Experimental investigation of a high efficiency electric heater and dehumidifier prototype unit

In this paper the principle of operation and preliminary laboratory measurements of a prototype of a high-efficiency electrical air heater unit is presented. Unlike conventional heaters, which apply Joule-heat formed by electrical resistance, the developed device uses thermoelectric modules for heating ambient air. Just like in case of resistance heaters, most of the heat is produced as a result of the internal ohmic resistance of the thermoelectric module (resistance heating), however, in case of appropriate air conditions our device is capable of transforming the latent heat of the air moisture into heat energy. In case of condensation mode, some of the moisture condensates on the cold side of the module while its latent heat is transferred to the hot side of the module where it heats the dried air. In this mode, the heating efficiency of the device (e.g., the ratio of the heat added to air and the consumed electricity) is over unity. Following the idea and basic equations of the operation of this device, the results of the laboratory measurements in a climate test chamber is presented

Víz közvetett párolgásán alapuló, légszárítóval szerelt kísérleti levegőhűtő rendszer kialakítása laboratóriumi vizsgálatokhoz

In this paper an experimental air conditioning system is presented which has significantly lower expected electrical energy consumption than that of the conventional compressor-operated ones in a basis of same cooling power. The cooling of the air is provided by cool hygroscopic salt solution while it is capable to dry the treated air. The salt solution is re-cooled in a heat exchanger where its heat is transferred to cooled soft water. The cooling of the soft water is provided by its evaporation into the ambient air in an evaporative chiller. Thus, the extracted heat energy of the treated air is transformed to the latent heat of the water vapour which is exhausted to the external environment. In this paper the structure of the system and the function of each part is presented. The operation and the technical implementation of the evaporative chiller is presented in detail.Jelen tanulmányban egy olyan kísérleti léghűtő- és szárító rendszert mutatunk be, amely az elterjedt kompresszoros klímaberendezéstől várhatóan jóval alacsonyabb villamosenergia-igénnyel rendelkezik azonos hűtési teljesítmény esetén. A levegő hűtését olyan alacsony hőmérsékletű vizes sóoldat biztosítja, amely higroszkópos tulajdonsága révén a hűtéssel együtt a hűtött levegő abszolút páratartalmát is csökkenti. Az alacsony hőmérsékletű hűtő/szárító közeg előállításáért egy hőcserélő felel, amelyben a sóoldat a hőenergiáját hűtött lágyvíznek adja át. A lágyvíz hűtése egy evaporatív hűtőberendezésben, a lágyvíz külső környezetbe történő párologtatásával valósul meg. Így tehát a hűtendő levegőből elvont hő a vízpárában tárolt látens hővel a környezetbe távozik. A dolgozatban bemutatásra kerül a rendszer felépítése, továbbá az egyes rendszerelemek szerepe is. Részletesen kitérünk a hűtött vizet előállító evaporatív hűtőberendezés működésére, s annak fizikai megvalósítására is

Új típusú, turbulencia-generáló aktív rács laboratóriumi vizsgálata állandó hőmérsékletű légsebességmérő technika alkalmazásáva

Jelen dolgozat egy új típusú aktív turbulenciagenerátor kísérleti mérésével és az eredmények kiértékelésével foglalkozik. Egy kisméretű nyomott rendszerű nyitott típusú szélcsatornába lett beépítve a rugalmas fémszalagokból elkészített aktív rács, ahol a szalagok a légáramlás hatására periodikus mozgást végeznek. A mozgó határrétegről leváló örvények magas turbulenciájú áramlást hoznak létre, így az áramlási paraméterek, például a pillanatnyi sebességértékek gyorsan változnak. A kialakult turbulens áramlás vizsgálatához, annak előnyös tulajdonságai miatt (magas mintavételezési frekvencia, magas jel/zaj arány) az állandó hőmérsékletű légsebességmérő technikát (CTA) alkalmaztuk. Többek között meghatároztuk a turbulencia-intenzitást és az egydimenziós energiaspektrumot is

Experimental investigation of a high efficiency electric heater and dehumidifier prototype unit

In this paper the principle of operation and preliminary laboratory measurements of a prototype of a high-efficiency electrical air heater unit is presented. Unlike conventional heaters, which apply Joule-heat formed by electrical resistance, the developed device uses thermoelectric modules for heating ambient air. Just like in case of resistance heaters, most of the heat is produced as a result of the internal ohmic resistance of the thermoelectric module (resistance heating), however, in case of appropriate air conditions our device is capable of transforming the latent heat of the air moisture into heat energy. In case of condensation mode, some of the moisture condensates on the cold side of the module while its latent heat is transferred to the hot side of the module where it heats the dried air. In this mode, the heating efficiency of the device (e.g., the ratio of the heat added to air and the consumed electricity) is over unity. Following the idea and basic equations of the operation of this device, the results of the laboratory measurements in a climate test chamber is presented

Aktív rács keltette turbulencia jellemzőinek meghatározása hődrótos adatok alapján

Absztrakt: Jelen tanulmányban a közel izotróp, homogén rács-turbulencia turbulens paramétereinek meghatározásra szolgáló összefüggéseket mutatjuk be. Szélcsatornákba beépített turbulencia generáló rácsokat alkalmaznak azért, hogy közel izotróp, homogén, elhaló turbulenciát hozzanak létre. Az ilyen áramlások segítségével olyan mérések végezhetők, amelyeknél elvárt követelmény a meghatározott turbulens paraméterekkel bíró áramlás. Ebből adódóan elsőként az így előállítható turbulencia feltérképezése szükséges. E célból az állandó hőmérsékletű légsebességmérő technikát alkalmaztuk. Az általunk fejlesztett aktív rács után az így kimért pillanatnyi sebesség-értékeket a MATLAB® programban írt script segítségével dolgoztuk fel. A script segítségével többek között a következő mennyiségeket határozhattuk meg: egy- és háromdimenziós turbulencia intenzitás, turbulens kinetikus energia, izotrópia-arány, integrál hosszskála, turbulens energiaspektrum, disszipációs ráta, Kolmogorov-skálák, Taylor-mikroskála, Turbulencia-Reynolds szám, Taylor-Reynolds-szám. Ezek kiszámítási módja mellett a fejlesztett aktív rács különböző beállításai esetén mért alapáramlás irányú energiaspektrumokat is bemutatjuk. Abstract: This paper deals with the determination of several turbulence quantities in case of nearly isotropic, homogeneous grid turbulence. Grids placed in wind tunnels upstream of the test section are used to produce flow with roughly isotropic and homogeneous, decaying turbulence. Such flows then can be applied for measurements which demand flow with predetermined turbulent properties. Therefore first, the characterization of the achievable turbulence has to be carried out. For this purpose, the so-called constant-temperature anemometry was applied. The time series of instantaneous velocity-component samples downstream of a novel type active grid were processed in MATLAB® script made by us for this purpose. By means of the script, the following turbulent properties can be derived: turbulence intensity in one and three dimensions, turbulence kinetic energy, isotropy ratio, integral time-scale, turbulence energy spectra, dissipation rate of turbulent kinetic energy, Kolmogorov microscales, Taylor microscale, Turbulence Reynolds number, Taylor-Reynolds number. The longitudinal energy spectra at different setups of our novel active grid is presented, as well

Aktív rács keltette turbulencia jellemzőinek meghatározása hődrótos adatok alapján

This paper deals with the determination of several turbulence quantities in case of nearly isotropic, homogeneous grid turbulence. Grids placed in wind tunnels upstream of the test section are used to produce flow with roughly isotropic and homogeneous, decaying turbulence. Such flows then can be applied for measurements which demand flow with predetermined turbulent properties. Therefore first, the characterization of the achievable turbulence has to be carried out. For this purpose, the so-called constant-temperature anemometry was applied. The time series of instantaneous velocity-component samples downstream of a novel type active grid were processed in MATLAB® script made by us for this purpose. By means of the script, the following turbulent properties can be derived: turbulence intensity in one and three dimensions, turbulence kinetic energy, isotropy ratio, integral time-scale, turbulence energy spectra, dissipation rate of turbulent kinetic energy, Kolmogorov microscales, Taylor microscale, Turbulence Reynolds number, Taylor-Reynolds number. The longitudinal energy spectra at different setups of our novel active grid is presented, as well.Jelen tanulmányban a közel izotróp, homogén rács-turbulencia turbulens paramétereinek meghatározásra szolgáló összefüggéseket mutatjuk be. Szélcsatornákba beépített turbulencia generáló rácsokat alkalmaznak azért, hogy közel izotróp, homogén, elhaló turbulenciát hozzanak létre. Az ilyen áramlások segítségével olyan mérések végezhetők, amelyeknél elvárt követelmény a meghatározott turbulens paraméterekkel bíró áramlás. Ebből adódóan elsőként az így előállítható turbulencia feltérképezése szükséges. E célból az állandó hőmérsékletű légsebességmérő technikát alkalmaztuk. Az általunk fejlesztett aktív rács után az így kimért pillanatnyi sebesség-értékeket a MATLAB® programban írt script segítségével dolgoztuk fel. A script segítségével többek között a következő mennyiségeket határozhattuk meg: egy- és háromdimenziós turbulencia intenzitás, turbulens kinetikus energia, izotrópia-arány, integrál hosszskála, turbulens energiaspektrum, disszipációs ráta, Kolmogorov-skálák, Taylor-mikroskála, Turbulencia-Reynolds szám, Taylor-Reynolds-szám. Ezek kiszámítási módja mellett a fejlesztett aktív rács különböző beállításai esetén mért alapáramlás irányú energiaspektrumokat is bemutatjuk.&nbsp

Forgásszimmetrikus szabad levegősugár turbulens jellemzőinek kísérleti és numerikus vizsgálata

A szakirodalomban vizsgált szabad folyadék- és gázsugarak a legkülönfélébb átmérőjű, kialakítású és geometriai helyzetű fúvókákon érkeznek a szabadba. A kiömlési keresztmetszetre jellemző Reynolds szám is igen különböző. Amiben a közlemények megegyeznek, az az, hogy a szabad sugár áramlási jellemzőit, úgy, mint a sebességeloszlást és a turbulenciát jellemző mennyiségeket dimenziótlanítva, hasonlósági tulajdonságokat mutatnak ki. Jelen dolgozatban megvizsgáljuk, hogy e hasonlóságok igazak-e egy speciális fúvóka esetén, ahol három irányból érkező levegősugár egy keverőtérben egyesül és így hagyja el a fúvókát. A vizsgálatok párhuzamosan folytak laboratóriumi sebességmérésekkel (Constant Temperature Anemometry, CTA) és numerikus szimulációval (ANSYS-FLUENT). A mérési és a számítási eredményeket összevetettük és kellő egyezést találtunk. Továbbá eredményeinket összehasonlítottuk a szakirodalomban található, más fúvókákra és más körülmények között végzett mérések eredményeivel. Abstract: Axisymmetric liquid and gas jets have been investigated in the literature issuing from nozzles of different diameters and different geometry. Reynolds numbers (calculated from the parameters at the exit of the nozzle) are also usually very different. What is common in these papers is that the dimensionless velocity distributions and turbulence properties in the axisymmetric jet show self-similar features some distance downstream of the nozzle. In this paper, we investigate whether these self-similar features are held for a special nozzle where three jets of different directions are merged and mixed in a chamber before leaving the nozzle. Experimental velocity measurements (by constant temperature anemometry, CTA) and numerical simulations (by ANSYS Fluent) were carried out simultaneously. Computational and experimental results showed satisfactory agreement. Our results also compared reasonably well with those in the literature, considering that they are based on different nozzles and different flow conditions

Forgásszimmetrikus szabad levegősugár turbulens jellemzőinek kísérleti és numerikus vizsgálata

Axisymmetric liquid and gas jets have been investigated in the literature issuing from nozzles of different diameters and different geometry. Reynolds numbers (calculated from the parameters at the exit of the nozzle) are also usually very different. What is common in these papers is that the dimensionless velocity distributions and turbulence properties in the axisymmetric jet show self-similar features some distance downstream of the nozzle. In this paper, we investigate whether these self-similar features are held for a special nozzle where three jets of different directions are merged and mixed in a chamber before leaving the nozzle. Experimental velocity measurements (by constant temperature anemometry, CTA) and numerical simulations (by ANSYS Fluent) were carried out simultaneously. Computational and experimental results showed satisfactory agreement. Our results also compared reasonably well with those in the literature, considering that they are based on different nozzles and different flow conditions.A szakirodalomban vizsgált szabad folyadék- és gázsugarak a legkülönfélébb átmérőjű, kialakítású és geometriai helyzetű fúvókákon érkeznek a szabadba. A kiömlési keresztmetszetre jellemző Reynolds szám is igen különböző. Amiben a közlemények megegyeznek, az az, hogy a szabad sugár áramlási jellemzőit, úgy, mint a sebességeloszlást és a turbulenciát jellemző mennyiségeket dimenziótlanítva, hasonlósági tulajdonságokat mutatnak ki. Jelen dolgozatban megvizsgáljuk, hogy e hasonlóságok igazak-e egy speciális fúvóka esetén, ahol három irányból érkező levegősugár egy keverőtérben egyesül és így hagyja el a fúvókát. A vizsgálatok párhuzamosan folytak laboratóriumi sebességmérésekkel (Constant Temperature Anemometry, CTA) és numerikus szimulációval (ANSYS-FLUENT). A mérési és a számítási eredményeket összevetettük és kellő egyezést találtunk. Továbbá eredményeinket összehasonlítottuk a szakirodalomban található, más fúvókákra és más körülmények között végzett mérések eredményeivel