2101

6. Точка У, характеризующая состояние уходящего из помещения воздуха, находится на пересечении луча процесса и изотермы tУ .

Таким образом, прямая НОР характеризует процесс изоэнтальпийного охлаждения (увлажнения) воздуха в оросительной камере, ОРП – процесс нагрева воздуха в вентиляторе и воздуховоде, ПВУ – процесс изменения состояния воздуха в помещении.

Расход приточного воздуха определяется из условий удаления из помещения избытков теплоты и влаги:

Расход воды для возмещения испарившейся в оросительной камере находится по формуле:

Простота и отсутствие необходимости в источниках теплоты и искусственного холода является достоинством рассмотренной схемы. К недостаткам схемы относится зависимость ее работы и эффективности от параметров внешней среды.

Пример 2.1. Определить расход приточного воздуха и произвести расчет кондиционирования воздуха на основе прямого изоэнтальпийного охлаждения в теплый период года для помещения с тепловыделением QП = 200000 кДж/ч и влаговыделением W = 25 кг/ч. Параметры воздуха внутри помещения: tВ = 27 ОС, В = 60 % . Температура

удаляемого воздуха tУ = 29 ОС. Расчетные параметры наружного воздуха tН = 32 ОС, hН = 50 кДж/кг.

Решение. При помощи таблиц или h-d-диаграммы для влажного воздуха определяем недостающие параметры: dB = 13,3 г/кг с.в, hВ =

= 61 кДж/кг, dН = 7,0 г/кг с.в, H = 23 % .

Рассчитываем угловой коэффициент, характеризующий изменение состояния воздуха в помещении,

Через точку Н проводим линию hН = const (см. рис. 2.1, б). Через точку В проводим линию dВ = const, на которой откладываем отрезок ВВ', соответствующий в масштабе температур 1 ОС. Через точку В' проводим луч процесса ПОМ до пересечения с линией hН = const в

точке ОР с параметрами tОР = 19,5 ОС, hОР = 50 кДж/кг, ОР = 85 %, dОР = 12 г/кг с.в.

Через точку ОР проводим линию dОР = const и откладываем на ней отрезок, соответствующий 1 ОС и получаем точку П с параметрами tП = 20,5 0С, П = 80 %, dП = 12 г/кг с.в, hП = 51 кДж/кг. Через точку П проводим линию ПОМ до пересечения с изотермой tB и tУ . Определяем параметры точки У: tУ = 29 ОС, hУ = 63,5 кДж/кг, У = 55 %, dУ = 13,6 г / кг с.в.

Линия ПВУ соответствует процессу изменения состояния воздуха в помещении.

Расход вентиляционного воздуха

Расход воды для возмещения испарившейся влаги в оросительной камере

WИ GП dОР dН 10 3 16000 12 7 10 3 80 кг/ч.

2.2. СКВ с применением прямого изоэнтальпийного охлаждения с байпасированием

На рис. 2.2, а представлена схема прямого изоэнтальпийного охлаждения с частичным байпасированием кондиционируемого воздуха. В схеме часть наружного воздуха GОР обрабатывается в оросительной камере кондиционера до состояния точки ОР. Другая часть воздуха GБ проходит по байпасному (обводному) каналу без обработки.

После смешения общая масса воздуха приобретает состояние, характеризуемое точкой смеси С. В вентиляторе и воздуховоде воздух подогревается на 1-1,5 ОС и в состоянии точки П поступает в помещение, где воспринимает избытки теплоты и влаги и в состоянии точки У удаляется из помещения.

11

Исходными данными для построения процессов в h-d-диаграмме и расчета схемы СКВ являются параметры наружного и внутреннего воздуха, значения тепло- и влагоизбытков.

Порядок построения процессов обработки воздуха следующий

(рис. 2.2, б).

1.Наносим точки Н и В.

2.Находим положение вспомогательной точки В', через которую проводим линию, параллельную процессу изменения состояния воз-

духа в помещении ПОМ , до пересечения с линией hH = const. Точка С характеризует требуемое состояние смеси воздуха на выходе из оросительной камеры и байпасной линии.

3. Точка ОР характеризует состояние воздуха, прошедшего тепловлажностную обработку в камере орошения, и находится на пересечении линии hH и = 90 %.

4. Далее, аналогично построению рассмотренного выше процесса, находим положение точек П, В и У.

Расход приточного воздуха определяется по формулам (2.1) и (2.2). Расход воздуха, проходящего через байпас GБ и оросительную камеру GОР , определяют из уравнения материального баланса по влаге:

12

Расход влаги, испаряющейся в оросительной камере, находится по формуле (2.3).

четные параметры наружного воздуха tН = 33 ОС, hН = 48 кДж/кг. Решение. При помощи таблиц или h-d-диаграммы для влажного

воздуха определяем недостающие параметры: dB = 11,4 г/кг с.в, hВ =

= 56 кДж/кг, dН = 5,7 г/кг с.в, H = 18 % .

Рассчитываем угловой коэффициент, характеризующий изменение состояния воздуха в помещении:

ПОМ QП 98000 4900 кДж/кг.W 20

Построение процесса обработки влажного воздуха в h-d-диаграмме начинаем с нанесения точек В и Н.

Через точку Н проводим линию hH = const до пересечения с кривойОР = 90 % в точке ОР. Параметры точки соответствуют состоянию воздуха после оросительной камеры: tОР = 18 ОС, ОР = 90 %, hОР = = 48 кДж/кг, dОР = 11,7 г/кг с.в.

По аналогии с примером 2.1 находим положение точки В' и проводим линию ПОМ = const до пересечения с линией hH = const и определяем положение точки С. Последняя характеризует параметры воздуха после смешения потоков, проходящих через оросительную камеру и байпасную линию. Энтальпия hС = 48 кДж/кг, dС = 10 г/ кг с.в.

На линии dC = const находим точку П, через которую проводим ли-

нию ПОМ и определяем точки В и У. Энтальпия hУ = 60,4 кДж/кг, hП = = 49 кДж/кг.

13

Расход вентиляционного воздуха рассчитываем по формуле (2.1):

Расход наружного воздуха, проходящего через байпасную линию, рассчитываем по формуле (2.6):

GБ = GП (dОР – dC) / (dOР – dH) =

= 8600 (11,7 – 10) / (11,7 – 5,7) = 2440 кг/ч.

Расход воздуха, проходящего через оросительное пространство, определяем по формуле (2.5):

GOP = GП – GБ = 8600 – 2440 = 6460 кг/ч.

Расход воды для возмещения испарившейся в оросительной камере составит

WИ GОР dОР dН 10 3 6460 11,7-5,7 10 3 38,8 кг/ч.

Рассмотренные на рис. 2.1 и 2.2 схемы прямого испарительного охлаждения обрабатываемого воздуха обладают существенным недостатком – параметры приточного воздуха зависят от влажности наружного воздуха. Этот факт существенно ограничивает область применения рассмотренных систем: помещениями с большими избытками теплоты; производственными помещениями, где требуется поддержание высокой влажности внутреннего воздуха, в районах с сухим и жарким климатом [5].

2.3. СКВ с косвенным испарительным охлаждением

Схема СКВ с косвенным испарительным охлаждением (рис. 2.3, а) состоит из двух систем: I – система обработки основного потока воздуха; II – система испарительного охлаждения.

Для охлаждения воды могут использоваться оросительные камеры кондиционеров (как показано на рис. 2.3, а) или другие контактные аппараты, градирни, брызгальные бассейны.

14

GВ GВ

hН = hПП

Рис. 2.3. Схема (а) и h-d-диаграмма (б) косвенного испарительного охлаждения: 1 – теплообменник-воздухоохладитель; 2 – контактный аппарат

Вода, охлажденная в контактном аппарате 2 (см. рис. 2.3, а) испарением в потоке воздуха, с температурой tW1 поступает в поверхностный теплообменник-воздухоохладитель 1 кондиционера основного потока воздуха. Воздух изменяет свое состояние от tН , hH до tП , hП . Температура воды при этом повышается до tW2 . Далее вода охлаждается в контактном аппарате до tW1 . Воздух, проходящий через контактный аппарат, изменяет свое состояние от tH , hH до tОГ , hОГ.

Приточный воздух ассимилирует из помещения теплоту и влагу, изменяя свои параметры до состояния В, а затем до состояния У (рис. 2.3, б). На рис. 2.3, б пунктирной линией Н-ПП показано охлаждение воздуха на основе применения прямого испарительного охлаждения.

Сопоставим процессы косвенного и прямого испарительного охлаждения.

Расход приточного воздуха для удаления избытка теплоты QП при косвенном испарительном охлаждении составит

GПК = QП / hК ,

а при прямом испарительном охлаждении

15

GПП = QП / hП ,

где hК = hУ – hПК ; hП = hУ – hПП .

Так как hК > hП , то GПК < GПП .

Таким образом, при косвенном испарительном охлаждении производительность СКВ оказывается ниже, чем при прямом охлаждении.

При косвенном охлаждении влагосодержание приточного воздуха более низкое (dПК < dПП), что позволяет воздуху воспринимать большие влагоизбытки помещения и тем самым расширить область возможного использования принципа испарительного охлаждения воздуха.

Система косвенного испарительного охлаждения теоретически позволяет охладить основной поток воздуха до температуры мокрого термометра начального состояния воздуха tМН . Однако в действительности вследствие недорекуперации tП > tМН .

На рис. 2.4 показано устройство совмещенного аппарата косвенного испарительного охлаждения. Аппарат представляет собой две группы чередующихся каналов, разделенных стенками. Через группу каналов 1 проходит вспомогательный поток воздуха. По поверхности стенок этих каналов стекает вода, подаваемая воздухораспределительным устройством 3. Часть воды испаряется, а остальная часть стекает в поддон, откуда насосом направляется вновь к распределительному устройству. При испарении воды понижается температура вспомогательного потока воздуха (при одновременном увеличении его влагосодержания), а также охлаждается стенка канала.

Основной поток воздуха, омывающий стенку с другой стороны (группа каналов 2), охлаждается при постоянном влагосодержании.

16

2.4. СКВ двухступенчатого испарительного охлаждения

СКВ двухступенчатого испарительного охлаждения (рис. 2.5, а) относится к комбинированным системам обработки воздуха на основе применения косвенного и прямого испарительного охлаждения.

Устройство включает кондиционер и градирню. В кондиционере осуществляется косвенное и прямое изоэнтальпийное охлаждение воздуха обслуживаемых помещений. В градирне производится испарительное охлаждение воды, питающей поверхностный воздухоохладитель кондиционера.

Наружный воздух поступает в кондиционер и охлаждается в поверхностном воздухоохладителе 1 при постоянном влагосодержании

– первая ступень охлаждения. Оросительная камера 2 работает в режиме изоэнтальпийного охлаждения и является второй ступенью охлаждения. Камера орошения оснащена байпасной линией с воздушным клапаном, что позволяет регулировать параметры воздуха, поступающего в обслуживаемое помещение.

Охлаждение воды, питающей поверхностный воздухоохладитель, производится в градирне.

Построение процесса двухступенчатого испарительного охлаждения на h-d-диаграмме (рис. 2.5, б) начинают с нанесения точек Н и В и находят температуру мокрого термометра для наружного воздуха tМН . Конечная температура воды, охлажденной в градирне, определяется

по зависимости

tГW1 = tМН + (2-6) ОС .

Температуру воздуха на выходе из поверхностного теплообменника находят по формуле

tK = tГW1 + tВ ,

где tВ – перепад температур, принимаемый равным tВ ≥ 3 ОС. Состояние воздуха на выходе из поверхностного воздухонагрева-

теля (точка К) определяют на пересечении линий dН = const и tК = = const. Далее проводят линию hK = const и находят на ней положение точки О, характеризующей параметры воздуха после оросительной камеры. Вспомогательными построениями определяют положение точек В' и С. Последняя точка характеризует параметры смеси воздуха частью прошедшего через оросительную камеру и частью по байпасной линии.

17

Устройство включает кондиционер и градирню. В кондиционере осуществляется косвенное и прямое изоэнтальпийное охлаждение воздуха обслуживаемых помещений. В градирне производится испа-

18

рительное охлаждение воды, питающей поверхностный воздухоохладитель кондиционера.

Точка, соответствующая параметрам приточного воздуха, находится на пересечении линии dC = const и изотермы tП = tС + (0,5-1) ОС. На линии процесса ПОМ , проведенной через точку П, находят точки В и У.

Расход приточного воздуха определяют по формуле (2.1) или (2.2), расход воздуха через оросительную камеру и байпас – по формулам

(2.4)-(2.6).

2.5. Двухступенчатая бескомпрессорная СКВ

Двухступенчатая СКВ (рис. 2.6, а) позволяет достигать более низких температур приточного воздуха с достаточно высокой эффективностью кондиционирования.

Система включает в себя приточный А и испарительный Б кондиционеры. Приточный кондиционер предназначен для обработки основного потока воздуха, подаваемого в обслуживаемое помещение в теплый период года. В кондиционере установлены две группы воздухоохладителей (I и II).

Испарительный кондиционер предназначен для охлаждения воды, питающей воздухоохладитель в теплый период, и состоит из воздухоохладителя III и оросительных камер 1 и 2. В камере 1 производится испарительное охлаждение воды, питающей группу воздухоохладителей II приточного кондиционера.

Воросительной камере 2 охлаждается вода, направляемая в воздухоохладитель I приточного кондиционера и в воздухоохладитель III испарительного кондиционера.

Вхолодный период испарительный кондиционер Б служит для приготовления приточного воздуха, подаваемого в обслуживаемые помещения.

Рассмотрим процессы изменения состояния воздуха в h-d- диаграмме (рис. 2.6, б). Наружный воздух с параметрами точки Н поступает в кондиционеры А и Б и вследствие нагревания в вентиляторах приобретает состояние Н'.

Вкондиционере А воздух по линии dH = const охлаждается в воздухоохладителе I до состояния а, а затем в воздухоохладителе II до состояния приточного воздуха П. В обслуживаемом помещении состояние воздуха меняется до параметров В и У.

19