Λύσεις — Κεφάλαιο 15 · Ψυκτικές ΚΑΙ Θερμικές εγκαταστάσεις (σελ. 447) – ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ Β ΕΠΑΛ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ Β’ ΕΠΑΛ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ Β ΕΠΑΛ – ΛΥΣΕΙΣ – ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Ασκήσεων Σχολικού Βιβλίου Λύσεις — Κεφάλαιο 15 · Ψυκτικές ΚΑΙ Θερμικές εγκαταστάσεις (σελ. 447) – ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ Β ΕΠΑΛ

Λύσεις — Κεφάλαιο 15 · Ψυκτικές ΚΑΙ Θερμικές εγκαταστάσεις (σελ. 447)

Απαντήσεις στις ερωτήσεις Αξιολόγησης του βιβλίου.

Ψυκτικές εγκαταστάσεις

Ερώτηση: 1. Ποιο σκοπό εξυπηρετούν οι ψυκτικές εγκαταστάσεις; 2. Ποιες είναι οι βασικές αρχές της ψύξης; 3. Ποια είναι τα κύρια μέρη μιας ψυκτικής εγκατάστασης; 4. Περιγράψτε τα στάδια ενός ολοκληρωμένου ψυκτικού κύκλου. 5. Σχεδιάστε διαγραμματικά τον κύκλο ψύξης και εξηγήστε τη λειτουργία του. Επαναλάβατε την εξήγηση της λειτουργίας του στο εργαστήριο ψύξης.

Απάντηση:

1. Σκοπός: η μείωση της θερμοκρασίας ενός κλειστού χώρου ή σώματος με αφαίρεση θερμότητας και η διατήρησή της σε επίπεδα χαμηλότερα από τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος (π.χ. ψύξη και κατάψυξη τροφών).
2. Βασικές αρχές: τα υγρά απορροφούν θερμότητα όταν εξατμίζονται (θερμοκρασία εξάτμισης, που εξαρτάται από το είδος και την πίεση)· η θερμότητα αυτή λέγεται λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης· τα αέρια αποβάλλουν θερμότητα όταν συμπυκνώνονται (θερμοκρασία συμπύκνωσης)· η θερμότητα αυτή λέγεται λανθάνουσα θερμότητα συμπύκνωσης· η θερμότητα ρέει πάντοτε από σώμα υψηλής σε σώμα χαμηλότερης θερμοκρασίας· στους εξατμιστές και συμπυκνωτές χρησιμοποιούνται μέταλλα με πολύ καλό συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας· το ψυκτικό ρευστό παραλαμβάνει τη θερμότητα από τον ψυχόμενο χώρο και την απορρίπτει στο περιβάλλον.
3. Κύρια μέρη: ο συμπιεστής· ο συμπυκνωτής· η εκτονωτική βαλβίδα· ο εξατμιστής (στοιχείο ατμοποίησης)· οι σωληνώσεις που τα συνδέουν· βοηθητικά εξαρτήματα (συλλέκτης υγρού, εναλλάκτης θερμότητας) και εξαρτήματα αυτόματου ελέγχου (θερμοστάτες, ρυθμιστές πίεσης, χρονοδιακόπτες, μανόμετρα υψηλής και χαμηλής πίεσης).
4. Στάδια: 1) ατμοποίηση — το ψυκτικό υγρό στον εξατμιστή απορροφά θερμότητα από τον ψυχόμενο χώρο και εξατμίζεται· 2) συμπίεση — το υπέρθερμο αέριο μέσω της γραμμής αναρρόφησης μπαίνει στον συμπιεστή, όπου αυξάνονται η πίεση και η θερμοκρασία του· 3) συμπύκνωση — από τη βαλβίδα κατάθλιψης, μέσω της γραμμής κατάθλιψης, πηγαίνει στον συμπυκνωτή, όπου αποβάλλει θερμότητα στο μέσο συμπύκνωσης (αέρα, νερό ή και τα δύο) και υγροποιείται· 4) εκτόνωση — το υγρό υψηλής πίεσης περνά από την εκτονωτική βαλβίδα, όπου πέφτουν η πίεση και η θερμοκρασία του στα επίπεδα του εξατμιστή.
5. Διάγραμμα κύκλου (σχ. 15.2α): εξατμιστής → (γραμμή αναρρόφησης) → συμπιεστής → (γραμμή κατάθλιψης) → συμπυκνωτής → εκτονωτική βαλβίδα → εξατμιστής. Η πλευρά από τον συμπιεστή έως την εκτονωτική βαλβίδα είναι η πλευρά υψηλής πίεσης και η πλευρά από την εκτονωτική βαλβίδα έως τον συμπιεστή η πλευρά χαμηλής πίεσης. Η επιθυμητή θερμοκρασία ρυθμίζεται από τον ρυθμιστή χαμηλής πίεσης (ή, στα οικιακά ψυγεία, από τον θερμοστάτη), που σταματά και ξεκινά τον συμπιεστή. Η εξήγηση επαναλαμβάνεται πρακτικά στο εργαστήριο ψύξης (αναγνώριση εξαρτημάτων, μέτρηση πιέσεων στα μανόμετρα υψηλής-χαμηλής και θερμοκρασίας στον εξατμιστή).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Μείωση της θερμοκρασίας κλειστού χώρου· εξάτμιση απορροφά και συμπύκνωση αποβάλλει λανθάνουσα θερμότητα, η θερμότητα ρέει από θερμό σε ψυχρό· συμπιεστής, συμπυκνωτής, εκτονωτική βαλβίδα, εξατμιστής, σωληνώσεις, βοηθητικά/αυτοματισμοί· ατμοποίηση-συμπίεση-συμπύκνωση-εκτόνωση σε κλειστό κύκλωμα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κριτήριο: τα τέσσερα στάδια με τη σειρά του βιβλίου (ατμοποίηση, συμπίεση, συμπύκνωση, εκτόνωση).
Κριτήριο: για το ερώτημα 5 αρκεί σωστό διάγραμμα ροής των τεσσάρων στοιχείων με τις πλευρές υψηλής και χαμηλής πίεσης.

Θερμικές εγκαταστάσεις

Ερώτηση: 6. Ποιο σκοπό εξυπηρετούν οι θερμικές εγκαταστάσεις; 7. Ποια είναι τα βασικά μέρη μιας εγκατάστασης θέρμανσης με φορέα θερμικής ενέργειας το νερό; 8. Περιγράψτε, σε γενικές γραμμές, τη λειτουργία μιας τυπικής εγκατάστασης κεντρικής θέρμανσης («καλοριφέρ»).

Απάντηση:

6. Σκοπός: η προσθήκη θερμικής ενέργειας σε κάθε κλειστό χώρο, του οποίου τη θερμοκρασία επιθυμούμε να ανυψώσουμε πάνω από τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος (θέρμανση χώρων όπου οι άνθρωποι ζουν και εργάζονται).
7. Βασικά μέρη: 1) σύστημα παροχής θερμότητας στο νερό (καύσιμο - καυστήρας - λέβητας)· 2) σύστημα μεταφοράς του θερμού νερού στους χώρους (κυκλοφορητής - σωληνώσεις)· 3) σύστημα απόδοσης της θερμότητας (θερμαντικά σώματα)· 4) εξαρτήματα και διατάξεις ελέγχου και ασφαλείας.
8. Λειτουργία: στο λεβητοστάσιο βρίσκονται ο λέβητας και τα υπόλοιπα μηχανήματα (κλειστό δοχείο διαστολής, αυτόματος πλήρωσης, κυκλοφορητής, μανόμετρα, θερμόμετρα κ.λπ.). Ο καυστήρας κάνει την έναυση, αναμιγνύει αέρα-καύσιμο και εκτοξεύει το μίγμα στον λέβητα, όπου η καύση θερμαίνει το νερό στους αυλούς. Ο κυκλοφορητής στέλνει το θερμό νερό μέσω των σωλήνων προσαγωγής στα θερμαντικά σώματα, που αποδίδουν θερμότητα στον χώρο, και το νερό επιστρέφει μέσω του σωλήνα επιστροφής στον λέβητα. Η μεταφορά γίνεται με δισωλήνιο (όλα τα σώματα με νερό ίδιας θερμοκρασίας) ή μονοσωλήνιο σύστημα (σώματα εν σειρά, διαφορετική θερμοκρασία ανά σώμα).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ανύψωση της θερμοκρασίας κλειστού χώρου· σύστημα παροχής θερμότητας (καυστήρας-λέβητας), μεταφοράς (κυκλοφορητής-σωλήνες), απόδοσης (σώματα), έλεγχος/ασφάλεια· κλειστό κύκλωμα λέβητας → προσαγωγή → σώματα → επιστροφή.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κριτήριο: τα τέσσερα βασικά μέρη με την ομαδοποίηση του βιβλίου.

Αντλίες θερμότητας, ηλιακοί θερμοσίφωνες ΚΑΙ προδιαγραφές

Ερώτηση: 9. Τι γνωρίζετε για τις αντλίες θερμότητας; 10. Τι γνωρίζετε για τους ηλιακούς θερμοσίφωνες; 11. Ποιες προδιαγραφές πρέπει να πληρούν οι ψυκτικές και οι θερμικές εγκαταστάσεις;

Απάντηση:

9. Αντλία θερμότητας: συσκευή κλιματισμού για κατοικίες και χώρους εργασίας· χρησιμοποιείται για ψύξη-δροσισμό το καλοκαίρι και, με αντιστροφή του κύκλου ψύξης, για θέρμανση τον χειμώνα. Αντλεί θερμότητα από χώρους χαμηλής θερμοκρασίας και την αποδίδει σε χώρους υψηλής, δαπανώντας μηχανικό έργο (γι’ αυτό λέγεται «αντλία»: μεταφέρει θερμότητα αντίθετα από τη φυσική ροή). Αποτελείται από συμπιεστή, συμπυκνωτή με ανεμιστήρα, εξατμιστή με ανεμιστήρα, σύστημα ελέγχου, στραγγαλιστική βαλβίδα και μηχανισμό αντιστροφής του κύκλου· χωρίζεται σε εσωτερική και εξωτερική μονάδα.
10. Ηλιακοί θερμοσίφωνες: επίπεδοι ηλιακοί συλλέκτες σε συνδυασμό με δεξαμενή αποθήκευσης (boiler), κυρίως για θερμό νερό οικιακής χρήσης. Το boiler συνδέεται με το δίκτυο νερού και έχει διατάξεις φυσικής ή εξαναγκασμένης κυκλοφορίας και αυτοματισμούς· σε δυσμενείς καιρικές συνθήκες χρησιμοποιείται βοηθητική πηγή (συνήθως ηλεκτρική αντίσταση). Τύποι: α) ανοικτού κυκλώματος, όπου το νερό χρήσης κυκλοφορεί στον συλλέκτη και θερμαίνεται άμεσα· β) κλειστού κυκλώματος, όπου θερμαίνεται έμμεσα μέσω εναλλάκτη θερμότητας στο boiler.
11. Προδιαγραφές: ασφάλεια (τήρηση όλων των κανόνων ασφαλείας, ακόμη και πρόσθετα μέτρα)· επάρκεια (αποτελεσματική και λειτουργική εγκατάσταση)· αξιοπιστία (ελάχιστες βλάβες, έτοιμη να λειτουργήσει)· οικονομία (ισορροπία κόστους κτήσης και λειτουργίας)· οικολογική αποδοχή (μείωση κατανάλωσης καυσίμων και ρύπανσης).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Αντλία θερμότητας: ψύξη το καλοκαίρι και θέρμανση τον χειμώνα με αντιστροφή του κύκλου· ηλιακοί θερμοσίφωνες: συλλέκτες με boiler, ανοικτού ή κλειστού κυκλώματος· προδιαγραφές: ασφάλεια, επάρκεια, αξιοπιστία, οικονομία, οικολογική αποδοχή.

Κριτήρια αξιολόγησης: