5716

41

Представление вышеприведенных зависимостей в безразмерном виде при применении теории подобия позволяет использовать их в широком диапазоне гидродинамических и тепловлажностных условий. Во многих исследованиях рассматривались два характерных гидродинамических режима: естественная конвекция как результат действия гравитационных сил и вынужденная конвекция как следствие воздействия искусственного побудителя для вынужденного движения воздушного потока.

Для процессов тепло- и влагообмена в условиях естественной конвекции

ρв и ρпов – плотность соответственно окружающего воздуха и воздуха в пограничном слое над поверхностью жидкости, кг/м3;

Pr = n – теплообменный (термический) критерий Прандтля; a

а – коэффициент температуропроводности,

Pr¢ = n – диффузионный критерий Прандтля.

D

Для условий вынужденной конвекции при Ar Pr > 2 · 108 критериальные зависимости имеют вид:

Тс и Тм – абсолютные температуры соответственно по сухому и мокрому термометрам, К;

Θ – температурный фактор,

Тпов

Тпов – абсолютная температура поверхности, К.

8. ИНТЕНСИВНОСТЬ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

При молярном массообмене интенсивность тепломассообменных процессов характеризуется числом Льюиса и уравнением Меркеля.

Рассмотрим динамическое равновесие молярного массообмена между пограничным слоем свободной жидкости и окружающим воздухом по аналогии Рейнольдса (рис.6).

Рис. 6. Схема молярного массообмена

43

При установившемся процессе молярного массообмена количество молей водяного пара, перешедшего из пограничного слоя в воздух, будет равно количеству молей воздуха, поступившего в пограничный слой взамен ушедшему пару:

Количество водяного пара, согласно выражению (132), можно определить

По структуре (136) и (138) одинаковы, соответственно уравнение (137) сходно с выражением (139). Таким образом получаем, что коэффициент теплообмена на поверхности определяется по зависимости:

Подставим выражение (141) в уравнение (140) и решим его относительно св, в результате получим зависимость (142):

При динамическом равновесии молярных массообменов воздуха с паром отношение коэффициента теплообмена к коэффициенту массообмена является постоянной величиной, численно равной теплоёмкости воздуха (физического смысла не имеет).

44

C учетом зависимости (149) получим уравнение Меркеля – при условии выполнения числа Льюиса полный тепловой поток можно определить через тепло- и массообменные характеристики:

9. ОСНОВНЫЕ ИНЖЕНЕРНЫЕ ЗАВИСИМОСТИ ДЛЯ РАСЧЁТА ТЕПЛОМАССООБМЕНА

Количество удельной теплоты, поступившей с открытой поверхности жидкости ванны, не имеющей бортовых отсосов, определяется по зависимости:

qиспявн.. = (5,71 + 4,06uв )×(tпов - tв ), при tж > tв . (145)

Если жидкость имеет температуру окружающего воздуха (холодные ванны), то на ее испарение с поверхности ванны, не имеющей бортовых отсосов, будет затрачиваться количество теплоты:

где jп – интенсивность испарения воды на поверхности, кг/(ч·м2);

– энтальпия пара, кДж/кг, соответствующая температуре поверхности воды tпов, определяется по зависимости (149);

Рб – барометрическое давление, кПа; 101,325 – барометрическое давление при нормальных условиях, кПа;

а – фактор скорости движения воздуха над поверхностью за счёт гравитационных сил, зависящий от температуры поверхности воды tпов, (при tпов=30ºС фактор скорости а =0,022; при tпов=50ºС фактор скорости

а =0,033) определяется по справочной литературе [4].

45

10. ТЕПЛОМАССООБМЕН В СИСТЕМАХ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

Рассмотрим основные процессы, которые протекают в тепломассообменных аппаратах системы кондиционирования воздуха (рис. 7-а). На I-d- диаграмме процессы обработки воздуха изображаются отрезками [4, 11, 25, 26, 27].

Рис. 7-а. Изображение процессов обработки воздуха на I-d-диаграмме.

Рассмотрим на I-d-диаграмме следующие процессы:

1-2 – процесс охлаждения воздуха в поверхностном теплообменнике без массообмена;

1-3 – процесс охлаждения и осушения воздуха в поверхностном теплообменнике с температурой хладоносителя или хладагента несколько ниже темпе-

46

ратуры точки росы воздуха. Реально процесс идёт по ломанной линии 1-2-3, и 1-2-4, изображённых на рис.7-б ;

Рис. 7-б. Изображение реального направления процессов обработки воздуха.

47

1-4 – процесс охлаждения и осушения воздуха в поверхностном теплообменнике при температуре хладоносителя или хладагента ниже температуры точки росы воздуха. Реально процесс идёт по ломанной линии 1-2-4, изображённой на рис.68-б.

Направление луча процессов 1-2 –1-4 в поверхностном теплообменнике обеспечивается за счёт политропного коэффициента эффективности теплообмена в аппарате Еп и температуры хладагента или хладоносителя на входе в теплообменный аппарат tw1.

1-5 – процесс изоэнтальпийного охлаждения и увлажнения воздуха, определяется по адиабатному коэффициенту эффективности теплообмена Еа. Часто этот процесс называют адиабатным (адиабатическим) процессом охлаждения и увлажнения воздуха, так как изменение полной теплоты равно нулю. Точка 5 находится на φ = 90÷95%. Данный процесс осуществляется в холодный период года в кондиционерах и приточных камерах с увлажнительными секциями при выключенных холодильных установках. Приточные камеры в базовой комплектации не оборудуются холодильными установками, поэтому в приточных камерах с оросительной секцией данный процесс протекает зимой и летом.

1-6 – политропный процесс охлаждения и увлажнения воздуха. 1-7 – изотермическое увлажнение воздуха паром.

В оросительных камерах с форсуночными или сотовыми увлажнителями при непосредственном контакте воды с воздухом осуществляются все процес-

сы от 1-2 до 1-6.

Луч процесса в камерах непосредственного контактам воды с воздухом, также определяется по политропному коэффициенту эффективности теплообмена Еп и температуре воды на входе в оросительную камеру tw1.

При контакте воздуха с рециркулирующей водой, которая разбрызгивается в оросительной секции (насос забирает воду из поддона камеры и подаёт её в форсунки камеры рециркуляционно), он увлажняется и охлаждается. Рециркуляционная вода при контакте с воздухом принимает температуру мокрого термометра воздуха tw1 = tм.т., а при этой температуре вода для испарения забирает

48

явную теплоту из воздуха, трансформирует её в скрытую и с паром возвращает в воздух. Поэтому полная теплота воздуха остаётся постоянной. Такой процесс называется адиабатным (адиабатическим):

1000

Количество воды в кг, приходящееся на 1 кг воздуха, рассчитывается как

B = Gw – коэффициент орошения, кг/кг.

Gв

Как было показано в разделе 3 любой политропный процесс можно изобразить на I-d-диаграмме в виде суммы двух простых процессов. Например, если параметры воздуха изменились от точки 2 до точки 5 (рис. 7-а), то процесс 2-5 можно представить в виде суммы процессов 2-k без массообмена (d2-k =const), в котором происходит нагрев за счёт явной теплоты Qявн, и процесс k-5 (tk-5 =const), в котором происходит изотермическое увлажнение с участием скрытой теплоты Qскр, преобразованной из явной за счёт поступившего в воздух пара:

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Богословский, В.Н. Строительная теплофизика (Теплофизические основы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха). Учебник для вузов

– 2 изд. перераб. и доп.- М: Высшая школа. 1982. – 415 с., ил.

49

2. Богословский В.Н. Отопление и вентиляция: Учебник для вузов. В 2-х ч. Ч. 2. Вентиляция / В.Н. Богословский, В.И. Новожилов и др. / Под ред. В.Н. Богословского – М.: Стройиздат, 1976. – 439 с.

3. Внутренние санитарно-технические устройства. В 3-х ч. Ч. 1, Отопление. (Справочник проектировщика) /В.Н.Богословский, Б.А. Крупнов, А.Н. Сканави и др., Под ред. И.Г. Староверова и Ю.И. Шиллера. – 4- е изд. перераб.

идоп. – М.: Стройиздат, 1990. – 344 с.

4.Внутренние санитарно-технические устройства. В 3-х ч. Ч.3. Вентиляция

икондиционирование воздуха. (Справочник проектировщика). Кн.1. /В.Н. Богословский, А.И. Пирумов, В.Н. Посохин и др./Под ред. Н.Н. Павлова и Ю.И. Шиллера – 4- е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1992. – 319 с.: ил.

5.Внутренние санитарно-технические устройства. В 3 ч. Ч. 3 Вентиляция и кондиционирование воздуха. (Справочник проектировщика). Кн.2. /Б.В.Баркалов, Н.Н. Павлов, С.С. Амирджанов и др.; Под ред. Н.Н. Павлова и Ю.И. Шиллера. – 4- е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1992 – 416 с.: ил.

6.ГОСТ 12.1.005-88. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны /Госстрой СССР. – М.:Стройиздат,1988. –47 с.

7.ГОСТ 12.2.043-80. Средства пылеулавливающие. Классификация. /Госстрой СССР. – М.:Стройиздат,1980. – 10 с.

8.ГОСТ Р 51251-99. Фильтры очистки воздуха. Классификация. Маркировка. Госстандарт России. – М. ИПК Издательство стандартов,1999. – 8 с.

9.Гримитлин, М.И. Распределение воздуха в помещениях. / М.И. Гримитлин. – С.Петербург,1994. – 316 с.

10.Дроздов В.Ф. Отопление и вентиляция: Учеб. пособие для вузов: В 2-х ч. Ч. 2. Вентиляция / В.Ф. Дроздов. – М.: Высшая школа, 1984. – 263 с.

11.Каменев П.Н. Отопление и вентиляция: Ч. 2. Вентиляция / П.Н. Каменев. – М.: Стройиздат, 1966. – 480 с.

12.Логачев, И.Н. Аэродинамические основы аспирации: Монография / И.Н. Логачев, К.И. Логачев. – Санкт-Петербург: Химиздат, 2005.- 659с.

13.АЗ-669 Рекомендации по выбору и расчету систем воздухораспределе-

ния Госстрой СССР.−М.: Стройиздат, 1986.−132 с.

14. Пирумов А.И. Обеспыливание воздуха / А.И. Пирумов.– М.: Стройиз-

дат, 1981. – 296 с.

15.СП 131.13330.2012. Строительная климатология /Минрегион России. – М.: Росстандарт,2012.− 58 с.

16.ГОСТ Р 51617-2000 Жилищно-коммунальные услуги. Общие технические условия /Госстандарт России.-М.: ГУП ЦПП,2000.-11 с.

50

17.СП 56.13330.2011 Производственные здания /Минрегион России.− М.: Госкомархитектура, 2011.− 52 с.

18.СанПиН 2.2.4.548-96 Гигиенические требования к микроклимату

производственных помещений.−М.: Информационно-издательский центр Минздрава России,1997.−20 с.

19.СП 60.13330.2012 Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха /Минрегион России. – М.: Росстандарт, 2013.- 48 с.

20.ГОСТ 30494–2011. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях. – М.: Стандартинформ, 2013. –12 с.

21.Талиев В.Н. Аэродинамика вентиляции: Учеб. пособие для вузов / В.Н. Талиев/ – М.: Стройиздат, 1985. – 208 с.

22.СН 245-71 Проектирование промышленных предприятий. [Текст]. –

–М.: Стройиздат, 1971. –93 с.

23.СП 118.13330.2012 Общественные здания и сооружения

/Минрегион России.− М.: Госкомархитектура, 2012.− 48 с.

24.Титов, В.П. Курсовое и дипломное проектирование по вентиляции гражданских и промышленных зданий /В.П. Титов, Э.В. Сазонов, Ю.С. Краснов, В.И. Новожилов/ – М.: Стройиздат, 1976. – 439 с.

25.Нестеренко, А.В. Основы термодинамических расчетов вентиляции

икондиционирования воздуха / А.В. Нестеренко. – М.: Высшая школа, 1971. –

459с.

26.Богословский, В.Н. Кондиционирование воздуха и холодоснабжение Богословский В.Н., Кокорин О.Я., Петров Л.В. / Под. Ред. В.Н. Богословского. – М.: Стройиздат, 1985. – 367 с.,ил.

27.Кочев, А.Г. Основы создания и поддержания микроклимата в промышленных, гражданских и уникальных зданиях. [Текст]: учебное пособие /А.Г. Кочев – Нижегород. гос. архитектур.-строит. ун-т – Н.Новгород:

ННГАСУ, 2012. – 108 с.

28.СП 54.13330.2011 Здания жилые многоквартирные /Минрегион

России.− М.: Госкомархитектура, 2011.− 24 с.

29.СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003 /Минрегион России.− М., 2012.− 96с.

30.СП 51.13330.2011 Защита от шума. Актуализированная редакция

СНиП 23-03-2003 /Минрегион России.− М., 2012.− 56с.

31. Сазонов, Э. В. Вентиляция общественных зданий: учеб. пос. /Э. В. Сазонов/ – Воронеж: Изд-во ВГУ, 1991. – 188 с.