Vis indkøbskurv

Indkøbskurv

Køleteknik
Tilbage

Køleteknik - Termodynamisk grundlag giver en grundig indføring i køleteknikkens teoretiske grundlag, som hviler på de termodynamiske principper om energi- og massebalance i kredsprocesser. I kapitlerne om komponenter, styring og beregning af kuldebehov benyttes teorien til anvendelsesorienteret beregning og dimensionering af køleanlæg fra A-Z.

Køleteknik er et selvstændigt område inden for maskinteknikken med en lang tradition. Køleanlæg transporterer varme fra et lavt til et højt temperaturniveau og bliver anvendt til mange proces- og komfortformål.

Bogen omhandler overvejende kompressionskøling med faseskift og belyser de almindeligt forekommende beregningsrutiner. Hovedparten af kapitlerne afsluttes med eksempler, som folder teorien ud og understøtter tilegnelsen af stoffet. Bogen er rigt illustreret, herunder med gode anlægs- og tilstandsdiagrammer. Tabellerne og diagrammerne i det sidste kapitel udgør et nyttigt opslagsværk. 

Målgruppen er primært studerende ved de videregående tekniske uddannelser samt ingeniører, der arbejder med køleteknik.

Tredje udgave er kritisk gennemgået og tilrettet. Der er tilføjet nye afsnit om bl.a. CO2-køleanlæg samt flere eksempler, og der er gjort mere ud af de praktiske driftsforhold, herunder samspil og regulering. Mange af eksemplerne er løst ved hjælp af beregningssoftwaren EES (Engineering Equation Solver). Endelig er bogen blevet opdateret med et helt nyt layout.


Se et uddrag fra bogen ved at klikke på 'Uddrag' under forsidebilledet.

Bogen er tænkt som lærebog i køleteknik for ingeniørstuderende ved dan­ske ingeniørhøjskoler og universiteter. Der forudsættes derfor et kendskab til termodyna­mik og matematik svarende til det obligatoriske niveau på maskinretningerne. Kapitel 2 indeholder dog en kortfattet gennemgang af den relevante termodyna­mik.

Formålet med bogen er at udrede det termodynamiske grundlag for køle­processen, som i bogen er begrænset til overvejende at omfatte kompressionskølepro­ces­sen. Der er lagt særlig vægt på at gennemgå beregningsgangen for for­holds­vist komplicerede anlæg, eksempelvis totrins-anlæg med forskellige mellem­køler­sy­stemer, kaskadeanlæg, skruekompressoranlæg, herunder forskellige economizer-systemer samt ORC-anlæg. Derudover er der i denne 3. udgave et afsnit, som gennemgår beregningsgangen for absorptionskøleanlæg.

Som udgangspunkt for dimensionering af anlæggene er det nødvendigt at starte ved kuldebehovet. Beregningen af dette er behandlet i kapitel 8 og 10.

Som et andet væsentligt afsnit indeholder bogen en gennemgang af bereg­ningsgrundlaget for termisk dimensionering af varmevekslere, specielt de relativt omfattende teorier for beregning af varmeovergang i fordampere og kondensatorer. Det er ikke bogens hensigt at give en tilbundsgående gennemgang af varmetransmissionen ved faseskift. Der er i stedet udvalgt de mest gængse tilfælde, og der henvises så til speciallitteratur for videre bearbejdning.

Vi har denne 3. udgave gjort mere ud af at beskrive de driftsforhold, anlæggene bliver udsat for. I kapitel 4 og 9 er der set på samspillet mellem kompressoren og fordamperen hhv. regulering af køleanlæggets kapacitet.

Det har ikke været hensigten at skrive en bog med hovedvægten på den praktiske køleteknik, idet der her henvises til anden eksisterende litteratur.

Denne 3. udgave af bogen er resultatet af en gennemgribende revision af tidligere udgave (1998). Vi har lavet en del nye afsnit og tilføjelser igennem bogen. De vigtigste er CO2-køleanlægget og dets specielle anlægsopbygning, som er beskrevet ved et selvstændigt afsnit, samt gennemgangen af absorptionskøleanlægget. Der er tilføjet flere eksempler, og mange af bogens eksempler er løst ved hjælp af beregningssoftwaren EES.

Første udgave af bogen blev til i 1995 ved et samarbejde mellem Søren Gundtoft og Aage Birkkjær Lauritsen. Søren Gundtoft har siden trukket sig ud af arbejdet med bogen, men bogens indhold og form er stadig også Sørens fortjeneste. I denne 3. udgave er Jens Brusgaard Vestergaard blevet medforfatter og har bidraget med flere afsnit.

Vi håber, bogen kan være til hjælp i undervisning og ved dimensionering og beregning af køleanlæg. Vi er opmærksom på, at bogen stadig kan forbedres og udbygges, så vi tager derfor meget gerne imod rettelser og kommentarer til indholdet.


Aarhus, februar 2018

 Aage Birkkjær Lauritsen & Jens Brusgaard Vestergaard

Kapitel 1
Køleteknikkens betydning og opgave 15
1.1 Definition og afgrænsning af det køletekniske fagområde 15
1.2 Køleprincipper 17

Kapitel 2
Termodynamik 25
2.1 Varme og arbejde, 1. hovedsætning 26
2.1.1 Lukket system 26
2.1.2 Åbent system 27
2.1.3 Energibalancer 27
2.1.4 Strategi ved opstilling af energibalancer 29
2.1.5 Beregning af energibidrag til energibalancer 30
2.1.6 Indre arbejde og friktion 30
2.2 Entropi, 2. hovedsætning 31
2.2.1 Entropi, T,s-diagram 32
2.2.2 Carnots kredsproces 33
2.3 Kompression og ekspansion 35
2.3.1 Kompression 35
2.3.2 Ekspansion 37
2.4 Varmetransmission 38
2.4.1 Varmeledning 38
2.4.2 Varmeovergang, konvektion 40
2.4.3 Varmegennemgang 43
2.4.4 Temperaturdifferens 46
2.5 Tilstandsdiagrammer og stofdata 48
2.5.1 Tilstandsændringer i p,v-diagram 48
2.5.2 T,s-diagrammet 52
2.5.3 h,s-diagrammet 52
2.5.4 log p,h-diagrammet 53
2.5.5 Stofdata og tabeller 54
2.5.6 Værktøjer til beregninger på køletekniske anlæg 54
2.6 Fugtig luft 56
2.6.1 Lovmæssigheder og tilstandsstørrelser 56
2.6.2 h,x-diagrammet 59
2.6.3 Tilstandsændringer for fugtig luft 59
2.7 Litteratur 63
2.8 Eksempler 64

Kapitel 3
Køleprocesser 69
3.1 Ettrins-kompressionskøleanlæg 69
3.1.1 Kompressionskøleanlæggets virkemåde 69
3.1.2 Kølekredsprocessen i T,s- og log p,h-diagram 74
3.2 Muligheder for forbedring af effektfaktoren 78
3.2.1 Valg af temperaturniveauer 78
3.2.2 Underkøling 79
3.2.3 Overhedning 80
3.2.4 Intern varmeveksling 82
3.3 Totrins-kompressionskøleanlæg 83
3.3.1 Åben mellemkøler (totrins-drøvling) 84
3.3.2 Lukket mellemkøler (ettrins-drøvling) 86
3.3.3 Bestemmelse af mellemtrykket, pm 89
3.4 Kaskadeanlæg 91
3.5 Economizer-anlæg 92
3.6 Køleanlæg med CO2 som kølemiddel 94
3.6.1 Ettrins-anlæg 96
3.6.2 Totrins-anlæg 97
3.6.3 De energitekniske beregninger for de viste CO2-køleanlæg 98
3.7 ORC-anlæg 99
3.8 Absorptionskøleanlæg 101
3.8.1 De grundlæggende principper 101
3.8.2 Anlæggets opbygning 103
3.8.3 Kredsprocessen for et vand-LiBr-system 103
3.8.4 Anlægstyper 104
3.8.5 Beregninger på absorptionskøleanlæg 105
3.8.6 Beregning på systemet ved en stationær driftssituation 108
3.8.7 Praktiske problemstillinger ved drift af absorptionskøleanlæg 111
3.8.8 Eksempel på driftstemperaturer i et absorptionskøleanlæg 111
3.9 Eksempler 112

Kapitel 4
Kompressionsprocessen 139
4.1 Kompressortyper 139
4.1.1 Stempelkompressorer 140
4.1.2 Skruekompressorer 144
4.1.3 Scrollkompressorer 146
4.1.4 Turbokompressorer 147
4.1.5 Drejestempelkompressorer 148
4.2 Kapacitet og volumetrisk virkningsgrad 149
4.2.1 Volumetrisk virkningsgrad for stempelkompressorer 151
4.2.2 Volumetrisk virkningsgrad for skruekompressorer 153
4.3 Effektforbrug og virkningsgrad 153
4.3.1 Kompressorens energibalance 153
4.3.2 Kompressorens teoretiske effektforbrug og isentropiske virkningsgrad 154
4.3.3 Bestemmelse af kompressorens isentropiske og volumetriske virkningsgrader 155
4.3.4 Stempelkompressorens virkelige effektforbrug 158
4.3.5 Skruekompressorens virkningsgrad 159

Kapitel 5
Rørsystemer og ventiler 161
5.1 Dimensionering af rørledninger 161
5.2 Beregning af tryktab 164
5.2.1 Tryktab i lige rørledninger 164
5.2.2 Tryktab i enkeltmodstande 166
5.3 Specielle forhold ved højdeændringer i anlæg og såkaldte risere 169
5.3.1 Højdeændringer 169
5.3.2 Risere 170
5.4 Tryktab i kølekredsprocessen 171
5.5 Software for beregning af tryktab i rørledninger 173

Kapitel 6
Kondensatorer og fordampere 177
6.1 Dimensionering af fordampere og kondensatorer 178
6.2 Fordampere 180
6.2.1 Valg af fordampere 184
6.2.2 Varmeovergang i fordampere 186
6.2.3 Fordampning, udvendig (pool evaporation) 187
6.2.4 Fordampning, indvendigt i rør 190
6.3 Kondensatorer 195
6.3.1 Varmeovergang i kondensatorer 197
6.3.2 Kondensering, udvendigt på rør 198
6.3.3 Kondensering, indvendigt i rør 199
6.4 Overslagsberegninger 204
6.4.1 Temperaturforløb 204
6.4.2 U-værdier, erfaringstal 206
6.5 Eksempler 207

Kapitel 7
Kølemidler 231
7.1 Primære kølemidler 232
7.1.1 Inddeling af kølemidler 232
7.1.2 Krævede egenskaber 233
7.1.3 Vandopløselighed 235
7.1.4 Olieopløselighed 235
7.1.5 Vigtigste kølemidler 236
7.1.6 Naturlige kølemidler 239
7.1.7 CFC/ozon-problematikken 240
7.1.8 Kølemidlernes klima- og miljøpåvirkninger 241
7.2 Sekundære kølemidler 243
7.2.1 Saltopløsninger 243
7.2.2 Glykoler 243

Kapitel 8
Instationær varmeovergang 245
8.1 Nedkøling uden temperaturgradient 248
8.2 Nedkøling med temperaturgradient 251
8.2.1 Beregning af køling af en væg eller plade med temperaturgradient ved en analytisk metode 254
8.3 Specielle forhold ved faseskift (indfrysning) 257
8.4 Eksempler 262

Kapitel 9
Styring, regulering og overvågning 269
9.1 Regulering i kølemiddelkredsen 270
9.1.1 Reguleringsudstyr 270
9.1.2 Pumpecirkulation 277
9.2 Regulering af sekundært kølemiddel til kondensatoren 278
9.2.1 Kølevandsregulering 278
9.2.2 Regulering af køleluftstrømmen 279
9.3 Temperaturregulering 279
9.4 Kapacitetsregulering af kompressorer 280
9.4.1 Motorer 280
9.4.2 Kapacitetsregulering 280
9.5 Afrimning 283
9.5.1 Luftafrimning 283
9.5.2 Elektrisk afrimning 284
9.5.3 Varmgasafrimning 284
9.5.4 Energiforbrug til afrimning 285
9.6 Sikkerhedsudstyr 285
9.6.1 Sikring mod overtryk 285
9.6.2 Sikring af olietryk 285
9.6.3 Sikring mod undertryk 286
9.7 Eksempler 286

Kapitel 10
Beregning af kuldebehov 295
10.1 Transmissionstab 296
10.2 Luftskifte 297
10.3 Døråbning 298
10.4 Nedkøling/frysning af varer 300
10.5 Gæringsvarme 301
10.6 Luftomrøring 301
10.7 Afrimning 302
10.8 Belysning 302
10.9 Personvarme 302
10.10 Energilagring 303
10.10.1 Termiske energilagre 304
10.11 Eksempler 308

Kapitel 11
Tabeller og diagrammer 315
11.1 Tabeller 315
11.2 Diagrammer 344

Vælg den indkøbsliste, skal føjes til

Vælg type

Alle priser er inkl. moms