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04370.88 Wärmepumpe, Kompressorprinzip

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R
Wärmepumpe, Kompressorprinzip
04370.88
PHYWE Systeme GmbH & Co. KG
Robert-Bosch-Breite 10
D-37079 Göttingen
Telefon
8
4
+49 (0) 551 604-0
Fax
+49 (0) 551 604-107
E-Mail
info@phywe.de
Internet
www.phywe.de
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Das Gerät entspricht
den zutreffenden
EG-Rahmenrichtlinien.
1
Betriebsanleitung
Abb. 1: Wärmepumpe, Kompressorprinzip 04370.88.
1
SICHERHEITSHINWEISE
Zum Lieferumfang gehören zwei isolierte Wasserbehälter zur
Bestimmung der aufgenommenen bzw. abgegebenen Energie.
• Vor Inbetriebnahme des Gerätes ist die Betriebsanleitung
sorgfältig und vollständig zu lesen. Sie schützen sich und
vermeiden Schäden an Ihrem Gerät.
3 FUNKTIONS- UND BEDIENELEMENTE
Zur Verdeutlichung des Kreisprozesses sind verschiedene
Bauteile in ein Schaubild auf der Frontplatte integriert und
Leitungen dort farblich gekennzeichnet.
• Achten Sie darauf, dass die auf dem Typenschild des
Gerätes angegebene Netzspannung mit der Ihres Stromnetzes übereinstimmt.
1
Der Kompressor verdichtet das gasförmige Arbeitsmittel,
die dazu benötigte Energie wird in Form von elektrischer
Energie Qe zugeführt. Durch die Kompression werden
Druck und Temperatur des Arbeitsmittels erhöht. Die
zum Kompressor führende Leitung ist deshalb gepunktet
und blau (gasförmig und kalt), die vom Kompressor wegführende Leitung gepunktet und rot (gasförmig und
warm) gekennzeichnet.
2
Auf der Seite des Kondensators wird vom Arbeitsmittel
Wärmeenergie Qw an die Umgebung abgegeben. Dabei
wird der größte Teil dieser Energie durch Verflüssigen
des Arbeitsmittels frei und nur ein geringer Teil durch
Abkühlen des Arbeitsmittels. Die Temperatur vor und hinter dem Kondensator kann an zwei Messstellen überprüft werden. Die Leitung hinter dem Kondensator ist
durchgehend rot (flüssig und warm) gekennzeichnet.
3
Im Schauglas hinter dem Kondensator erkennt man
während des Betriebs der Wärmepumpe flüssiges
Arbeitsmittel und darin einige Gasblasen. Der Zustand
kann sich verändern.
4
Das Manometer zeigt den Überdruck des Arbeitsmittels
auf der Kondensatorseite in bar an. Zum Vergleich mit
• Das Gerät ist so aufzustellen, dass Netzschalter bzw.
Gerätestecker frei zugänglich sind.
• Achten Sie darauf, dass keine Flüssigkeiten in das Gerät
gelangen.
• Das Gerät ist nur zum Betrieb in trockenen Räumen, die
kein Explosionsrisiko aufweisen, vorgesehen.
• Das Gerät nicht in Betrieb nehmen, wenn Beschädigungen
am Gerät oder Netzkabel sichtbar sind.
• Verwenden Sie das Gerät nur für den dafür vorgesehenen
Zweck.
2 ZWECK UND BESCHREIBUNG
Eine Wärmepumpe entzieht einer Umgebung mit niedriger
Temperatur Energie und führt diese einer Umgebung mit
höherer Temperatur zu. Die dazu erforderliche Arbeit wird
von einem Kompressor aufgebracht.
Die Wärmepumpe 04370.88 ist ein Demonstrationsmodell
mit symmetrischem Aufbau, um darzustellen, dass Kühlschrank und Wärmepumpe nach demselben Prinzip arbeiten. Druck und Temperatur des Arbeitsmittels können gemessen und sein Zustand in Schaugläsern beobachtet werden.
04370.88/2106
1
den in Tabelle 1 angegebenen Absolutdrucken ist jeweils
der Luftdruck von ca. 1 bar zu addieren (1 bar = 105 Pa).
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6
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werden.
Die Wärmetauscher sollten gelegentlich vom Kalkbelag befreit werden, dazu eignet sich verdünnte Essigsäure (ca.
5%ig).
Durch das Drosselventil strömt das Arbeitsmittel aus
dem Bereich mit hohem Druck in den Bereich mit niedrigem Druck und kühlt sich dabei ab. Die Leitung hinter
dem Drosselventil ist durchgehend blau (kalt und flüssig)
gekennzeichnet.
5 BETRIEBSHINWEISE
Das vorliegende Qualitätsgerät erfüllt die technischen
Anforderungen, die in den aktuellen Richtlinien der Europäischen Gemeinschaft zusammengefasst sind. Die Produkteigenschaften berechtigen zur CE-Kennzeichnung.
Der Betrieb dieses Gerätes ist nur unter fachkundiger Aufsicht in Forschungs-, Lehr- und Ausbildungsstätten (Schulen,
Universitäten, Instituten und Laboratorien) erlaubt.
Auf der Seite des Verdampfers nimmt das Arbeitsmittel
Wärmeenergie Qk aus der Umgebung auf. Dabei wird
der größte Teil dieser Energie zum Verdampfen des
Arbeitsmittels benötigt und nur ein geringer Teil zum
Erwärmen des Arbeitsmittels. Die Temperatur vor und
hinter dem Verdampfer kann an zwei Messstellen überprüft werden. Ein Temperatursensor, der direkt an den
Wendeln des Verdampfers angebracht ist, steuert das
Drosselventil, da nur dampfförmiges Arbeitsmittel in den
Kompressor gelangen darf.
Im Schauglas hinter dem Verdampfer erkennt man
während des Betriebs der Wärmepumpe gasförmiges
Arbeitsmittel oder gerade noch verdampfendes flüssiges
Arbeitsmittel. Der Zustand kann sich verändern.
Das Manometer zeigt den Überdruck des Arbeitsmittels
auf der Verdampferseite in bar an. Zum Vergleich mit den
in Tabelle 1 angegebenen Absolutdrucken ist jeweils der
Luftdruck von ca. 1 bar zu addieren (1 bar = 105 Pa).
16630.21
Handbook Labority Experiments Physics
Experiment P2360200 Heat pump
16502.32
7 MATERIAL
Wärmepumpe, Kompressionsprinzip
04370.88
zur Temperaturmessung:
Thermometer -10°C...+100°C
(bis zu 6x) 38056.00
oder
Digitales Temperaturmessgerät 4-2
13617.93
Temperatur-Tauchsonde Pt100
(bis zu 4x) 11759.01
Wärmeleitpaste, 50 g
03747.00
zur Messung der Kompressorleistung:
Arbeits- und Leistungsmessgerät
13715.93
Nicht für die Erklärung der Arbeitsweise der Wärmepumpe
wichtig, wohl aber für ein einwandfreies Funktionieren, sind
noch einige Bauteile, die nach Entfernen der mit 4 Rändelschrauben befestigten Rückseite sichtbar werden:
— ein Sammler mit Arbeitsmittelvorrat zum Ausgleich von
Verlusten
— ein Trockner, der das Arbeitsmittel von eventuellen Wasserresten befreit
— ein Hoch- und Niederdruckpressostat zum Schutz der
Wärmepumpe vor Überhitzen bzw. Unterkühlen. Der
Pressostat schaltet den Kompressor bei Über- bzw.
Unterschreiten eines bestimmten, werksseitig eingestellten Drucks vorübergehend ab.
8 TECHNISCHE DATEN
Arbeitsmittel
Hubvolumen
Drehzahl
Leistungsziffer ε
Wirkungsgrad η
Anschlussspannung
(+6%/-10%)
Netzfrequenz
Leistungsaufnahme
Gehäusemaße (mm)
Masse
4 HANDHABUNG
Die Wärmepumpe wird mit ihrer festen Anschlussleitung an
das Wechselstromnetz angeschlossen; der Netzschalter befindet sich seitlich am Gehäuse.
Achtung! Nach Anlieferung oder größerem Transport des
Gerätes ist zum Schutz des Kompressors mit der Inbetriebnahme etwa 1 Stunde zu warten, da die Verteilung des
Arbeitsmittels im System durch Rütteln oder nicht aufrechte
Lage gestört sein kann.
Verdampfer und Kondensator werden zur Versuchsdurchführung in die isolierten Wasserbehälter eingesetzt. Hierfür
ist das Gerät anzuheben oder so zu verschieben, dass die
Wärmetauscher nacheinander über die Tischkante ragen und
die Behälter untergeschoben werden können.
Im unteren Teil der Wasserbehälter befinden sich Entleerungshähne. Zur Bestimmung der Energiebilanz muss eine
abgewogene Masse Wasser in die Behälter gefüllt werden.
In die Temperaturmessstellen sind die vorgesehenen Temperaturfühler unter Verwendung von etwas Wärmeleitpaste einzusetzen. Eine zusätzliche Halterung ist nicht erforderlich.
Auch die Temperatur der Wasserbehälter sollte gemessen
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6 LITERATURHINWEIS
Versuchsthemen Energie,
Physik Demoversuche, Sonnenenergie,
Teil 2, Wärmepumpe,
2
R134a
Tetrafluorethan CH2FCF3
5,08 cm3
1450 min-1
ca. 2,2
ca. 80%
siehe Typenschild
50 Hz
ca. 120 VA
750 x 350 x 630
34 kg
9 DATEN DES ARBEITSMITTELS R134a
Spez. Wärmekapazität (flüssig, 25°C)
1,4189 J/gK
Spez. Wärmekapazität (gasförmig, 25°C)
0,8323 J/gK
Spez. Verdampfungswärme (25°C)
177,33 J/g
Tabelle
T
p
V
h´
h´´
T
10 GARANTIEHINWEIS
Für das von uns gelieferte Gerät übernehmen wir innerhalb
der EU eine Garantie von 24 Monaten, außerhalb der EU von
12 Monaten; sie umfasst nicht den natürlichen Verschleiß
sowie Mängel, die durch unsachgemäße Behandlung entstehen.
Der Hersteller kann nur dann als verantwortlich für Funktion
und sicherheitstechnische Eigenschaften des Gerätes
betrachtet werden, wenn Instandhaltung, Instandsetzung und
Änderungen daran von ihm selbst oder durch von ihm ausdrücklich hierfür ermächtigte Stellen ausgeführt werden.
1:
: Temperatur
: Druck (absolut)
: spez. Volumen von gesättigtem Dampf
: spez. Enthalpie der Flüssigkeit
: spez. Enthalpie des Dampfes
p
V
h´
°C
MPa
m3/kg
kJ/kg
kJ/kg
-30
-20
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
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16
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30
32
34
36
38
40
42
44
46
48
50
60
70
0.08436
0.13268
0.20052
0.21684
0.23418
0.25257
0.27206
0.29269
0.31450
0.33755
0.36186
0.38749
0.41449
0.44289
0.47276
0.50413
0.53706
0.57159
0.60777
0.64566
0.68531
0.72676
0.77008
0.81530
0.86250
0.91172
0.96301
1.0165
1.0721
1.1300
1.1901
1.2527
1.3177
1.6815
2.1165
0.22596
0.14744
0.09963
0.09246
0.08591
0.07991
0.07440
0.06935
0.06470
0.06042
0.05648
0.05238
0.04948
0.04636
0.04348
0.04081
0.03833
0.03603
0.03388
0.03189
0.03003
0.02829
0.02667
0.02516
0.02374
0.02241
0.02116
0.01999
0.01890
0.01786
0.01689
0.01598
0.01511
0.01146
0.00867
161.10
173.82
186.78
189.40
192.03
194.68
197.33
200.00
202.68
205.37
208.08
210.80
213.53
216.27
219.03
221.80
224.59
227.40
230.21
233.05
235.90
238.77
241.65
244.55
247.47
250.41
253.37
256.35
259.35
262.38
265.42
268.49
271.59
287.49
304.29
380.45
386.66
392.75
393.95
395.15
396.33
397.51
398.68
399.84
401.00
402.14
403.27
404.40
405.51
406.61
407.70
408.78
409.84
410.89
411.93
412.95
413.95
414.94
415.90
416.85
417.78
418.69
419.58
420.44
421.28
422.09
422.88
423.63
426.86
428.89
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h´´
11 ENTSORGUNG
Die Verpackung besteht überwiegend aus umweltverträglichen Materialien, die den örtlichen Recyclingstellen zugeführt werden sollten.
Dieses Produkt gehört nicht in die normale
Müllentsorgung (Hausmüll).
Soll dieses Gerät entsorgt werden, so senden
Sie es bitte zur fachgerechten Entsorgung an
unten stehende Adresse.
PHYWE Systeme GmbH & Co. KG
Abteilung Kundendienst
Robert-Bosch-Breite 10
D-37079 Göttingen
Phone +49 (0) 551 604-274
Fax
+49 (0) 551 604-246
3
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