousee, kompressorin jäähdytysteho pienenee ja sähköntehontarve lisääntyy.

Lauhde ja nesteputkessa virtausnopeus saisi olla maksimissaan 0,5 m/s.

Miksi virtausnopeudet pitäisi olla noissa arvoissa?
Kylmäaineputkiston mitoituksen tarkoitus on saavuttaa optimiratkaisu taloudellisuuden ja painehäviöiden sekä öljynpalautuksen kannalta. Tämä onkin jo taidetta.

 

[plundstrom]

Vs: Kaasun nopeus ilpissä

Eli tästä tulisi kai sitten pilkkua siirtämällä kymmenkertainen eli 250cm/s

Joo, just näin kiitos Vesa. Sekoitin kuutiosentit ja senttilitrat. Ei pitäis yrittää näitä hommia päässälaskulla.
Eli vastaukseni on 2,5 m/s sisäykkössä ja 25 m/s ulkoyksikössä (yhden neliösentin putkessa).
Noi luvuthan jo ovat suunnilleen samalla hehtaarilla kuin Freezen antamat arvot, eli loput laskusta meni sitten varmaan about kohdalleen. Ihmeen raskasta on toi kylmäaine. Siksi kait sitä varmaan käytetään.

Teukka joutuu kans siirtään pilkkua jossain kohtaan, ellei sitten käytä kovin ohutta putkea.

 

[plundstrom]

Vs: Kaasun nopeus ilpissä

Mitä ne virtausnopeudet pitäisi olla, jotta järjestelmä toimisi?

Ihan sama mitä ne on, mutta tämä oli meille amatööreille erittäin mielenkiintoinen laskutehtävä, kiitos Teukalle. Näitä kun laskeskelee ja tutkii noita entalpiakaavioita, niin sitä oppii ymmärtämään prosessia ihan erilailla. Itselleni esimerkiksi aukesi vasta tämän laskun myötä, että kylmäaine on todella raskasta tavaraa kaasumaisena. Toki kova paine auttaa asiaa, mutta silti olisin noin sormituntumalta veikannut sitä vähintään 10 kertaa kevyemmäksi.

 

[VesA]

Vs: Kaasun nopeus ilpissä

http://www.osti.gov/energycitations/servlets/purl/808634-GlXLFc/native/808634.pdf

Siinä sitä on r410a-taulukkoa toisellekin jalalle!

 

[teukka]

Vs: Kaasun nopeus ilpissä

Huomasin jo aamulla oman liian karkean olettamuksen höyryn tiheydestä. Laskin nimittäin päässäni ensin, että höyryn tihesys on noin tuhannesosa nesteen vastaavasta eli jätin paineen huomioimatta.

Kun katsoo diagrammista, niin näkee tiheydeksi höyrystimen loppupäässä noin 10 kg/kuutiometri ja lauhduttimen alkupäässä noin 100 kg/kuutiometri. Nesteellä se on noin 1000 kg/kuutiometri. Näillä korjauksilla saisin, että nesteen nopeus on 0,2 m/s (massavirran perusteella), kompuran jälkeisessä paineputkessa ja lauhduttimen alussa n. 2 m/s ja lauhduttimen loppupäässä eli kompuran imussa n. 20 m/s.

Nyt ollaan siis kaikki samoissa lukemissa!

Ei pärjätä kuitenkaan tuolle Karin makkaransyöjäkoiralle eikä pikku Kallelle.
Kun alakoulussa keskusteltiin siitä, mikä on nopeinta maailmassa, lopuksi päädyttiin siihen, että ajatus on nopein. Pikku Kalle viittasi ja sanoi epäilevänsä tulosta. Perusteluksi kertoi, että kun hänelleä oli kunnon ripuli, niin ei kerennyt edes ajatella.

 

[plundstrom]

Vs: Kaasun nopeus ilpissä

http://www.osti.gov/energycitations/servlets/purl/808634-GlXLFc/native/808634.pdf

Siinä sitä on r410a-taulukkoa toisellekin jalalle!

Oli vähän massiivinen dokumentti. Löysin tällaisen tiiviimmässä muodossa.
http://www.suva.dupont.ca/pdf/R-407C_R-410A.pdf

Sivu 11 koskee noita yo. laskuja.

Siitä printterillä kuva seinälle kehyksiin ILPin viereen. Sitten kun joku vieras tulee kylään ja ihmettelee että miten sieltä pakkasesta voidaan sitä lämpöä siirtää sisälle, niin ei tarvi selitellä. Näytää vaan kuvaa. "Kato tässä se piirretty, eiks oo kätevää".