книги / Проектирование вентиляционных установок
..pdfИз-за возможных погрешностей при вычислении значения тем пературы tCl в диаграмме / — d пользование формулой (6,24) в не которых случаях может не обеспечить надежной точности определе ния величины коэффициента орошения S.
При осушке воздуха в мокрых воздухоохладителях не следует применять форсунок тонкого распыливания ввиду возможности увлажнения воздуха.
Решение этой задачи по описанной выше /м — /-диаграмме обес печивает более точный результат.
Рис. 34. Схема осушки воздуха жидкими поглотителями влаги
Осушение воздуха может происходить при пропускании его через слой гигроскопического материала.
Из числа материалов, обладающих наиболее высокой способ ностью поглощать влагу, особого внимания заслуживает гидрат кремниевой кислоты — силикагель.
Для осушки воздуха может быть использован также и активизи рованный алюминий, но его влагопоглощающая способность значи тельно ниже чем у силикагеля.
Необходимо отметить, что процесс осушки воздуха влагопо глощающими веществами характеризуется выделением тепла ад сорбированными парами (теплота адсорбции).
С достаточной для практики точностью можно считать, что про цесс адсорбции в I — d-диаграмме идет по линии постоянного тепло содержания.
Воздух при выходе из адсорбера имеет высокую температуру и поэтому следующей стадией его обработки может оказаться необ ходимость его охлаждения.
На рис. 34 представлена схема осушки воздуха при помощи жид кого поглотителя.
Подлежащий осушке воздух входит в оросительную камеру, в ко торой он пропускается сквозь облако распиливаемого форсунками раствора, поглощающего влагу. Нагревшийся за счет тепла, вы деляющегося при конденсации водяных паров (содержащихся в осу шаемом воздухе), раствор поступает в теплообменник, в котором это тепло отводится циркулирующей через змеевики холодной водой.
Вышедший из этого теплообменника раствор смешивается с рас твором, прошедшим через другой теплообменник, в котором вследст вие выпаривания, концентрация раствора повышается. Путем ре гулирования соотношений смешиваемых компонентов можно полу чить смесь этих растворов, обладающих постоянной концентра цией.
Процесс осушки воздуха жидкими поглотителями можно практи чески считать идущим по изотерме, так как поглотитель имеет не высокую температуру вследствие того, что тепло, выделяющееся при конденсации водяных паров, отводится холодной водой, про ходящей через змеевики теплообменника.
Осушка воздуха при помощи жидких поглотителей по сравнению с сухими имеет несомненное преимущество, заключающееся в том, что реактивация поглотителя значительно проще и, кроме того, одновременно с осушкой в них осуществляется также и промывка воздуха.
Необходимо отметить, что осушка воздуха путем поглощения из него влаги влагопоглощающими веществами может быть эконо мически оправдана только тогда, когда требуется иметь воздух с весьма незначительным влагосодержанием, так как в этих случаях осушка воздуха путем его охлаждения может потребовать дорогих
ииногда очень сложных установок. Пример 27.
ВI — d-диаграмме начальные параметры осушаемого воздуха характеризуются точкой А:
/л= 25° С;
/а= 4 9 кдж/кГ
Требуется получить 100 кГ воздуха, характеризуемого в 1 — d- диаграмме точкой D,
to = 18,5° С;
/£>=41 кдж /кГ.
Решение.
В / — d-диаграмме (рис. 35) показано два варианта решения этой задачи.
Первый вариант заключается в том, что воздух из сухого воздухо охладителя выходит с параметрами, характеризуемыми точкой С,
*с = 11,5°С; <рс = 100%;
1с—33,8 кдж/кГ.
Воздух в этом состоянии имеет то же влагосодержание, что и в состоянии, характеризуемом точкой D. Перевод воздуха из состоя ния, характеризуемого в / — d-диаграмме точкой С, производится путем нагревания воздуха, что и определяется отрезком CD.
В воздухоохладителе необходимо отвести тепла: <Зохл = 100 (49,0 — 33,8) = 1520 кдж;
Рис. 35. Изображение в / — d-диаграмме процесса осушки воздуха в воздухоохладителе
при нагревании необходимо затратить тепла:
Q n a r p = 100(41,0 — 33,8)=720 кдж.
При втором варианте воздух в количестве меньшем, чем 100 кГ, охлаждается до некоторой точки Сх. Затем этот воздух смешивается с таким количеством воздуха состояния А, что в результате этого смешения получается 100 кГ воздуха с параметрами, соответству ющими точке D. Положение точки Сх в данном случае определяется тем условием, что в / — d-диаграмме точки CXD и А должны лежать на одной прямой.
Точка Cj характеризуется параметрами
^ ,= 9 ,5 ° С; <pCi= 100% ;
/с,= 2 9 кдж/кГ.
Измерив отрезки AD и АСЪ находим, что через воздухоохлади тель должно пройти воздуха
|
GCl= 100^ - = 4° кГ. |
|
|
|
Эти 4 0 кГ воздуха состояния Clt смешиваясь с 6 0 |
кГ воздуха со |
|||
стояния А, дадут 1 0 0 |
кГ воздуха с параметрами, соответствующими |
|||
точке D. |
|
|
|
|
Количество тепла, |
которое необходимо |
в этом |
случае |
отвести |
в воздухоохладителе, определится из условия |
|
|
||
< 2 о х л = 4 0 ( 4 9 — 29)= 8 0 0 |
кдж. |
|
|
|
При первом варианте решения данного примера разность между |
||||
количеством отнятого и сообщенного тепла составляет |
|
|||
|
1520 — 720=800 кдж. |
|
|
|
Пример 28. |
|
|
|
|
В / — d-диаграмме начальные параметры осушаемого |
воздуха |
|||
характеризуются точкой А (рис. 33) |
|
|
|
U = 28° С;
1а= 58° кдж/кГ.
Требуется получить воздух, характеризуемый в / — d-диаграмме точкой В,
tB= 16° С;
/в= 38,2 кдж/кГ
Температура воды, поступающей в воздухоохладительную ка меру,
^ = 7 ,0 ° С.
Определить коэффициент орошения S.
Решение.
Проводим через точки А и В прямую линию до пересечения ее с линией насыщения (<р = 100%) в точке С, характеризуемой значе нием
|
|
tc=8,5°C . |
|
|
По формуле (6,24) |
|
кдж/кГ |
||
с |
_ |
58 —38,2 |
_ 1 5 |
|
Ь |
~ |
8,4 (8 ,5 — 7,0) |
~ 1,5 |
к 0 ж 1 к 1 • |
Пример 29.
Условия задачи те же, что и в примере 27, но ее решение прово дится в tM— /-диаграмме
Решение.
По / — d-диаграмме (рис. 1) находим.
Начальная температура осушаемого воздуха по мокрому термо метру tM= 20,5° С.
Конечная температура осушаемого воздуха по мокрому термо
метру t"M= 13,6° С.
Примем для к. п. д. оросительной камеры значение т| = 0,8. На tM— /-диаграмме (рис. 36) точки A n F соответствуют началь ному и конечному состоянию воздуха. Точка В соответствует началь
ному состоянию воды.
Отрезок DF представляет собой величину теплообмена в воздухо охладителе при г) = 0,8. Соответственно этому полная величина теплообмена была бы равна отрезку DE, определенному из условия
Отложив отрезок DE, проводим через точку Е вертикальную линию ЕС. Соединяя точку В с точкой С, находим, что линия ВС оказалась параллельной лучу, проходящему через точку О и точку на кривой значений 5 с пометкой S = 1,5.
Следовательно, для обеспечения заданных условий осушки воз духа коэффициент орошения в оросительной камере воздухоохлади теля должен иметь значение S = 1,5 кГ/кГ.
Д. Увлажнение воздуха
Увлажнение воздуха может произойти в результате: а) впуска в увлажненный воздух водяного пара; б) испарения воды со свободной поверхности; в) испарения распыливаемой воды.
§ 1. Увлажнение воздуха |
пут ем впусна |
|
в него |
водяного |
пара |
Для увлажнения воздуха |
паром следует применять пар доста |
точно чистый и свободный от примеси масла, поэтому отработанный пар паровых машин, турбин и т. д. не может быть использован для целей увлажнения, так как помимо примеси масла этот пар обладает специфическим запахом.
Впуск пара в увлажняемый воздух может осуществляться не посредственно через небольшие отверстия в трубках, в которых
проходит пар. |
|
Количество пара, необходимое подать в |
увлажняемый воздух, |
можно определить из выражения |
|
^ = |
(6,25) |
где W — количество водяного пара, расходуемого при непосредст венном впуске его в увлажняемый воздух, кГ\
G — количество увлажняемого воздуха, /сГ;
с?! — начальное влагосодержание увлажняемого воздуха, Г/кГ; d2 — конечное влагосодержание увлажняемого воздуха, Г!кГ.
Процесс изменения состояния воздуха, |
увлажняемого паром, |
в / — d-диаграмме характеризуется прямой |
линией, направление |
которой соответствует угловому масштабу, определяемому величи ной полного теплосодержания пара /. Подобный угловой масштаб показан на / — d-диаграмме (рис. 1). Пометки этого масштаба соот
ветствуют величине
С практически приемлемой точностью можно принять, что в I — d-диаграмме процесс увлажнения паром идет по изотерме, т. е. иными словами, можно пренебречь некоторым увеличением темпера туры воздуха. Подобное допущение чрезвычайно облегчает решение задач, связанных с увлажнением воздуха паром.
Увлажнение воздуха паром характеризуется возможностью до водить воздух до весьма высокой степени влажности, однако при этом следует иметь в виду, что подобное увлажнение сопровождается одновременно и некоторым повышением температуры, что в боль шинстве случаев является нежелательным. Вследствие этого увлаж нение паром нельзя применять там, где задача увлажнения помимо повышения влажности заключается еще и в необходимости понизить температуру воздуха.
§ 2 . Увлаж нение воздуха |
пут ем испарения воды |
со свободной |
поверхности |
В современных вентиляционных установках увлажнение воздуха путем испарения воды со свободной поверхности почти не применя ется, однако, если почему-либо возникает необходимость прибегнуть к рассматриваемому приему обработки воздуха, то соответствующие этому случаю данные можно получить в гл. IV, в которой приведены формулы (4,7) и (4,8). В последней формуле более уточнено влияние скорости движения воздуха на интенсивность испарения.
§3 . Увлажнение воздуха распы ливаем ой водой
Интенсивность влагообмена между водой и воздухом находится в прямой зависимости от величины поверхности соприкосновения между ними. Эту поверхность можно весьма значительно увеличить путем распыления воды.
Для распыления воды пользуются различного рода водораспыли телями.
Системы изменения влажности воздуха распыливаемой водой могут быть следующих видов:
а) камерная; б) местная;
в) комбинированная.
В камерной системе увлажнение воздуха производится в специ альной увлажнительной камере, из которой увлажняемый воздух направляется к пунктам его потребления.
Вместных системах воздух увлажняется непосредственно на пунктах его потребления.
Вкомбинированных системах увлажнения и специальных увлаж нительных камерах воздух направляется к пунктам его потребления, где, помимо того, устанавливаются еще местные системы.
На рис. 37 представлена схема увлажнения воздуха в камере. Вследствие того, что количество воды, усваиваемого увлажняемым воздухом, весьма незначительно (в среднем около 3% ), практиче ски вполне допустимо считать, что беспрерывно циркулирующая через камеру вода, в конечном итоге будет иметь температуру, весьма близкую к температуре воздуха по мокрому термометру. В идеальном
Рис. 37. Схема увлажнительной камеры
случае, когда воздух будет увлажнен в камере до <р = 100%, эти температуры сравняются. В реальных же условиях конечное со стояние воздуха, выходящего из увлажнительной камеры, характе ризуется условием ф < 100%. Принято считать, что воздух выходит из увлажнительной камеры, имея относительную влажность около 90%.
В / — d-диаграмме практически процесс увлажнения воздуха распыливаемой водой в увлажнительной камере можно считать идущим по линии постоянного теплосодержания.
По данным Б. В. Баркалова, при адиабатическом увлажнении значение коэффициента орошения 5 может быть определено по следу ющим формулам:
при грубом распыливании
|
|
1 |
\1,175 |
|
|
1,558 |
lg - y ir |
|
|
|
|
S = |
|
Е |
) |
|
(6,26) |
ZU-1,Ü(OY)^0,535 ’ |
|
||||
при среднем распыливании |
|
|
\1» 175 |
|
|
0,991 |
( Ig |
|
|
|
|
Е ) |
|
(6,27) |
|||
S = |
|
|
|||
|
’И ).0,535 |
» |
|||
|
|
|
при тонком распиливании
|
1,61 |
5 = ( ? Г ' ( » т Ь |
(6,28) |
138 Z0,613 |
|
Рис. 38. Коэффициент орошения S для адиабатического увлажнения при грубом распиливании
где S — коэффициент орошения, кГ1кГ; £ — эффективность теплообмена; %— число рядов форсунок;
vy — массовая скорость воздуха в оросительном пространстве,
кГ/м2 ■свк\ р — давление воды перед форсункой, н/м2.
Значения эффективности теплообмена Е; входящего в выраже ния (6,26), (6,27) и (6,28), могут быть определены по формуле (6,13)
При адиабатическом увлажнении максимальное значение эф фективности теплообмена может быть принято:
при двухрядной установке форсунок Е = 0,9; при трех- и четырехрядной установке Е = 0,95.
Рис. 39. Коэффициент орошения 5 для адиабатического увлажнения при среднем распыливании
Для определения величины S на рис. 38, 39 и 40 приведены графи ки, построенные соответственно по формулам (6,26), (6,27) и (6,28).
Воздух из состояния А в состояние D может быть переведен путем ряда последовательных операций, графически показанных на рис. 41.
120