информационно-новостной портал
Главная / Статьи / Техника / Разное /

Использование адиабатического процесса испарения для снижения температуры приточного воздуха в летний период (неполное кондициони-рование)

Физическая сущность указанного способа снижения температуры заключается в следующем. Наружный воздух, обрабатывае­мый в оросительной камере, вступая в контакт с капельками раз­брызгиваемой воды, имеющей температуру мокрого термометра (т. е. tв = tм), принимает состояние, близкое к состоянию насы­щения (практически φ ≈ 95÷96%), за счет происходящего в этом случае испарения влаги.

            Естественно, что испарение происходит лишь тогда, когда обра­батываемый воздух имеет относительную влажность ниже 100%. Источником тепла в процессе испарения для рассматриваемой системы «вода – воздух» является воздух, а потенциалом переноса тепла – разность температур между воздухом и водой, которая при tв = tм равна психрометрической разности температур (tс – tм).

            В результате происходящего теплообмена приточный воздух, отдавая явное тепло, снижает свою температуру. В условиях теоретического процесса при достижении полного насыщения конечная температура воздуха должна быть равна температуре мокрого термометра. Однако практически достичь такого состояния воздуха в реальной камере не удается.

            Обычно конечная относительная влажность воздуха близка к φ = 95%. Изложенное позволяет сделать вывод о том, что в летний период из всех основных элементов, составляющих форсуночный кондиционер, функционирует только камера орошения.

            В камере орошения разбрызгиваемая вода при контакте с обрабатываемым воздухом принимает температуру мокрого термомет­ра. Для поддержания указанной температуры воды не требуется специальных охлаждающих устройств. Из общего количества разбрызгиваемой воды испаряется всего 3 – 5%. Остальная часть ее выпадает в поддон, откуда забирается насосом и направляется форсункам. Добавление воды производится автоматически с помощью шарового крана.

            Вследствие незначительного количества добавляемой воды заметного изменения температуры разбрызгиваемой воды не наблюдается. Поэтому практически считают, что температуру разбрызгиваемой воды с достаточным для расчетов приближением можно принимать равной температуре мокрого термометра, а конечное со­стояние обрабатываемого воздуха определять точкой пересечения линии I = const, проведенной через точку заданного

состояния на­ружного воздуха (в летний период), с кривой φ = 96%.

            Рассмотрим построение этого процесса кондиционирования воздуха на I–d диаграмме.

            Исходными данными для построения процесса являются расчетные параметры наружного и внутреннего воздуха; кроме того, должно быть также известно количество тепла и влаги, выделяющееся в помещении.

Обозначим параметры наружного воздуха через tн и φн, а расчетные параметры внутреннего воздуха – через tв иφв = a – b. Заметим, что значение относительной влажности внутреннего воздуха в этом случае дается в определенных допустимых пределах, поскольку при данном способе обработки воздуха, как это будет видно из дальнейшего, не представляется возможным поддерживать заданное значение относительной влажности φв.

            Если же поддержание относительной влажности воздуха внутри помещения ограничено некоторыми допустимыми пределами (на­пример, от φв = а до φв = b, то рассматриваемый способ обработки воздуха в ряде случаев может быть успешно использован.

            На рис. 12.3. изображена принципиальная схема такого устройства кондиционирования воздуха. Буквы Н, О, П и В, указанные в отдельных участках схемы, связывают её с построением процесса на I–d диаграмме   (рис. 12.4), на которой этими же буквами обозначены состояния воздуха в соответствующих отдельных участках

            Согласно схеме (рис. 12.3), наружный воздух в количестве G поступает в кондиционер 1, из которого после соответствую­щей обработки направляется в помещение 2; затем отработанный воздух извлекается из помещения с помощью вытяжной системы 3. Такая схема обработки воздуху носит название прямоточной.

            Изображенная на рис. 12.3 схема кондиционера, условно разделена на три части в соответствии с составляющими его элементами, в которых в процессе обработки воздуха изменяется его состояние, а именно: калорифера первого подогрева, оросительной камеры и калорифера второго подогрева. Построение процесса  кондиционирования  воздуха  начинается с нанесения на I–d диаграмму точки Н, характеризующей состояние наружного воздуха (рис. 12.4). Так как в летний период оба калорифера выключаются, то наружный воздух с состоянием, соответствующим точке Н, поступает в дождевое пространство. В дож­девом пространстве при контакте воздуха с капельками воды, имеющей температуру мокрого термометра, процесс изменения состоя­ния протекает адиабатически по лучу НО     (ε ≈ 0) и завершается в точке О пересечения этого луча с кривой φ = 95%. При этом температура t0 является минимальной, которую можно достичь при использовании адиабатического процесса. Таким образом, в результате такой обработки температура воздуха снижается на Δt = tн – t0  градусов. Теплосодержание воздуха при этом сохраняется примерно постоянным.

            Из рис. 12.4 нетрудно убедиться, что чем больше φн, тем меньше становится величина Δt. Отсюда следует, что использовать адиа­батический процесс для снижения температуры приточного воздуха целесообразно только при сравнительно низких значениях относи­тельной влажности наружного воздуха.

            Обработанный воздух с состоянием, характеризуемым точкой О, проходит через вентилятор и затем по воздуховоду направляется в кондиционируемое помещение. На пути от вентилятора до конди­ционируемого помещения воздух повышает свою температуру на  1– 1,5 ºС, вследствие превращения механической энергии вентилятора в тепловую энергию и передачи тепла через стенки воздуховода от воздуха, окружающего канал (температура которого близка к tн) к обработанному воздуху, проходящему по этому каналу. В результате этого повышения температуры воздух принимает окончательное состояние, характеризуемое точкой П, с которым поступает в кондиционируемое помещение. Этот процесс повышения температуры происходит по линии d0 = dп = const.

            Таким образом, в рассматриваемых условиях параметры точки являются параметрами приточного воздуха. Если известны количество тепла и влаги, выделяющиеся в помещении, а, следовательно, и величина углового коэффициента луча процесса в помещении, то дальнейшее построение процесса производится следующим образом. Через точку П проводят луч ПВ процесса в помещении до пересечения с изотермой, соответствующей заданному значению внутренней температуры. Найдя таким построением точку В, можно определить количество вентиляционного воздуха по    формуле (11.6). Если относительная влажность, соответствующая точке В, удовлетворяет заданным пределам φв = a ÷ b, то построение процесса можно считать на этом законченным.

            Применять описанный метод обработки воздуха возможно лишь  в том случае, когда точка В находится в пределах допустимых значений относительной влажности. В практике часто наблюдаются такие условия, при которых линия луча процесса в помещении проходит в зоне высоких значений относительной влажности, вследствие чего значение относительной влажности точки В выходит  за допустимые пределы. Поэтому в таких случаях, не представляется возможным использовать вышеописанную схему обработки воздуха, вследствие чего обычно прибегают к схеме обработки воздуха предусматривающей частичное подмешивание наружного воздуха (байпас)   после дождевого  пространства к воздуху,   прошедшему через дождевое пространство (рис. 12.5).

           Согласно этой схеме, в дождевое пространство подается только часть общего количества воздуха, равная Gдп, кг/ч. Эта часть воздуха с состоянием   Н, соответствующим   расчетным   параметрам наружного воздуха, поступает в оросительную камеру, пройдя которую, она приобретает состояние, характеризуемое точкой О (как результат адиабатического процесса). Другая часть воздуха в количестве Gб (байпасируемый воздух) с состоянием Н проходит по обводному воздуховоду (байпасу), минуя оросительную камеру, и вступает в смесь с воздухом, выходящим из оросительной камеры в количестве Gдп и имеющим состояние, соответствующее точке О. В результате смешивания воздушно-паровая смесь приобретает состояние П', с которым этот воздух в количестве Gп проходит через вентилятор и затем поступает в воздуховод. В вентиляторе и воздуховоде воздух подогревается на 1  1,5 °С, приобретая при этом состояние, характеризуемое точкой П, с которым он подается в кондиционируемое помещение.

            В результате поступления в этот воздух тепла и влаги в поме­щении устанавливается заданное состояние внутреннего   воздуха (точка В). С этим состоянием воздух извлекается вытяжной системой вентиляции.

            Рассмотрим далее построение этого процесса обработки воздуха на I–d диаграмме. По-прежнему исходными данными являются заданные расчетные параметры наружного и внутреннего воздуха, а также величина углового коэффициента луча процесса в помещении.

            Построение процесса начинают с нанесения на I–d диаграмму (рис. 12.5) точки Н, имеющей параметры наружного воздуха. Затем через точку Н проводится луч адиабатического процесса испарения (εув ≈ 0) до пересечения с кривой φ = 95% в точке О, параметры которой определяют состояние воздуха, покидающего дождевое пространство.

            Далее на I–d диаграмму по заданным параметрам внутренне­го воздуха наносят точку В (в этом случае значение φв принимает­ся вполне определенным).

            От точки В вниз по линии dв = const   в масштабе  температур откладывают отрезок ВВ', соответствующий 1 ÷ 1,5 °С, в результате чего получают точку В', через которую проводят луч процесса   в помещении с угловым   коэффициентом εп. Точка П' пересечения луча с линией НО определяет состояние смеси воздуха, поступаю­щего в вентилятор. Через точку П' проводится линия dп = const, на которой в масштабе температур откладывается  отрезок П'П, соответствующий 1 ÷ 1,5 ºС. Таким путем определяют положение точ­ки П, характеризующей состояние приточного воздуха. Далее точку П соединяют прямой с точкой В. Прямая ПВ является лучом процесса изменения состояния воздуха в помещении. На этом построение процесса заканчивается.

            В тех случаях, когда в помещениях преобладает выделение явного тепла при незначительных выделениях влаги, а параметры внутри помещений выше параметров наружного воздуха, рассмотренный выше способ использования адиабатического процесса применяется довольно часто. Например, для районов, которые обладают сухим и жарким климатом. Практическое использование адиабатического процесса для районов, обладающих высокими значениями относительной влажности и температур наружного воздуха, не всегда представляется возможным. Его невозможно использовать также тогда, когда заданные тепло- и влагосодержание приточного воздуха ниже соответствующих параметров наружного воздуха.
Просмотров: 1211 | Дата добавления: 08.02.2016