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3B SCIENTIFIC ® PHYSICS
230 V, 50 Hz 1022618
115 V, 60 Hz 1022619
Bedienungsanleitung
03/20 JS/ALF/GH
Die Wärmepumpe D dient zur anschaulichen
Darstellung der Funktionsweise eines Kühl-
schranks bzw. einer elektrischen Kompressions-
wärmepumpe.
Die Komponenten Kompressor, Verflüssiger, Ex-
pansionsventil und Verdampfer sind auf einem
Grundbrett aufgebaut und können dank der über-
sichtlichen Anordnung unmittelbar mit der Ab-
folge der Zustandsänderungen im Kreisprozess
der Wärmepumpe in Verbindung gebracht wer-
den. Verdampfer und Verflüssiger sind als Kup-
ferrohrwendeln ausgebildet und tauchen in je ei-
nen Wasserbehälter ein, der als Reservoir zur
Bestimmung der aufgenommenen bzw. abgege-
benen Wärme dient. Zwei Digitalthermometer er-
möglichen die hierzu notwendige Temperatur-
messung in den beiden Wasserbehältern.
Um den Aggregatzustand des Arbeitsmittels be-
obachten zu können, ist die Wärmepumpe hinter
Wärmepumpe D
1. Beschreibung
dem Verdampfer und hinter dem Verflüssiger mit
einem Schauglas ausgestattet. Zwei große Ma-
nometer zeigen den Druck vor bzw. hinter dem
Entspannungsventil an. In den Netzspannungs-
anschluss integriert ist ein digitaler Energiemoni-
tor zur Bestimmung der Netzspannung, der
Stromstärke, der aktuellen Leistungsaufnahme
sowie der aufgenommenen elektrischen Ener-
gie.
Ein Überdruck-Schutzschalter (8) schaltet den
Kompressor bei einem Kühlmitteldruck von 15
bar vom Netz ab.
Die Wärmepumpe D wird in zwei Ausführungen
geliefert:
1022618
1022619
1
I
Kompressor
II Verflüssiger
III Entspannungsventil
IV Verdampfer
230V (±10 %), 50 Hz
115V (±10 %), 60 Hz .
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- Página 1 3B SCIENTIFIC ® PHYSICS Wärmepumpe D 230 V, 50 Hz 1022618 115 V, 60 Hz 1022619 Bedienungsanleitung 03/20 JS/ALF/GH Kompressor II Verflüssiger III Entspannungsventil IV Verdampfer 1. Beschreibung Die Wärmepumpe D dient zur anschaulichen dem Verdampfer und hinter dem Verflüssiger mit Darstellung der Funktionsweise eines Kühl-...
- Página 2 2. Sicherheitshinweise Die Wärmepumpe D entspricht den Sicherheits- Gerät nur an Steckdosen mit geerdetem bestimmungen für elektrische Mess-, Steuer-, Schutzleiter anschließen. Regel- und Laborgeräte nach DIN EN 61010 Teil Überhitzungsgefahr: Der Kompressor der Wär- 1 und ist nach Schutzklasse I aufgebaut. Sie ist mepumpe wird im Betrieb sehr heiß.
- Página 3 3. Komponenten Fig. 1 Komponenten der Wärmepumpe 1 Kompressor 11 Manometer für Hochdruckseite 2 Schalter für Kompressor 12 Manometer für Niederdruckseite 3 Wasserbehälter um Verflüssiger 13 Energiemonitor 4 Verflüssigerwendel 14 Entspannungsventil 5 Rührer, verflüssigerseitig 15 Rührer, verdampferseitig 6 Schauglas, verflüssigerseitig 16 Verdampferwendel 7 Digitalthermometer mit Temperaturfühler 17 Wasserbehälter um Verdampfer...
- Página 4 4. Zubehör Zur Temperaturmessung an verschiedenen Stel- len der Kupferleitung eignet sich der „Tempera- tursensor NTC mit Messklemme“ (1021479), da er mit gutem Wärmeübergang direkt an die Kup- ferleitung angeklemmt werden kann. Er wird ver- wendet in Verbindung mit dem Datalogger „Vin- Fig.
- Página 5 Hinweis: Das entspannte Kältemittel verdampft und entzieht dem linken Reservoir Wärme. Unter idealen Bedingungen führt das Rohrsystem vom Verdampfer über das Schauglas bis zum Ver- dichter ausschließlich gasförmiges Kältemittel. Mit sinkender Wassertemperatur nimmt die Wär- meaufnahme über die Verdampferwendel ab und infolge dessen können im linken Schauglas Trop- fen von Kältemittel sichtbar werden.
- Página 6 In gleichen Zeitintervallen Betriebsdauer, Leis- tungsaufnahme und die Wassertemperatu- ren notieren. 8.4 Massestrom des Arbeitsmittels Abbruch der Messung, bei ca. 10°C im linken Sind die Enthalpien h und h des idealisierten Reservoire Kreisprozesses sowie die dem Warmwasserre- servoir pro Zeitintervall Δt zugeführte Wärme-...
- Página 7 Außerdem werden die Isothermen (T = const.) Zum Reinigen ein weiches, feuchtes Tuch und Isentropen (S = const.) sowie der relative benutzen. Masseanteil der flüssigen Phase des Arbeitsmit- tels angegeben. Links von der sogenannten Sie- delinie ist das Arbeitsmittel vollständig konden- 13.
- Página 8 T = 200°C T = 190°C T = 180°C T = 170°C T = 160°C T = 150°C T = 140°C T = 130°C T = 120°C T = 110°C S = 1.8 kJ/kg K S = 1.7 kJ/kg K S = 1.6 kJ/kg K S = 1.5 kJ/kg K S = 1.4 kJ/kg K...
- Página 9 3B SCIENTIFIC ® PHYSICS Heat Pump D 230 V, 50/60 Hz 1022618 115 V, 50/60 Hz 1022619 Instruction sheet 03/20 JS/ALF/GH Compressor II Condenser III Expansion valve IV Evaporator 1. Description The Heat Pump D is a demonstration model for...
- Página 10 2. Safety instructions Risk of overheating: the heat pump’s compressor The Heat Pump D conforms to all safety regula- tions for electrical measuring, control, monitoring can get very hot during operation. and laboratory equipment, as specified under Do not hinder the free circulation of air around DIN EN 61010, Section 1, and the equipment the compressor.
- Página 11 3. Components Fig. 1 Components of the heat pump 1 Compressor 11 Manometer for the high-pressure side 2 On/off switch for compressor 12 Manometer for the low-pressure side 3 Water reservoir around condenser 13 Energy monitor 4 Condenser coil 14 Expansion valve 5 Stirrer for condenser 15 Stirrer for evaporator 6 Viewing window in condenser...
- Página 12 Lift up the beakers and mount them into the retaining plates. 4. Accessories A temperature NTC sensor with measurement terminal (1021797) is ideal for measuring the temperature at various places along the copper piping, since it can be clamped directly to the cop- per and provides good thermal conduction be- tween the pipe and the sensor.
- Página 13 Note: The expanded refrigerant evaporates and with- draws heat from the left reservoir. Under ideal conditions, the pipe system carries pure gaseous refrigerant from the evaporator via the sight glass to the compressor. As the water temperature decreases, the heat ab- sorption via the evaporator coil decreases.
- Página 14 At equal time intervals, note the operating , which can be read directly from the Mollier di- time, power consumption and water temper- agram: atures. Abort the measurement, at approx. 10°C in ...
- Página 15 In addition the isotherms (T = const.) and isen- tropes (S = const) are given as well as the relative 13. Disposal mass content of the liquid phase. Left of the so- For any necessary repairs, returns etc., the called boiling line, the refrigerant is fully liquefied.
- Página 16 T = 200°C T = 190°C T = 180°C T = 170°C T = 160°C T = 150°C T = 140°C T = 130°C T = 120°C T = 110°C S = 1.8 kJ/kg K S = 1.7 kJ/kg K S = 1.6 kJ/kg K S = 1.5 kJ/kg K S = 1.4 kJ/kg K...
- Página 17 3B SCIENTIFIC ® PHYSICS Pompe à chaleur D 230 V, 50/60 Hz 1022618 115 V, 50/60 Hz 1022619 Instructions d'utilisation 03/20 JS/ALF/GH Compresseur II Condenseur III Soupape d'expansion IV Évaporateur 1. Description La pompe à chaleur D sert à illustrer le fonction- de deux regards, un derrière l'évaporateur et un...
- Página 18 2. Consignes de sécurité La pompe à chaleur D est conforme aux direc- Risque de surchauffe : En service, le compres- tives de sécurité relatives aux appareils élec- seur de la pompe à chaleur peut être très chaud. triques de mesure, de commande et de régula- ...
- Página 19 3. Composants Fig. 1 Composants de la pompe à chaleur 1 Compresseur 11 Manomètre côté haute pression 2 Interrupteur du compresseur 12 Manomètre côté basse pression 3 Réservoir d'eau autour du condenseur 13 Contrôleur d'énergie 4 Serpentin du condenseur 14 Soupape d'expansion 5 Agitateur, côté...
- Página 20 Tourner les réservoirs d'eau de façon à ce que 4. Accessoires l'arête supérieure soit orientée vers la paroi ar- La "sonde de température NTC avec pince de rière. mesure" (1021797) permet de réaliser des me- Soulever les réservoirs d'eau, les basculer vers sures à...
- Página 21 Le fluide frigorigène expansé s'évapore et retire la chaleur du réservoir gauche. Dans des conditions idéales, le système de tuyauterie transporte le réfrigérant gazeux pur de l'évaporateur au compresseur en passant par le voyant. Lorsque la température de l'eau diminue, l'ab- sorption de chaleur par le serpentin de l'évapora- teur diminue et, par conséquent, des gouttes de réfrigérant peuvent devenir visibles dans le...
- Página 22 Interruption de la mesure, à environ 10°C dans le réservoir de gauche À partir des valeurs mesurées, on peut calculer une 8.4 Courant massique du fluide efficacité globale pour déroulement Si les enthalpies h et h du cycle idéal, ainsi que l'expérience et une efficacité...
- Página 23 Le diagramme de Mollier représente également 13. Traitement des déchets les isothermes (T = const.) et les isentropes (S = Pour d'éventuels retours, réparations, etc., la const) ainsi que la concentration massique rela- pompe à chaleur doit être envoyée dans le car- tive de la phase liquide du fluide.
- Página 24 T = 200°C T = 190°C T = 180°C T = 170°C T = 160°C T = 150°C T = 140°C T = 130°C T = 120°C T = 110°C S = 1.8 kJ/kg K S = 1.7 kJ/kg K S = 1.6 kJ/kg K S = 1.5 kJ/kg K S = 1.4 kJ/kg K...
- Página 25 Due termometri digitale La pompa di calore D è disponibile in due ver- consentono la misurazione della temperatura nei sioni: due contenitori. 1022618 230V (±10 %), 50 Hz 1022619 115V (±10 %), 60 Hz .
- Página 26 2. Norme di sicurezza La pompa di calore D risponde alle disposizioni Pericolo di surriscaldamento: Durante il funziona- di sicurezza per apparecchi elettrici di misura, di mento, il compressore della pompa di calore si comando, di regolazione e da laboratorio della scalda notevolmente.
- Página 27 3. Componenti Fig. 1 Componenti della pompa di calore 1 Compressore 11 Manometro di alta pressione 2 Interruttore compressore 12 Manometro di bassa pressione 3 Contenitore acqua condensatore 13 Monitor energia 4 Spirale condensatore 14 Valvola di espansione 5 Agitatore, lato condensatore 15 Agitatore, lato evaporatore 6 Vetro spia, lato condensatore 16 Spirale evaporatore...
- Página 28 4. Accessori Per la misurazione della temperatura nei diversi punti della linea di rame è indicata la “Sonda di temperatura NTC a morsetto” (1021797), poiché può essere fissata direttamente alla linea garan- tendo un buon passaggio di calore. Si utilizza in combinazione con il registratore di dati “VinciLab Fissaggio del contenitore dell’acqua alla Fig.
- Página 29 Nota: Il refrigerante espanso evapora e sottrae calore dal serbatoio sinistro. In condizioni ideali, il sistema di tubazioni tra- sporta il refrigerante gassoso puro dall'evapora- tore al compressore attraverso il vetro spia. Con il diminuire della temperatura dell'acqua, l'assorbimento di calore attraverso la batteria dell'evaporatore diminuisce e di conseguenza le gocce di refrigerante possono diventare visibili nel vetro spia sinistro.
- Página 30 Dai valori misurati si può calcolare un'efficienza complessiva per il corso dell'esperimento e 8.4 Corrente di massa del mezzo di lavoro un'efficienza parziale per ogni intervallo di Stabilite le entalpie h del ciclo idealizzato tempo. nonché la quantità di calore ΔQ apportata al ser- ...
- Página 31 voro. A sinistra della cosiddetta linea di ebolli- avendo cura di sistemarla in verticale sul pal- zione, il mezzo di lavoro è completamente con- let monouso. Si raccomanda pertanto di non densato. A destra della cosiddetta linea di con- smaltire né l'imballo di cartone originale né il densazione, il mezzo di lavoro è...
- Página 32 T = 200°C T = 190°C T = 180°C T = 170°C T = 160°C T = 150°C T = 140°C T = 130°C T = 120°C T = 110°C S = 1.8 kJ/kg K S = 1.7 kJ/kg K S = 1.6 kJ/kg K S = 1.5 kJ/kg K S = 1.4 kJ/kg K...
- Página 33 3B SCIENTIFIC ® PHYSICS Bomba de calor D 230 V, 50/60 Hz 1022618 115 V, 50/60 Hz 1022619 Instrucciones de uso 03/20 JS/ALF/GH Compresor II Condensador - Licuefactor III Válvula de expansión IV Evaporador 1. Descripción La bomba de calor D sirve para la representación...
- Página 34 2. Aviso de seguridad La bomba de calor D corresponde a las regula- Peligro de recalentamiento: Durante el funciona- ciones de seguridad para dispositivos eléctricos miento el compresor de la bomba de calor se ca- de medición, de mando, de control y de laborato- lienta mucho.
- Página 35 3. Componentes Fig. 1 Componentes de la bomba de calor 1 Compresor 11 Manómetro del lado de alta presión 2 Interruptor para el compresor 12 Manómetro del lado de baja presión 3 Depósito de agua alrededor del condensador 13 Monitor de energía 4 Espiral del condensador 14 Válvula de expansión 5 Agitador del lado del condensador...
- Página 36 4. Accesorios 6. Servicio Para la medición de la temperatura en diferentes 6.1 Llenado de los depósitos de agua. puntos a lo largo de los conductores de tubo de Se llena el depósito de agua con el borde bajo cobre es apropiado el “Sensor de temperatura hacia adelante y se desliza por debajo de la es- NTC con pinza de medida”...
- Página 37 Observación: El refrigerante expandido se evapora y retira el calor del depósito izquierdo. En condiciones ideales, el sistema de tuberías transporta el refrigerante gaseoso puro desde el evaporador a través de la mirilla hasta el compre- sor. A medida que la temperatura del agua dismi- nuye, la absorción de calor a través del serpentín del evaporador disminuye y, como resultado, las gotas de refrigerante pueden hacerse visibles en...
- Página 38 Vaciar el contenedor de agua y llenarlo con Para la medición de la temperatura externa se re- agua a una temperatura de 20°C. Reiniciar el comienda (ver 4 Accesorios): contador de energía (punto 9) Sensor de temperatura NTC Encienda el compresor y ponga en marcha el con pinza de medida 1021797...
- Página 39 Antes de la limpieza el aparato se separa del La pantalla puede inclinarse para facilitar la lec- suministro de corriente. tura Para limpiarlo se utiliza un trapo suave hú- medo. 10. Diagrama de Mollier Para la representación del proceso cíclico de una bomba de calor de compresión se utiliza frecuen- 13.
- Página 40 T = 200°C T = 190°C T = 180°C T = 170°C T = 160°C T = 150°C T = 140°C T = 130°C T = 120°C T = 110°C S = 1.8 kJ/kg K S = 1.7 kJ/kg K S = 1.6 kJ/kg K S = 1.5 kJ/kg K S = 1.4 kJ/kg K...
- Página 41 3B SCIENTIFIC ® PHYSICS Bomba de calor D 230 V, 50/60 Hz 1022618 115 V, 50/60 Hz 1022619 Instruções de operação 03/20 JS/ALF/GH Compressor II Liquefator III Válvula de expansão IV Vaporizador 1. Descrição A bomba de calor D serve para a representação com um vidro de observação no verso do...
- Página 42 2. Indicações de segurança bomba calor conforma-se às Perigo de sobreaquecimento: O compressor da regulamentações de segurança segundo DIN EN bomba de calor aquece muito durante a 61010 Parte 1 e é construída conforme a classe operação. de segurança I. Está previsto para ser operada ...
- Página 43 3. Componentes Fig. 1 Componentes da bomba de calor 1 Compressor 11 Manômetro do lado de alta pressão 2 Interruptor para o compressor 12 Manômetro do lado de baixa pressão 3 Recipiente de água em volta do liquefator 13 Monitor de energia 4 Espiral do liquefator 14 Válvula de expansão 5 Misturador, do lado do liquefator...
- Página 44 Alçar o recipiente de água, inclinar-lo para a 4. Assessórios parede traseira e pendurar-lo na chapa de Para a medição de temperatura em várias suporte. localidades da linha de cobre presta-se o “sensor de temperatura NTC com pregador de medição“ (1021797), porque pode ser pregado com boa transferência de calor diretamente a linha de cobre.
- Página 45 Orientação: O refrigerante expandido evapora e retira calor do reservatório esquerdo. Sob condições ideais, o sistema de tubulação transporta refrigerante gasoso puro evaporador através do visor de líquido para o compressor. À medida que a temperatura da água diminui, a absorção de calor através da serpentina do evaporador diminui e, como resultado, as gotas de refrigerante podem tornar-se visíveis no visor...
- Página 46 Em intervalos de tempo iguais, observe o 8.3 Grandeza de rendimento teórico tempo de operação, o consumo de energia e a A grandeza teórica de rendimento do processo temperatura da água. circular idealizado pode-se calcular das entalpias Abortar a medição, a aproximadamente 10°C específicas h obtidas do diagrama de no reservatório esquerdo.
- Página 47 Antes da limpeza separar o aparelho da fonte 10. Diagrama de Mollier de alimentação. Para a representação do processo circular de Para a limpeza utilizar um pano suave e uma bomba de calor por compressão utiliza-se úmido. freqüentemente o diagrama de Mollier do meio de trabalho.
- Página 48 T = 200°C T = 190°C T = 180°C T = 170°C T = 160°C T = 150°C T = 140°C T = 130°C T = 120°C T = 110°C S = 1.8 kJ/kg K S = 1.7 kJ/kg K S = 1.6 kJ/kg K S = 1.5 kJ/kg K S = 1.4 kJ/kg K...