2101

имеет параметры: tУ = 23 ОС; У = 58 %; dУ = 10,4 г/кг с.в; hУ = 49,7

кДж/кг.

Параметры приточного воздуха составляют:

hП = hВ – QП / GП = 48 – 160000 / 20000 = 40 кДж/кг; dП = dВ – W / GП = 10,2 – 25 103 / 20000 = 9 г/кг с.в.

Пересечение линии hП = const (или dП = const) с линией ПОМ определяет положение точки П, характеризующей состояние приточного воздуха: tП = 17,1 ОС; П = 73 %; dП = 9 г/кг с.в; hП = 40 кДж/кг.

На пересечении линии dП = const с кривой = 90 % находим положение точки О с параметрами tО = 14,2 ОС; О = 90 %; dО = 9 г/кг с.в; hО = 37,2 кДж/кг.

Проводим линию hО = const до пересечения с линией dН = const в точке К, параметры которой tК = 35,5 ОС; К = 1 %; dК = 0,5 г/кг с.в; hК = 37,2 кДж/кг.

Расход теплоты в воздухоподогревателе 1-й ступени

Q1 = GП (hК – hН) = 2000 (37,2 – (-27,8)) = 130000 кДж/кг.

Теплопотребление воздухоподогревателем 2-й ступени

Q2 = GП (hП – hО) = 2000(40 – 37,2) = 5600 кДж/кг.

Для уменьшения расхода теплоты в процессах приготовления воздуха возможно применение систем кондиционирования воздуха с первой рециркуляцией (см. рис. 3.3). Смешение наружного и рециркуляционного воздуха можно производить до и после воздухоподогревателя 1-й ступени.

Рассмотрим построение процессов кондиционирования при смешении наружного и рециркуляционного воздуха до 1-й ступени подогрева на h-d-диаграмме (рис. 3.5).

Наносим точки В и Н. Определяем положение точек У, П и О. Далее соединяем точки У и Н и на этой линии (линия смеси) устанавливаем положение точки смеси С, для этого находим hС (или dС):

hС = (GH hH + G1P hУ) / GH .

Точка смеси находится на пересечении линии УН и hС = const. Через точку С проводим линию dC = const, а через точку О – линию hO = = const. Точка пересечения К характеризует состояние смеси наружного и рециркуляционного воздуха после его нагревания в ВП1.

30

d

Рис. 3.5. Схема (а) и h-d-диаграмма (б) изменения состояния воздуха в прямоточной СКВ с первой рециркуляцией для режима холодного периода при подмешивании рециркуляционного воздуха перед ВП1

Линия КО характеризует изоэнтальпийное увлажнение воздуха в оросительной камере. Линия ОП – процесс нагревания воздуха в ВП2. Линия ПВУ – процесс изменения состояния воздуха в помещении.

Расход теплоты на подогрев воздуха на первой ступени определяется по формуле

Q1 = GП (hК – hC).

Расход теплоты на второй ступени подогрева ВП2 составляет

Q2 = GП (hП – hО).

Расход воды на подпитку оросительной камеры находят по форму-

ле

WП = GП (dO – dК) 10-3.

Если параметры смеси наружного и рециркуляционного воздуха С' оказываются ниже кривой = 100 % (на рис. 3.6 показано пунктирной линией), то это может привести к образованию тумана и выпадению влаги внутри установки кондиционирования воздуха. В этом случае используют схему с подмешиванием рециркуляционного воздуха после воздухоподогревателя ВП1 (см. рис. 3.3).

31

Построение процесса кондиционирования воздуха начинают с нанесения точек Н и В и определения положения точек У, П и О. Затем находят значение влагосодержания в точке смеси С по формуле

О= 1 периода при подмешивании рецирку-

ляционного воздуха после воздухопо-

догревателя ВП1

h0 = const

C'

H

d

Далее проводят линию hС = const и dC = const до их взаимного пересечения в точке С. Через точки У и С проводят линию до пересечения с линией dH = const в точке К. Линия НК является линией процесса нагрева воздуха в водоподогревателе ВП1; КУ – линией смеси подогретого наружного и рециркуляционного воздуха; СО – линией процесса изоэнтальпийного увлажнения; ОП – линией процесса нагрева воздуха в воздухоподогревателе ВП2; ПВУ – линией процесса изменения состояния воздуха в обслуживаемом помещении.

Расход теплоты в воздухоподогревателях ВП1 и ВП2 определяют по формулам:

Q1 = GП (hК – hH); Q2 = GП (hH – hО).

Расход воды на подпитку оросительной камеры находят по форму-

ле

WП = GП (dO – dC) 10-3.

32

Пример 3.4. Выполнить расчет СКВ для холодного периода с первой рециркуляцией. Подмешивание рециркуляционного воздуха произвести после воздухоподогревателя ВП1 (см. рис. 3.3).

Расчетные параметры наружного и внутреннего воздуха следую-

Угловой коэффициент луча процесса в помещении ПОМ = QП / W =

= 125000 / 25 = 5000 кДж/кг. Температура удаляемого воздуха tУ = = 23 ОС.

Решение. Построение на h-d-диаграмме (см. рис. 3.6) начинаем с нанесения точек Н и В.

Определяем положение точки У:

tУ = 23 ОС; У = 45 %; dУ = 7,9 г/кг с.в; hУ = 43,3 кДж/кг.

Параметры приточного воздуха составляют:

hП = hВ – QП / GП = 41 – 125000 / 20000 = 34,8 кДж/кг; dП = dВ – W / GП = 7,4 – 25 103 / 20000 = 6,2 г/кг с.в.

Далее аналогично рассмотренному выше примеру определяем положение точек П и О и их параметры:

tП = 18,8 ОС; П = 46 %; dП = 6,2 г/кг с.в; hП = 34,8 кДж/кг; tО = 9 ОС; О = 90 %; dО = 6,2 г/кг с.в; hО = 25,3 кДж/кг.

По формуле (3.1) находим влагосодержание точки смеси С:

dС = (GH dH + G1P dУ) / GП = (10000 0,5 + 7000 7,9) / 20000 = 3 г/кг с.в.

Точка смеси С находится на пересечении линий hО = const, dС = const: tС = 17,3 ОС; С = 25 %; dС = 3 г/кг с.в; hС = 25,3 кДж/кг.

Через точки У и С проводим прямую линию до пересечения с ли-

нией dН = const в точке К: tК = 14,5 ОС; К = 5 %; dК = 0,5 г/кг с.в; hК = = 16 кДж/кг.

Расход теплоты в воздухоподогревателях ВП1 и ВП2 составит:

Q1 = GП (hК – hH) 10000 (16 – (– 25)) = 410000 кДж/кг; Q2 = GП (hП – hО) = 17000 (34,8 – 25,3) = 161500 кДж/кг.

33

Следует отметить, что при равных условиях расходы теплоты на 1 ступени подогрева оказывается одинаковыми независимо от того, где происходит смешивание наружного и рециркуляционного воздуха: до или после воздухоподогревателя ВП1.

3.4. Кондиционирование воздуха с применением адсорбентов

Адсорбция – это процесс поглощения влаги твердыми веществами (твердыми сорбентами).

На рис. 3.7 представлена схема СКВ с применением адсорбентов. Наружный воздух после смешения с рециркуляционным поступает в один из адсорбентов 2 и осушается в нем. Далее смесь охлаждается в поверхностном воздухоохладителе 3 (через который обычно пропускается вода, охлажденная в градирне). В увлажнительной камере 4 воздух изоэнтальпийно увлажняется, приобретая параметры ОР, и далее направляется в обслуживаемое помещение.

Рис. 3.7. Принципиальная схема СКВ с применением адсорбентов: 1 – кондиционируемое помещение; 2 – адсорберы; 3 – сухой поверхностный воздухоохладитель; 4 – камера орошения

На рис. 3.8 показано построение процесса кондиционирования воздуха (летний период) с использованием адсорбентов. Исходными данными являются: параметры наружного и внутреннего воздуха, избытки влаги и теплоты, минимальный расход наружного воздуха, температуры tУ и tП. Через точку В, характеризующую состояние внутреннего воздуха, проводят луч процесса помещения ПОМ и опре-

34

деляют положение точек П и У. Расход приточного воздуха находят по формуле (2.1) или (2.2).

Далее находят положение точек У' и ОР. Через точку ОР проводят линию hОР = const до пересечения с линией d = 0 в точке К, характеризующей состояние воздуха на выходе из воздухоподогревателя. Через точки Н и У' проводят прямую. Положение точки С смеси находится на пересечении этой прямой с линией dC = const, которая определяется по (3.1). Через точку С проводят луч процесса адсорбции [5] до пересечения с линией d = 0. Точка m характеризует состояние воздуха, выходящего из адсорбера. Линия mК соответствует процессу в сухом

WC = GП (dC – dm) 10-3.

влагу, другой подвергается активации. Аппараты переключаются автоматически с помощью реле времени.

Продолжительность периода адсорбции определяется в зависимости от конкретных условий: от 10 мин до 8 часов [5].

Впроцессе активации вначале происходит нагревание адсорбента

ииспарение влаги, а затем охлаждение. Длительность нагревания и испарения влаги составляет примерно 70 %, а охлаждения – 30 % от общей продолжительности активации.

35

На рис. 3.9 приведена схема устройства адсорбера. Абсорбер состоит из двух симметрично расположенных камер, внутри которых на полках 6 расположены слои адсорбента. Осушаемый воздух поступает через торцевое отверстие, проходит слой адсорбента и отводится в канал 8.

Одновременно в соседней камере горячий воздух поступает через торцевое отверстие, проходит через слой адсорбента, активируя его, и отводится в канал 5.

Активирующий воздух нагревается при помощи калориферов 7, установленных в каждой камере.

А - А

1

Рис. 3.9. Схема адсорбера периодического действия: 1-4 – клапаны; 5, 8 – каналы; 6 – слои адсорбера; 7 – калорифер

Предположим, что левая камера работает на адсорбцию, а в правой происходит процесс активации. В этом случае клапан 1 закрыт, а через клапан 2 в левую камеру поступает воздух, подлежащий осушению. Клапан 3 открыт, а клапан 4 закрыт. Осушенный воздух из левой

36

камеры поступает в канал 8 и далее направляется по своему назначению. В правой камере клапаны 2' и 3' закрыты, а клапаны 1' и 4' – открыты. Нагретый в калориферах (правой камеры) воздух проходит через слой адсорбента и затем отводится через канал 5.

3.5. Кондиционирование воздуха с применением абсорбентов

СКВ, где применяется вода, обработка воздуха производится, как правило, в две ступени в теплый период года, и в три ступени – в холодный период. Получить воздух требуемых параметров в одноступенчатом аппарате позволяет применение растворов солей – жидких сорбентов.

Схема СКВ с использованием раствора хлористого лития представлена на рис. 3.10. Узел кондиционирования воздуха включает воздухозаборное устройство 1, воздушный фильтр 2, камеру обработки воздуха (адсорбер) 3, камеру 4 адиабатного охлаждения воздуха и вентиляторную установку 5.

При осушке приточного воздуха в теплый период влага из воздуха переходит в раствор и его концентрация снижается. Для восстановления концентрации раствор регенерируется выпариванием или методом десорбции.

Для этого в рассматриваемой схеме раствор предварительно подогревается в теплообменнике-утилизаторе 21 и направляется в подогреватель раствора 13. Питание подогревателя осуществляется низкопотенциальным теплоносителем от источников вторичных энергоресурсов (ВЭР) по трубопроводу 12. При отсутствии ВЭР можно использовать теплоту из тепловых сетей.

Для регенерации раствора используется наружный воздух, который поступает через заборное устройство 8. Если влагосодержание удаляемого из обслуживаемого помещения воздуха ниже, чем у наружного, то его можно использовать для регенерации раствора. Регенерационный воздух может быть подогрет в воздухоподогревателе

10.

Регенерированный в камере 11 раствор из бака 15 через теплооб- менник-утилизатор 21 поступает в охладитель 24, где приобретает требуемую температуру и направляется в абсорбер 3.

Для охлаждения воды, питающей охладитель 24, используется градирня 25.

37

водопровода, после чего раствор по трубопроводам 22 и 23 направляется вновь в абсорбер.

Методика расчета СКВ с применением абсорберов и построение процессов обработки воздуха в h-d-диаграмме представлены в [5].

4.ОСНОВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЦЕНТРАЛЬНЫХ УКВ

4.1.Центральные установки кондиционирования воздуха

Приготовление приточного воздуха в центральных системах кондиционирования воздуха выполняется в УКВ, расположенных на удалении от обслуживаемого помещения и связанных с ним воздуховодами часто значительной протяженности (до 80 м) [5]. Требуемые температура, влажность и чистота приточного воздуха обеспечиваются его обработкой в аппаратах, включаемых в УКВ в виде отдельных секций или блоков. Воздух в УКВ и присоединительных воздуховодах перемещается вентиляторными агрегатами. Основные секции и блоки монтируются на всасывающей стороне приточного вентилятора. В СКВ с рециркуляцией в УКВ могут включаться дополнительные рециркуляционные вентиляторные агрегаты.

Рис. 4.1. Принципиальная схема сборки УКВ из типовых блоков: 1 – приточный вентилятор с электродвигателем и воздухонагреватель II подогрева; 2 – увлажнительный аппарат; 3 – поверхностный воздухоохладитель; 4 – воздухонагреватель I подогрева, фильтр, многостворчатые клапаны регулирования поступления наружного и рециркуляционного воздуха; 5 – рециркуляционный вентилятор с электродвигателем, многостворчатые клапаны регулирования поступления и выброса внутреннего воздуха

На рис. 4.1 представлена схема сборки УКВ, состоящей из блоков, в которые входят приточный и рециркуляционный вентиляторные агрегаты, поверхностные воздухоохладители и воздухонагреватели, ув-

39