13 Утилизаторы теплоты

Во многих производственных помещениях выделяется большое количество теплоты, которая затем выбрасывается в атмосферу. В месте с тем в холодный период года, подаваемый воздух должен быть достаточно тёплым. Для его нагрева расходуется тепловая энергия. С целью экономии используются утилизаторы теплоты. В таких теплообменниках теплота обработанного воздуха передаётся потоку свежего воздуха ,подаваемого в помещение. Для утилизации теплоты ,как правило используются поверхностные воздухо-воздушные теплообменники: Пластинчатые, Трубчатые, Роторные.

Пластинчатые теплообменник состоит из набора гофрированных пластин. Каждая пластина с одной стороны омывается тёплым отработанным потоком, с другой- холодным свежим. Движение потоков воздуха как правило перекрестное. За счет теплообмена через стенки пластин теплый воздух охлаждается, холодный-нагревается. Эффективность в 4-5 раз выше чем у трубчатых. Недостаток большие аэродинамические сопративления.	.
В трубчатом теплообменнике внутри труб проходит теплый (из помещения)отработаный поток, с наружи трубы омываются холодны свежим потоком. Преимущества малые аэродинамеческие потери.

Р оторные теплообменники представляют собой цилиндр, разделённый на несколько секторов перегородками с развитыми поверхностями.

Ротор разделён на 2 части специальной перегородкой. Ротор вращается вокруг свой оси со скоростью 1 об/мин. С одной стороны проходит теплый поток, с верхней части перегородки проходит холодный поток. По мере вращения ротора, сектора перемещаются из одной области в другую. Во время прохождения перегородок по области тёплого потока, перегородка нагреваются. Затем нагретые перегородки перемещаются в область холодного потока, за счет теплообмена с холодным потоком, перегородки охлаждаются, а воздух нагревается.

Самые эффективные пластинчатые- коэффициент теплопередачи в 4-5 раз выше чем у трубчатых.

Трубчатые- простота конструкции, простота обслуживания.

Роторные- сложная конструкция, дополнительная электроэнергия на привод ротора, смешивание потоков.

14 Секции для увлажнения воздуха

Секции для ув. Воздуха предназначены для увеличения влагосодержания d.

В зависимости от конструкции и принципа действия секции для увлажения воздуха делятся на:

1. Камеры орошения (форсуночные камеры)

2. Паровые увлажнители

3. Местные доувлажнители воздуха

4. Сотовые увлажнители

Камера орошения. Представляет собой прямоугольный корпус, внутри которого из форсунок распыляется жидкость в виде мелких капель. В качестве увлажнителей жидкости могут быть использованы: вода(приt>0), водяные растворы солей, гликолей,, спирта, глицерина и т.д. (приt<0).

В зависимости от направления движения воздуха камеры орошения делятся нагоризонтальные и вертикальные.

В камерах орошения имеется система трубопроводов с горизонтальными и вертикальными патрубками. На специальных выступах патрубков накручены форсунки. Форсунки бывают центробежные(тангенциальные) и осевые.

Осевые форсунки устанавливаются как правило, на горизонтальных патрубках, центробежные форсунки – на вертикальных патрубках. Центробежные форсунки имеют большой угол распыления, но меньшую длину полета струи и на оборот, осевые-меньший угол распыления большую длину полета струи.

В зависимости от ϕ (диаметра) выходного отверстия форсунок они делятся на форсунки тонкого распыления и грубого распыления. Форсунки тонкого распыления диаметр отверстия до 3 мм, среднего от 3 до 5 мм, грубого больше 5 мм.

Количество воды, разбрызгиваемой одной форсункой, зависит от диаметра форсунки, от давления подаваемой воды и конструкции самой форсунки.

Для современных СКВ удельный расход воды через форсунку составляет СКВ q_ф = 0,05 – 0,18 кг/с. Количество рядов форсунок по ходу движения может быть от 1 до 3.

Количество и место установки форсунок распределяется таким образом что бы весь внутренний объем камеры орошения был заполнен каплями воды, т.е. отсутствовали «мертвые» зоны.

Основы расчета камер орошения.

Основным расчетным уравнением камер орошения является уравнение теплового баланса

G_в · (h_в1 – h_в2) = G_w· c_w · (t_w1 – t_w2),

где G_в, G_w– массовый расход воздуха и воды, кг/с;

h_в1, h_в2 – энтальпия воздуха до и после камеры орошения, Дж/кг;

c_w – удельная теплоемкость воды Дж/(кг К);

t_w1, t_w2 – температура воды на входе и выходе из камеры орошения, ^оС(К).

Данное уравнение можно преобразовать к виду

(h_в1 – h_в2) = c_w · В · (t_w1 – t_w2),

где В – коэффициент орошения, показывающий сколько воды расходуется для охлаждения 1 кг сухого воздуха, т.е.

В = G_w/ G_в = (h_в1 – h_в2) / [c_w· (t_w1 – t_w2)],

Коэффициент орошения зависит от многих факторов, таких как способ размещения форсунок, диаметр выходного отверстия, площадь поперечного сечения камеры и др. Для современных СКВ при изоэнтальпическом увлажнении В = 0,5-1,5 кг/кг, а для политропического процесса В = 1,5-2,5 кг/кг.

Эффективность процессов тепло-и массообмена в камерах орошения можно определить по универсальному коэффициенту эффективности Е, который численно показывает различие процессов в реальных и идеальных камерах орошения

Для политропических процессов

Е = 1 – [(t_мк - t_wк) / (t_мн - t_wн)].

t_м – tмокрого термометра

Количество форсунок в камере орошения, n_ф,

n_ф = G_w / q_ф

Паровые увлажнители воздуха. В помещениях или технологических аппаратах, в которых может повышаться энтальпия воздуха, применяются паровые увлажнители воздуха. К таким помещениям относятся камеры быстрого размораживания мяса, варочные камеры, камеры созревания сыров и др.)

При смешивании горячего водяного пара с ненасыщенным воздухом влагосодержание и энтальпия воздуха увеличиваются.

При использовании паровых увлажнителей водяной пар с помощью форсунок распыляется в поток воздуха. Водяной пар может подаваться из центральной системы пароснабжения или от местного парогенератора. При паровом увлажнении влагосодержание воздуха увеличивается, т.к. количество пара незначительно, то температура воздуха практически не меняется. Таким образом процесс 1-2 парового увлажнения протекает при t=const.

По направлению движения воздуха паровые увлажнители бывают:

• Горизонтальные

• Вертикальные

• Угловые

В нижней части парового увлажнителя обязательно имеется поддон для сбора конденсата.

Общий расход пара, подаваемого для увлажнения воздуха определяется по формуле

G_п = G_в · (d_в1 – d_в2), кг/с.

Тепловлажностное отношение, характеризующее процесс увлажнения воздуха паром, равно

ε = Q_п /W_п = G_п · △h_в / G_п = △h_в.Дж/кг

Местные доувлажнителивоздуха используются в многозональных системах для доувлажения воздуха одного или нескольких помещений.

Делятся на:

1. Увлажнители с конвективным теплообменником.

2. С теплообменным излучением

Доувлажнители конвективного типа представляют собой водяную ванну в нижней части воздуховода. В воду погружен электронагреватель. Вода нагревается до tниже кипения. Водяной пар испаряется с поверхности воды в поток воздуха. Преимуществом такого увлажнителя явл. Простота конструкции. Недостаток интенсивное образование водяного камня, в результате чего выходит из строя электронагреватель.

В местных увлажнителях с измерением тепловых нагреватель установливается в верхней части воздуховода. При этом поверхность воздуховода покрывается материалом с высокой отражающей способностью(фольга, серебро). Тепловые потоки т ТЭНаотражаются на поверхность воды. Вода нагревается и частично испаряется в поток воздуха.

Преимущество: отсутствие водяного камня на теплоэлектронагревателе. Недостаток эффективность отражающей способности до 80%.

Сотовые увлажнители воздуха. Внутри сотового увлажнителя устанавливается касета с развитой теплопередающей и влагопередающей поверхностью. В качестве заполняющего материала могут быть использованы цилиндры, шарики металлическая или пластикавая стружка. Различные пружины. Касета сверху орошается водой через форсунки или перфорированные трубки. Неровные наполнительные материалы обеспечивают большую площадь контакта между водой и воздухом.