Maalämpöpumpun höyristimien kehittäminen

Abstract

Työssä on esitetty kaksifaasivirtauksen pääperiaatteet sekä korrelaatioita painehäviön ja lämmönsiirtokertoimen arvioimiseksi, kun höyrystyminen tapahtuu vaakasuorassa putkessa, jossa on pakotettu virtaus. On esitetty myös menetelmiä, joiden avulla on mahdollista tehostaa lämmönsiirtoa höyrystimessä. Käyttäen Bo Pierren korrelaatiota kiertoainepuolen lämmönsiirtokertoimen arvioimiseen on mitoitettu koaksiaalihöyrystin ja 4-putkinen spiraalihöyrystin. Kokeellisissa mittauksissa on mitattu kuusi eri höyrystintä. Spiraalihöyrystimien kokeellisissa mittauksissa on pyritty selvittämään niiden toimintaan vaikuttavia tekijöitä. Heikentäviksi tekijöiksi todettiin vuodot virtausvälistä toiseen sekä nesteenjakajan heikko toiminta. Teoreettisesti tarkastelemalla laskettiin, että jo 15 % vuoto laski mitoitetun höyrystimen konduktanssia 21 %. Spiraalihöyrystimen stabiilius oli heikkoa varsinkin pienillä tulistuksen arvoilla sekä alhaisessa höyrystymislämpötilassa. Edellytykset spiraalihöyrystimen valmistukselle ovat: - toiminta saatava stabiilimmaksi, - nesteen jakajan jaettava kiertoaine tasaisemmin, - vuodot putkiryhmien yli tai välistä on minimoitava. Mitattuja koaksiaalihöyrystimiä oli kaksi. Toinen oli Truco V1-3E, jonka sisäputkessa oli sisäpuolinen uritus ja toinen mitoitettu koaksiaalihöyrystin, joka oli varustettu kierrerivalla vaipassa. Trucon konduktanssille saatiin suurempi arvo. Ero oli kuitenkin vain 5,4 %, kun mk = 0,020 kg/s. Koaksiaalihöyrystimen painehäviö oli huomattavasti pienempi. Truco oli pituudeltaan 43 % lyhyempi ja perussisähalkaisija 21 % pienempi. Koaksiaalihöyrystimellä tehtiin myös vertausmittaus tulosten vertaamiseksi teoriaan. Sen mukaan mitoituksessa saatu konduktanssi oli 10,7 % pienempi kuin mittaamalla saatu. Jos huomioidaan myös kierrerivan vaikutus, pienenee ero 4,7 %:iin. Tarkempia arvoja saataisiin, jos käytettäisiin kiertoainepuolen lämmönsiirtokertoimen arvioimisessa Chawlan menetelmää. Höyrystimen lämmönsiirron lisäämisessä on käyttökelpoisin sisäpuolinen uritus. Iton ja Kimuran tutkimuksen pohjalta valitulla urituksella saatiin tulos, joka mahdollistaa 30 % lyhyemmän putkipituuden mitoitetulle koaksiaalihöyrystimelle ilman, että painehäviö kasvaa merkittävästi. /Kir10