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

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

Hőszivattyús fűtő és páramentesítő készülék tervezése

Számos lakóingatlanban, azokon belül is főként a fürdőszobákban alkalmaznak – akár kiegészítő jelleggel – elektromos fűtőegységeket. Ezek jellemzően igen magas hatásfokkal üzemelnek, hiszen a legtöbb esetben az elektromos áramot Joule-hővé alakítják át villamos ellenállás segítségével. Mivel a fürdőszoba levegőjének páratartalma jellemzően magas értékeket is elérhet annak használata közben, ezért célszerű lenne egy olyan fűtőkészüléket alkalmazni, amely nem csupán a levegő hőmérsékletét növeli, hanem egyúttal annak abszolút páratartalmát is csökkenti. Amennyiben egy hőszivattyút alkalmazunk fűtési célra úgy, hogy annak mind a hőfelvevő, mind pedig a hőleadó egysége ugyanazon légtérben található, úgy a hőelvonás helyszínén kialakuló – az adott légállapothoz tartozó – harmatpont alatti hőmérsékletű felületen kondenzáció jön létre, tehát a levegő páratartalmának egy része kicsapódik. Ezzel egyrészt csökkenthető a levegő abszolút páratartalma (amely higiéniás szempontok miatt is célszerű), továbbá a kondenzációkor felszabaduló látens-hő következtében pedig akár jelentős hőtöbblet jelenhet meg a hőleadó oldalon, ezzel 100%-os érték felé növelve a fűtési hatásfokot. Egy ilyen elven üzemelő hőszivattyús fűtőkészülékprototípus felépítését és működését ismertetjük jelen tanulmányban, kitérve a jellemző klímatechnikai paraméterekre, összefüggésekre, a tervezéshez elvégzett számításokra. Abstract: Many residential building use electrical heaters mainly in bathrooms, even as a supplement heating device. These devices typically operate at very high efficiency, since in most cases, electrical current is converted into Joule-heat by means of electrical resistances. The humidity of the air in bathrooms is often very high. Therefore, it would be useful to apply such heating devices, which not only increase the temperature of the air, but also reduces the absolute humidity of it. If a heat pump is used for heating purposes where both the heat absorber and the heat exchanger are placed in the same airspace, condensation occurs at a temperature below the dew point of the given air condition at the point of heat extraction thus some of the humidity precipitates. Along with this the absolute humidity of the air can be reduced (which is also recommended for hygiene reasons). Furthermore, due to the latent heat released during the condensation a significant excess of heat appears on the heat exchanger, increasing the heating efficiency over 100%. The design and operation of a heat pump heater operating on such a principle is described in this study, addressing the typical air-conditioning parameters, correlations, calculations performed for the design

Hőszivattyús fűtő és páramentesítő készülék tervezése

Many residential building use electrical heaters mainly in bathrooms, even as a supplement heating device. These devices typically operate at very high efficiency, since in most cases, electrical current is converted into Joule-heat by means of electrical resistances. The humidity of the air in bathrooms is often very high. Therefore, it would be useful to apply such heating devices, which not only increase the temperature of the air, but also reduces the absolute humidity of it. If a heat pump is used for heating purposes where both the heat absorber and the heat exchanger are placed in the same airspace, condensation occurs at a temperature below the dew point of the given air condition at the point of heat extraction thus some of the humidity precipitates. Along with this the absolute humidity of the air can be reduced (which is also recommended for hygiene reasons). Furthermore, due to the latent heat released during the condensation a significant excess of heat appears on the heat exchanger, increasing the heating efficiency over 100%. The design and operation of a heat pump heater operating on such a principle is described in this study, addressing the typical air-conditioning parameters, correlations, calculations performed for the design.Számos lakóingatlanban, azokon belül is főként a fürdőszobákban alkalmaznak – akár kiegészítő jelleggel – elektromos fűtőegységeket. Ezek jellemzően igen magas hatásfokkal üzemelnek, hiszen a legtöbb esetben az elektromos áramot Joule-hővé alakítják át villamos ellenállás segítségével. Mivel a fürdőszoba levegőjének páratartalma jellemzően magas értékeket is elérhet annak használata közben, ezért célszerű lenne egy olyan fűtőkészüléket alkalmazni, amely nem csupán a levegő hőmérsékletét növeli, hanem egyúttal annak abszolút páratartalmát is csökkenti. Amennyiben egy hőszivattyút alkalmazunk fűtési célra úgy, hogy annak mind a hőfelvevő, mind pedig a hőleadó egysége ugyanazon légtérben található, úgy a hőelvonás helyszínén kialakuló – az adott légállapothoz tartozó – harmatpont alatti hőmérsékletű felületen kondenzáció jön létre, tehát a levegő páratartalmának egy része kicsapódik. Ezzel egyrészt csökkenthető a levegő abszolút páratartalma (amely higiéniás szempontok miatt is célszerű), továbbá a kondenzációkor felszabaduló látens-hő következtében pedig akár jelentős hőtöbblet jelenhet meg a hőleadó oldalon, ezzel 100%-os érték felé növelve a fűtési hatásfokot. Egy ilyen elven üzemelő hőszivattyús fűtőkészülékprototípus felépítését és működését ismertetjük jelen tanulmányban, kitérve a jellemző klímatechnikai paraméterekre, összefüggésekre, a tervezéshez elvégzett számításokra

Hűtőgépek hőtechnikai analízise

Háztartási hűtőberendezések hozzátartoznak mindennapjainkhoz. Mivel folyamatosan működő berendezésekről van szó, kiemelten fontos, hogy a felhasznált villamos energiát milyen hatásfokkal hasznosítják. A felhasznált energia mennyiségét több tényező együttesen határozza meg. Ilyen például a hűtőaggregát hatásfoka, a hőszigetelés hatásossága, a hűtőtérben kialakuló hőmérséklettér egyenletessége stb. A hűtőberendezések igen nagy számban készülnek, s erős a konkurenciaharc. Ezért a gyártók oldaláról felmerül az igény, hogy a lehető legjobb hatásfokon túl az anyagfelhasználás minél kevesebb, a gyártási technológia pedig a lehető legegyszerűbb legyen. Tehát az a cél, hogy a lehető legolcsóbban a lehető legjobb hatásfokú készülékek készüljenek. Ezért a berendezések minden elemét kísérleti és elméleti analízisnek kell alávetni. Jelen cikkben két hűtőberendezés vizsgálatáról számolunk be: az egyik egy fagyasztóláda, a másik viszont egy hűtőszekrény. Mindkét berendezés esetén a hűtő belsejében és a gép többrétegű falában kialakuló hőjelenségeket vizsgáljuk. A vizsgálatok során egy egyedileg fejlesztett mérőrendszert használunk. A mérési eredményeket összevetjük numerikus szimuláció előzetes eredményeivel. A vizsgálatnak nem tárgya a hűtőaggregátok modellezése. Abstract: Household refrigerators are part of our everyday life. As it is a system of continuous operation, the electrical efficiency is a major thing. The amount of energy used is determined by several factors together. Such as the efficiency of the cooling unit, the efficiency of the thermal insulation, the uniformity of the temperature in the refrigerator compartment, etc. The refrigerators are made in a very large number and the competition among the manufacturers is strong. For this reason, there is a need on the manufacturers' side to use as less material as possible and to make production technology as simple as possible. So, the target is to make the best possible devices at the lowest possible cost. Therefore, all elements of the equipment should be subjected to experimental and theoretical analysis. In this article, we will review two chillers: one is a freezer and the other is a refrigerator. For both devices, the thermal phenomena in the interior of the refrigerator and in the multi-layer wall of the machine are examined. We use an individually developed measuring system. The measurement results are compared with preliminary results of numerical simulation. The modelling of the cooling units is not part of the article

Hűtőgépek hőtechnikai analízise

Household refrigerators are part of our everyday life. As it is a system of continuous operation, the electrical efficiency is a major thing. The amount of energy used is determined by several factors together. Such as the efficiency of the cooling unit, the efficiency of the thermal insulation, the uniformity of the temperature in the refrigerator compartment, etc. The refrigerators are made in a very large number and the competition among the manufacturers is strong. For this reason, there is a need on the manufacturers' side to use as less material as possible and to make production technology as simple as possible. So, the target is to make the best possible devices at the lowest possible cost. Therefore, all elements of the equipment should be subjected to experimental and theoretical analysis. In this article, we will review two chillers: one is a freezer and the other is a refrigerator. For both devices, the thermal phenomena in the interior of the refrigerator and in the multi-layer wall of the machine are examined. We use an individually developed measuring system.The measurement results are compared with preliminary results of numerical simulation. The modelling of the cooling units is not part of the article.Háztartási hűtőberendezések hozzátartoznak mindennapjainkhoz. Mivel folyamatosan működő berendezésekről van szó, kiemelten fontos, hogy a felhasznált villamos energiát milyen hatásfokkal hasznosítják. A felhasznált energia mennyiségét több tényező együttesen határozza meg. Ilyen például a hűtőaggregát hatásfoka, a hőszigetelés hatásossága, a hűtőtérben kialakuló hőmérséklettér egyenletessége stb. A hűtőberendezések igen nagy számban készülnek, s erős a konkurenciaharc. Ezért a gyártók oldaláról felmerül az igény, hogy a lehető legjobb hatásfokon túl az anyagfelhasználás minél kevesebb, a gyártási technológia pedig a lehető legegyszerűbb legyen. Tehát az a cél, hogy a lehető legolcsóbban a lehető legjobb hatásfokú készülékek készüljenek. Ezért a berendezések minden elemét kísérleti és elméleti analízisnek kell alávetni. Jelen cikkben két hűtőberendezés vizsgálatáról számolunk be: az egyik egy fagyasztóláda, a másik viszont egy hűtőszekrény. Mindkét berendezés esetén a hűtő belsejében és a gép többrétegű falában kialakuló hőjelenségeket vizsgáljuk. A vizsgálatok során egy egyedileg fejlesztett mérőrendszert használunk. A mérési eredményeket összevetjük numerikus szimuláció előzetes eredményeivel. A vizsgálatnak nem tárgya a hűtőaggregátok modellezése

Stirling motor modellezése

A cikkben a Stirling gépekben lejátszódó termodinamikai folyamatok számítására alkalmas numerikus eljárást ismertetünk. A munkaközeg áramlását egydimenziós, instacionárius, nem izentrópikus gázáramlásként modellezzük. A Stirling gépben lejátszódó körfolyamatot a mozgás-, a kontinuitási- és az energiaegyenletből álló parciális differenciál-egyenlet rendszerrel írjuk le, amelyet a karakterisztikák módszerével oldunk meg. Részletesen ismertetjük a megoldáshoz szükséges kezdeti- és peremfeltételek előállítását és az egyes térrészek összekapcsolását leíró egyenletrendszert. A módszer alkalmazhatóságának igazolására egy konkrét számítási példát is megoldunk

Stirling motor modellezése

This article describes a numerical method for calculating thermodynamic processes in Stirling machines. The flow of the fluid is modeled as a one-dimensional, stationary, non-isotropic gas flow. The process in the Stirling machine is described by a partial differential equation system consisting of motion, continuity, and energy equation, which is solved by the characteristic method. The preparation of the initial and boundary conditions for the solution is described in detail and system of equations describing the interconnection of each space. A specific calculation example is also provided to prove the applicability of the method.A cikkben a Stirling gépekben lejátszódó termodinamikai folyamatok számítására alkalmas numerikus eljárást ismertetünk. A munkaközeg áramlását egydimenziós, instacionárius, nem izentrópikus gázáramlásként modellezzük. A Stirling gépben lejátszódó körfolyamatot a mozgás-, a kontinuitási- és az energiaegyenletből álló parciális differenciál-egyenlet rendszerrel írjuk le, amelyet a karakterisztikák módszerével oldunk meg. Részletesen ismertetjük a megoldáshoz szükséges kezdeti- és peremfeltételek előállítását és az egyes térrészek összekapcsolását leíró egyenletrendszert. A módszer alkalmazhatóságának igazolására egy konkrét számítási példát is megoldunk