книги из ГПНТБ / Тарабанов, М. Г. Тепло- и массоперенос в камерах орошения кондиционеров с форсунками распыления учебное пособие

3. Для капель каждой фракции в зависимости от места устатонии - форсунки, ее гидравлических характеристик, скоро­ сти воздуха решают уравнения движения и на основе полу-, четных данных рассчитывают время пребывания капель в дождевом объеме камеры тк.

4. По формулам (3.62) и (3.63) определяют поверхность, создаваемую каплями каждой фракции, с разбивкой ее на две части, с учетом времени движения капель в условиях вы­ нужденной конвекции ti.

. 5. Подсчитывают средние значения критерия Рейнольдса за время t i и для условия малой относительной скорости, и по формуле (3.57) определяют значения критерия Нуюсельта для каждой группы капель с учетам существования двух видав поверхности, а затем вычисляют коэффициент теплоот­ дачи.

6. Находят оум'мар:нЬе значение тепловой характеристики при работе единичной форсунки. Полученную величину ум­ ножают на число аналогично расположенных в камере фор­ сунок и определяют значение тепловой характеристики всей камеры.

-Дальнейший рост состоит в определении температур вза­ имодействующих сред, что может быть сделано с использо­ ванием числа единиц, переноса.

Справедливость предлагаемого метода расчета можно проиллюстрировать на конкретном примере, причем из-за от­ сутствия данных о дисперсном составе факела распыла будем решать обратную задачу: по известному тепловому эффекту рассчитаем из условий теплообмена средний диаметр капель.

Дано. Воздух в количестве GB= 21 600 кг/ч с начальными

Давление воды перед форсунками Hw=il,5 кг/см2; -направле­ ние факела распыла — встречное; диаметр сопла форсунок dc = 5 мм; плотность установки — 24 илт/м2.

Решение. При, заданных условиях находим, что произво­ дительность одной форсунки равна 432 кг/ч, а общий расход воды в камере

Gw=432-48=20 740 кг/ч.

125

По данным Е. Е. Картиса [11] найдем значение коэффи­ циента эффективности:

Ея = tl ' *2 = 0,84 ~’ 1м1

Тогда 'конечная температура воздуха .по сухому термомет-

РУ

t2 = t1-0 ,8 4 -(t1- t Ml)='21,6o'C.

■Вычислим значение числа единиц переноса явного тепла;

In ti twH

ti — t WK

Определим тепловую характеристику камеры орошения:

а • F = NTUa• С'р • G b = 1,83 • 0,24 • 21600 = 9500 ккал/ч ■град.

Секундный расход воды в камере

90 7

q “ "Ш> “ 0,00575 м3]сек-

Чтобы воспользоваться графиками на рис. 30, пересчита­ ем тепловую характеристику на единичный расход 1 м?/сек:

По трафику VII на рис. 30 определим диаметр капель, со­ ответствующий заданному значению тепловой характеристи­ ки. Более строго необходимо „было бы выполнить специаль­ ный расчет для камеры Кд, поскольку в ней выходные сепа­ раторы расположены ближе к стоякам II и поверхность пе­ реноса в камере в действительности несколько 'меньше, чем указано в табл. 1-8. Однако для качественного анализа такая погрешность не имеет большого значения. Находим, что,- при dn= 0,6 мм—a-F/= 27,2-105 ккал/ч-град, а при dK= 0,63 мм — —a-F'=7-105 ккал/ч-град.

Таким образом, мшшо считать, что расчетный диаметр капель находится в интервале 0,6-f-0,65 мм. Полученное зна­ чение хорош-о согласуется с данными Е. В. Стефанова [134], согласно которым в факеле распыла типовых форсунок с

126

ГЛАВА IV. МЕТОДИКА ЛАБОРАТОРНОГО ИЗУЧЕНИЯ

ТЕПЛО- И МАССОПЕРЕНОСА В КАМЕРАХ ОРОШЕНИЯ, ОБОРУДОВАННЫХ РАЗЛИЧНЫМИ ФОРСУНКАМИ

Повышение эксплуатационной эффективности камер оро­ шения кондиционеров возможно ирншшользовании форсунок двухстороннего распыления. Однако для окончательного выво­ да о целесообразности применения тех или иных форсунок не­ обходимо иметь данные б теплотехнической эффективности ка­ мер орошения, оборудованных этими форсунками. До насто­ ящего времени влияние конструктивных .параметров форсунок «а эффективность тепло- и массопереноса в камерах ороше­ ния специально .не изучалось, хотя сам факт существования такой зависимости установлен опытами Е. Е. Карписа [64], О. Я. Кокорина [65] и А. А. Гоголива [35]. Поэтому для уста­ новления количественного влияния на теплотехническую эф­ фективность камер орошения различных геометрических пара­ метров форсунок одно- и двухсторойнего распыления необхо­ димо владеть методикой лабораторного изучения подобных

установок.

Известно, что теплотехническая эффективность камеры орошения зависит от ее конструкции, типа форсунок, гидро­ динамических факторов и от начальных параметров взаимо­ действующих сред. Многообразие возможных процессов о.б- работки воздуха затрудняет проведение комплексного науче­ ния тепло- и массопереноса в ка(мерах орошения и обычно приходится ограничиваться каким-нибудь одним явлением, причем чаще выбирается— охлаждение с осушкой. Процессы глубокого охлаждения действительно наиболее сложны и энергоемки в практике кондиционирования воздуха, ,но, вме­ сте с тем, продолжительность их сравнительно невелика. Так даже .в условиях южных городов с расчетной летней темпера­ турой +35° С камеры орошения работают с потреблением холода лишь примерно 4 месяца в году, а остальное время в

128

них осуществляется процесс изознтальпийного увлажнения. Следовательно, повышение эффективности камер орошения для этого процесса является не менее важной задачей.

Ниже дано описание типовой лабораторной установки, позволяющей проверять любые форсунки и осуществлять в камере нужный процесс обработки воздуха.

1. Описание типовой лабораторной установки

Установка (рис. 31 и 32) состоит из испытываемой форсу­ ночной камеры, участков стабилизации потока и аэродинами­ ческих замеров, центробежного вентилятора, электронагрева­ телей, системы водоснабжения и канализации, комплекта измерительных приборов. Испытываемая форсуночная каме­ ра (1) представляет собой аэродинамическую трубу прямо­ угольного сечения (0,3X0,35 и2), изготовленную из оцинкован­ ной стали. Боковые стенки камеры на длину 900 мм выполне­ ны из органического стекла. В камере предусмотрена возмож­ ность установки трех рядов форсунок, при расстоянии между ними — 300 мм. Общая длина испытываемой камеры, вклю­ чая входной или выходной сепараторы, составляет 1650 мм. От входного сепаратора (2) до первого ряда форсунок по ходу воздуха принято расстояние 300 мм и от третьего ряда до вы­ ходных сепараторов (3) — 310 мм. При разработке конструк­ ции сепараторов учтены рекомендации Ю. Н. Кигура [74, 75, 76]. Схемы сепараторов представлены на рис. 33.

Воздух в испытываемую камеру подается от центробежно­ го вентилятора Ц13-50 № 2, причем для исключения влияния подсосов камера установлена на напорной стороне сети. Для создания равномерного скоростного поля в сечении испыты­ ваемой камеры перед ней предусмотрен участок стабилизации потока (5). Требуемая начальная температура воздуха обес­ печивается электронагревателями (6) общей мощностью 8 квт, Для регулирования которых используется РНО 250-10

(7). Подача воды к форсункам осуществляется центробеж­ ным насосом (8) через коллектор диаметром 100 мм (9) от бака (10) или непосредственно от поддона форсуночной ка­ меры (11). Схема предусматривает также возможность пита­ ния форсунок от сети водопровода (12), что позволяет в хо­ лодный период осуществлять режимы охлаждения воздуха с понижением теплосодержания.

В общем случае, при расчете интенсивности тепло- и массопереноса . в форсуночных камерах необходимо знать коли-

чество воздуха и воды, их начальные и конечные параметры, а также ряд дополнительных величин (статическое давление воздуха в камере, давление воды перед форсунками, баромет­ рическое давление и параметры окружающего воздуха). Для нахождения указанных величин в установке предусмотрен комплект измерительных приборов.

Расход воздуха определяется по величине динамического давления, которое измеряется в аэродинамической трубе (13) диаметром 131 мм с помощью пневмометрической трубки (14), соединенной с микроманометром типа ММН (15). Принятое соотношение поперечных сечений аэродинамической трубы и испытываемой камеры позволяет работать с большими ско­ ростями воздуха в трубе, что обеспечивает точное измерение динамического давления. Для стабилизации потока воздуха на входе в аэродинамическую трубу установлена выравнива­ ющая решетка (16). Средняя скорость по сечению аэродина­ мической трубы вычисляется как среднеинтегральная по об­ щепринятой методике [60] Характерная эпюра скорости при­ ведена на рис. 34. Изменение расхода воздуха осуществляется с помощью пластинчатой диафрагмы (19). Расход воды опре-

Рис. 34. Эпюра скоростей в рабочем участке аэродинами­ ческой трубы

делается по перепаду давления непосредственно перед фор­ сункой, для чего используется образцовый манометр с ценой деления 0,026 кг!см2 (20).

Для измерения температуры воздуха и воды применяются терморезисторы типа КМТ-14, которые предварительно тща­ тельно тарируются с помощью лабораторных ртутных термо­ метров (желательно с ценой деления 0,1° С).

0, 20 и 40° С, — с.последующей проверкой в шести промежуточ­ ных точках: 5; 10; 16; 25; 30 и 35° С. После этого для каждого из них составляются градуировочные таблицы с интервалом

0,1° С.

При прохождении через терморезистор тока в нем выделя­ ется мощность рассеяния, которая зависит от измеряемой температуры:

Эта мощность может рассеяться в окружающую среду лишь при некоторой избыточной температуре датчика, зави­ сящей от условий теплообмена. Измерительный ток, подавае­ мый «а терморезисторы, подбирается таким, чтобы погреш­ ность от перегрева их за счет выделения рт не превышала по­ ловины допускаемой погрешности намерения температуры (0,05° С). Предварительный расчет величины измерительного тока проводится по данным работ [46] и [163], после чего для терморезистора с наименьшим сопротивлением величина измерительного тока определяется экспериментально по ме­ тодике [ПО]. Дальнейшая градуировка и измерение темпера­ туры выполняется по величине тока, для чего в цепь подклю­ чается контрольный вольтметр.

В дайной лабораторной установке используется мост типа Р-329 (21), класса 0,05, питаемый от стабилизатора посгоян-

ного тока, и гальванометр.М274/1. Подключение датчиков осу­ ществляется через многоточечный 'переключатель. (22).

Для .измерения относительной влажности воздуха приме­ няется психрометрический способ, являющийся дго данным В. А. Усольцева [151] наиболее распространенным при.заме­ рах в-потоке. В качестве датчика температур по мокрому термометру используются терморезисторы, покрытые слоем батиста, который наносится в виде узкой ленты, плотно нама­ тываемой по спирали. Конец батиста помещается в стаканчик, периодически подпитываемый дистиллированной водой из специального стеклянного сосуда. Для предупреждения прито­ ка тепла к измерительной головке терморезистора через стек­ лянную оболочку, последняя также, покрывается батистом на высоту 25 мм.

Определение параметров воздуха до и после форсуночной камеры проводится на участках (23) и (24), которые имеют боковые стенки из органического стекла. В каждом участке установлено по три комплекта сухих и влажных терморезисторов, причем асе они используются как рабочие. Это позво­ ляет определять средние параметры воздуха по .сечению из­ мерительных участков.

Известно, что установка радиоционных экранов не сказы­ вается на показаниях терморезисторов [171]. Поэтому в дан­ ном случае они отсутствуют. Весь стенд от входного измери­ тельного участка до выходного во время опытов укрывается съемными теплоизоляционными пакетами из пенопласта тол­ щиной 40 мм. При креплении пакетов предусмотрен также до­

полнительный воздушный зазор толщиной 10 мм. Измерение температуры воды производится в коллекторе, в поддоне испы­ тываемой камеры, в переливном бачке и .в сливном трубопро­ воде, причем терморезисторы устанавливаются непосредствен­ но в .поток .воды. В каждой точке замера имеется .по два ра­ бочих датчика.

Температура и относительная влажность окружающего воздуха определяются аспирационным психрометром. Баромет­ рическое давление измеряется ртутным барометром по мето­ дике, принятой на .метеостанциях. Статическое давление воз­ духа в испытываемой камере снимается с помощый) .микрома­ нометра (25) от специального отборника с обратной продув­ кой для удаления влаги.

134