18. Конструкции фильтров и пылеуловителей

Очистку воздуха от примесей производят как при подаче наружного воздуха в помещение, так и при удалении загрязненного воздуха из помещения. В первом случае обеспечивается защита работающих, во втором - окружающей среды.

Очистка воздуха от пыли может быть грубой, средней или тонкой.

При грубой очистке из воздуха улавливается только крупная пыль с размерами частиц более 50 мкм, степень очистки сравнительно невысока - 70... 85 %.

При средней очистке задерживается пыль с размерами частиц до 50 мкм, степень очистки возрастает до 85...95 %.

Тонкая очистка позволяет улавливать пыль с размерами частиц менее 10 мкм, степень очистки при этом более 95 %. Если пыль не ядовита, воздух после тонкой очистки может быть возвращен обратно в помещение (рециркуляция воздуха).

Для грубой и средней очистки широко используют различные пылеуловители, принцип действия которых основан на резком уменьшении скорости движения загрязненного воздуха (пылеосадочные камеры) или изменении направления его движения (инерционные пылеуловители), в результате чего пылинки под действием сил тяжести в первом случае и инерционных сил во втором случае оседают на дно пылеулавливающего устройства или попадают в специальный сборник пыли.

Наиболее широкое распространение в промышленности благодаря дешевизне конструкции, малым размерам и простоте обслуживания получили циклоны, в которых отделение пыли происходит под действием центробежных сил, возникающих при повороте воздуха с большой скоростью. Пыль прижимается к стенкам циклона и под действием своего веса скатывается к его нижней части. Скорость воздуха в подводящем патрубке составляет от 15 до 23 м/с.

Принцип действия электрических пылеуловителей основан на способности частиц пыли принимать на себя электрический заряд. Запыленный воздух пропускается между электродами, в результате чего частички пыли получают определенный заряд и стремятся осесть на электроде противоположной полярности. Эти электроды периодически встряхивают специальным устройством, пыль оседает в бункере и затем удаляется.

Для средней и тонкой очистки воздуха от примесей широко используют фильтры, которые подразделяются на поглощающие и пористые.

К числу поглощающих фильтров относятся промывные камеры и орошаемые фильтры. В орошаемых фильтрах (ротоклонах) фильтрующий слой состоит из гравия, кокса или специальных фарфоровых колец, орошаемых водой. Проходя извилистый путь в слое наполнителя, частицы пыли прилипают к смоченным поверхностям и смываются протекающей водой.

В пористых фильтрах запыленный воздух пропускается через слой зернистого или волокнистого материала, сеток, ткани. Очистка воздуха основана на том, что пыль задерживается в промежутках между частичками или волокнами фильтрующего материала. Наиболее широкое применение нашли матерчатые фильтры, в которых фильтрующим материалом являются шерстяные ткани (фланель, байка и др.), хлопчатобумажные заменители (вельветон, пестротканая фланель, фильтропрессованный холст), а также ткань из стекловолокна. Эффективность пылеулавливания матерчатых фильтров очень высока - около 98...99,5 %, однако при высоком пылесодержании поступающего воздуха пыль быстро покрывает ткань рукавов и фильтры нуждаются в частом встряхивании.

Более рациональной в таких случаях является двухступенчатая очистка, при которой воздух последовательно проходит через два пылеуловителя или фильтра. В качестве фильтра грубой очистки могут применяться циклоны, в качестве фильтров тонкой очистки - матерчатые фильтры.

Для повышения эффективности пористых фильтров, в которых фильтрующими элементами являются различные наполнители и сетки, эти элементы покрывают тонким слоем масла, обычно веретенным или вазелиновым. Такие фильтры применяют для очистки воздуха при концентрации пыли до 200 мг/м3, при этом степень очистки составляет более 95 %.

Чтобы правильно выбрать фильтр или пылеуловитель, необходимо знать количество пыли, содержащейся в воздухе, требуемую степень очистки воздуха от пыли, характер пыли, размеры частиц и их удельный вес, а также размеры помещения, в котором должен быть установлен фильтр.

Вопрос №19

Изображение при помощи Id-диаграммы процессов обработки воздуха в кондиционерах. Системы кондиционирования воздуха.

Id-диаграмма – диаграмма состояний влажного воздуха, используемая при расчете параметров воздухообмена в помещении и позволяет определить все параметры влажного воздуха по двум известным параметрам, избегая дополнительных вычислений. Использование диаграммы позволяет избежать вычислений и наглядно отобразить вентиляционный процесс в помещении. Основой Id-диаграммы является шкала температур и шкала влагосодержаний. Id-диаграмма имеет 2 основных оси.

Id-диаграмма представляет собой рабочее поле в косоугольной системе координат Id, на которой нанесено несколько координатных сеток, а по периметру даны вспомогательные шкалы.

Шкала влагосодержаний обычно располагается по нижней кромке диаграммы, при этом линии влагосодержания представляют вертикальные прямые. Линии постоянных энтальпий представляют собой параллельные прямые под углом 135 градусов к вертикальной сетке.

Энтальпия – однозначная функция состояния термодинамической системы при неравнозначных параметрах энтропии S и давления P и связана с внутренней энергией U соотношением.

H=U+PV

V – Объем системы (помещения)

При постоянном давлении изменение энтальпии равно количеству теплоты, подведенной к системе, поэтому энтальпию часто называют тепловой функцией или теплосодержанием.

Косоугольная система координат выполнена для того, чтобы увеличить рабочее поле диаграммы. В данной диаграмме, использующей косоугольную систему координат постоянную t, представляет собой прямые линии, идущие под углом и слегка расходящиеся веером.

Рабочее поле диаграммы ограничивается кривыми линиями равных относительной влажности от 0 до 100% с интервалом через 10%.

Шкала температур располагается на левой стороне поля и захватывает температуры от плюсовых до минусовых. Значения энтальпии воздуха обычно наносят от кривой с влажностью 100%.

Значения пропорционального давления водяного пара иногда наносят по верхней кромке рабочего поля, а иногда по нижней. В последнем случае на диаграмме строят вспомогательную кривую парциального давления водяного пара.

Для определения параметров влажного воздуха по диаграмме необходимо рассчитать t воздуха в помещении, удельные избытки тепла, определение t воздуха, удаляемого из помещения, определение приточного воздуха, определение расхода воздуха, необходимого для нейтрализации воздухо и теплообмена.

При определении параметров влажного воздуха на диаграмме необходимо определить точки, отражающие состояние воздуха (его t, влажность), а также линию процесса изменения состояния воздуха (t, влажность) при наличии вентиляционных систем. По данной диаграмме можно рассчитать не только системы вентиляции и кондиционирования, но и системы обогрева, т.е. системы, восполняющие недостаток тепла до комфортного.

Выводы: Использование Id-диаграммы позволяет рассчитать системы вентиляции, кондиционирования и обогрева для создания комфортных условий персонала в рабочей зоне.

Кондиционер – устройство, предназначенное для нагрева и охлаждения воздуха в помещении (для создания комфортных условий персонала).

Кондиционирование воздуха - это создание и автоматическое поддержание (регулирование) в закрытых помещениях всех или отдельных параметров (температуры, влажности, чистоты, скорости движения) воздуха на определенном уровне с целью обеспечения оптимальных метеорологических условий, наиболее благоприятных для самочувствия людей или ведения технологического процесса.

Кондиционирование воздуха осуществляется комплексом технических средств, называемым системой кондиционирования воздуха (СКВ). В состав СКВ входят технические средства забора воздуха, подготовки, то есть придания необходимых кондиций (фильтры, теплообменники, увлажнители или осушители воздуха), перемещения (вентиляторы) и ео распределения, а также средства хладо- и теплоснабжения, автоматики, дистанционного управления и контроля.

СКВ больших общественных, административных и производственных зданий обслуживаются, как правило, комплексными автоматизированными системами управления. Автоматизированная система кондиционирования поддерживает заданное состояние воздуха в помещении независимо от колебаний параметров окружающей среды (атмосферных условий).

Вопрос № 20

Основные виды кондиционеров, их устройство и выбор

В зависимости от области применения кондиционеры принято делить на 3 основных группы:

1. Бытовые: 1.1 Моноблочные, 1.2 Спит-ситемы

Мощность охлаждения Pохл.~1,5-8 кВт

Область применения – кондиционирование в помещениях небольшой площадью до 100 м².

2. Полупромышленные – в основном это сплит-системы канального, кассетного, потолочного, настенного, колонного исполнения Pохл.~5-30 кВт. Применяются для охлаждения помещений, площадью до 300 м².

3. Промышленные: по конструкции – сложные, централизованные, на крыше, в стены. Pохл.~10-3000 кВт. Область применения – жилые и административные здания, произ-ва, площадью свыше 300 м².

По конструктивному исполнению:

1. Моноблочные – в одном блоке размещается все оборудование системы кондиционирования.

2. Сплит-системы – состоят из 2-х блоков: внутренний и наружный, в которых размещается система кондиционирования, по сравнению с моноблочными, обладают преимуществами: ниже шумность, возможность автоматизации процессов, возможность режима тепло/холод.

3. Мульти сплит-системы – разновидность сплит-систем, когда к одному наружному блоку подключается несколько внутренних.

Не обязательно!

Канальные кондиционеры (канальные сплит системы) устанавливаются за подвесным или подшивным потолком, который полностью скрывает внутренний блок кондиционера. Распределение охлажденного воздуха осуществляется по системе теплоизолированных воздуховодов, которые также размещаются в межпотолочном пространстве. Типичная мощность кондиционеров канального типа составляет 12 — 25 кВт.

Кассетный кондиционер

Для установки кассетного кондиционера (кассетной сплит системы), также как и для канального кондиционера, необходим подвесной потолок. Однако в отличие от канальных сплит систем, кондиционеры кассетного типа распределяют охлажденный воздух через нижнюю часть блока. Нижняя часть кассетной сплит системы имеет размер стандартный потолочной плитки — 600 × 600 мм, а при большой мощности вдвое больше — 1200 × 600 мм и закрывается декоративной решеткой с распределительными жалюзи. Основное достоинство кассетных кондиционеров — незаметность, поскольку видна только декоративная решетка.

Напольно — потолочный кондиционер

Если в помещении нет подвесного потолка, то альтернативой кассетному кондиционеру может стать напольно-потолочный кондиционер или просто потолочный кондиционер. Эти кондиционеры отличаются небольшой глубиной — 18 — 25 сантиметров. Устанавливаются они, как следует из названия, либо внизу стены, либо на потолке.

Колонный кондиционер (не путайте с промышленными шкафными кондиционерами) используется там, где требуется большая холодопроизводительность и нет жестких требований к дизайну помещения.

Конструкция кондиционера

Будем рассматривать на примере сплит-системы, состоящей из 2-х блоков: наружного и внутреннего.

1 – Компрессор – предназначен для сжатия хладагента и создания движения хладагента по холодильному контору. По конструкции: компрессор бывает поршневого или спирального типа

2,4 – Вентиляторы – предназначены для создания потока воздуха через соответствующие радиаторы

3 – Конденсатор (радиатор наружного блока) предназначен для охлаждения и конденсации фреона. В нем происходит охлаждение хладагента после сжатия компрессора

5 – Терморегулируемый вентиль – представляет собой капилляр, где происходит снижение t и давления жидкого хладагента

6 – Испаритель (радиатор внутреннего блока) – в нем происходит испарение жидкого хладагента

7 – Четырехходовой клапан – обеспечивает переключение режима внутреннего блока по схеме тепло/холод.

В качестве хладагента используется газ фреон Ф-12 CCl₂F_{2 ,} t_кип. = -29 градусов.

1. Процесс охлаждения воздуха происходит за счет изменения параметров хладагента, циркулирующего по замкнутому контуру. Компрессор, сжимая газообразный хладагент, повышает его t.

Входной компрессор T=10-20 градусов, Рдавл=3-5 атм.

Выходной компрессор Т=70-90 градусов, Рдавл=15-25 атм.

2. Сжатый хладагент в конденсаторе переходит из газообразной в жидкую фазу, при этом его t падает после конденсатора до 20-30 градусов, давление до 15-20 атм.

3. Жидкий хладагент после конденсатора проходит через терморегулирующий вентиль, в котором происходит снижение t и давления хладагента. При этом часть хладагента переходит в газообразную фракцию. В испарителе жидкий хладагент испаряется.

4. В сплит-системе образуется конденсат за счет конденсации пара или паров воды во внутреннем блоке.

5. Использование сплит-системы в режиме тепло обеспечивается четырехходовым клапаном, изменяющим пути прохождения хладагента по замкнутому контуру, при этом внутренний и наружный блок по принципу действия меняются местами.

Для повышения спроса на кондиционеры и сплит-системы в настоящее время используются во внутренних блоках системы дополнительной очистки воздуха и ионизаторы воздуха. Кондиционеры накапливают загрязнения, воздух не очищают, он изменяет его параметры.

Расчет мощности кондиционера

Для расчета мощности кондиционера, необходимого для создания комфортных условий в помещении необходимы: 1. Параметры помещения: площадь и высота, 2. инсоляция – степень освещенности солнцем, 3. количество технологического оборудования, работающего в данном помещении, 4. кол-во персонала, работающего в данном помещении.

Для расчета мощности конд-ра ориентировочно берется 1кВт охлаждающей мощности на каждые 25-30 м³ помещения.

Приближенный рас чет – это 1 кВт на 10 м² проводят по формуле

Q=S*h*g

S – площадь помещения

h – высота помещения

g – коэффициент, учитывающий помещение и он равен 30-40 вт/м³

Для солнечных помещений (g=40Вт/м³), для нормальных (g=30Вт/м³)

Расчет кондиционера применим только для капитальных зданий.

При учете тепловыделений людьми и электронагревательными приборами необходимо учитывать, что человек выделяет 100Вт/ч, электроприборы 1/3Рн/час (Рн – номинальная мощность).

Мощность систем кондиционирования выпускается близкой к стандартному ряду чисел 2; 2,5;3;5;7кВт. Маркировку конд-ов производители используют данный ряд, в котором происходит замена кВт на внесистемную единицу БТЕ.

1БТЕ=0,3Вт

№ 21 Радиальные и осевые вентиляторы. Подбор вентиляторов с помощью индивидуальных и обезличенных характеристик.

Вентилятор - механическое устройство для перемещения воздуха по воздуховодам систем кондиционирования и вентиляции, а также для осуществления прямой подачи воздуха в помещение либо отсоса из помещения, и создающее необходимый для этого перепад давлений (на входе и выходе вентилятора).

По конструкции и принципу действия вентиляторы делятся на осевые (аксиальные), радиальные (центробежные) и диаметральные (тангенциальные).

Осевой вентилятор - расположенное в цилиндрическом кожухе (обечайке) колесо из консольных лопастей, закрепленных на втулке под углом к плоскости вращения (в некоторых конструкциях используются поворотные лопасти).

Рабочее колесо чаще всего насаживается непосредственно на ось электродвигателя.

При вращении колеса воздух захватывается лопастями и перемещается в осевом направлении. При этом перемещение воздуха в радиальном направлении практически отсутствует.

На входе в вентилятор устанавливается коллектор (спрямляющий аппарат), значительно улучшающий аэродинамические характеристики работы вентилятора.

Осевые вентиляторы имеют больший КПД по сравнению с радиальными и диаметральными. Расход и напор регулируются поворотом лопаток, к тому же они имеют меньшие размеры.

Такие вентиляторы, как правило, применяют для подачи значительных объемов воздуха при малых аэродинамических сопротивлениях сети.

Радиальные вентиляторы

Радиальный вентилятор - расположенное в спиральном кожухе лопаточное (рабочее) колесо, при вращении которого воздух, попадающий в каналы между его лопатками, двигается в радиальном направлении к периферии колеса и сжимается.

Под действием центробежной силы он отбрасывается в спиральный кожух и далее направляется в нагнетательное отверстие.

Рабочее колесо — основной элемент радиального вентилятора, представляет собой пустотелый цилиндр, в котором по всей боковой поверхности, параллельно оси вращения, установлены на равных расстояниях лопатки.

Лопатки скреплены по окружности с помощью переднего и заднего дисков, в центре которых находится ступица для насаживания рабочего колеса на вал.

В зависимости от назначения вентилятора, лопатки рабочего колеса изготавливают загнутыми вперед или назад. Количество лопаток бывает различным, в зависимости от назначения и типа вентилятора.

Вентиляторы выпускаются с восемью положениями кожуха. Могут иметь правое и левое вращение.

В системах вентиляции и кондиционирования применяются радиальные вентиляторы:

• Одностороннего или двустороннего всасывания;

• На одном валу с эл. двигателем или с клиноременной передачей;

С лопатками, загнутыми назад или вперед.

Применение радиальных вентиляторов с лопатками, загнутыми назад, дает экономию электроэнергии примерно 20%.

Другое весьма важное достоинство вентиляторов с лопатками, загнутыми назад, заключается в том, что они относительно легко переносят перегрузки по расходу воздуха.

Радиальные вентиляторы с лопатками, загнутыми вперед, обеспечивают одни и те же расходные и напорные характеристики, что и вентиляторы с лопатками, загнутыми назад, при меньшем диаметре колеса и более низкой частоте вращения.

Таким образом, они могут достичь требуемого результата, занимая меньше места и создавая меньший шум.

Область применения и подбор вентилятора

Вентиляторы могут поставляться как самостоятельно, так и составе вентиляторного агрегата или вентиляторной секции.

В этом случае вентилятор встраивается вместе с электродвигателем в специальный корпус.

Кроме того, они могут использоваться в составе агрегатированных приточных установок, в кондиционерах, в воздушных завесах, в воздухоочистителях, фанкойлах, сплит-системах, шкафных кондиционерах и других вентиляционных установках.

В системах вентиляции и кондиционирования применяются осевые, радиальные и диаметральные вентиляторы.

Осевые и радиальные вентиляторы могут использоваться как в определенных моделях оборудования (вентиляционных агрегатах, конденсаторных установках и пр.), так и в составе систем вентиляции и кондиционирования.

При установке вентилятора в вентиляционную сеть, рекомендуется предусматривать прямые участки стабилизации воздушного потока с обеих сторон от вентилятора, для уменьшения аэродинамических потерь, связанных с турбулизацией потока.

Минимальные длины стабилизирующих участков составляют 1,5 диаметра колеса вентилятора на всасывании и 3 диаметра колеса вентилятора на нагнетании.

У всех вентиляторов генерация шума увеличивается с возрастанием окружной скорости вращения колеса, в связи с этим при одном и том же числе оборотов больший шум исходит от вентиляторов больших размеров.

Кроме того, шум у одного и того же вентилятора больше при уменьшении его КПД.

Уменьшение шума вентиляторных установок может быть достигнуто непосредственно в самой установке и предотвращением его распространения в окружающее пространство.

Снижение шума самого вентилятора возможно: при уменьшении скорости вращения рабочего колеса, повышении КПД вентилятора, улучшении аэродинамических характеристик подводящих и отводящих воздуховодов.

Для уменьшения шума в сети воздуховодов устанавливают шумоглушители, возможна облицовка корпусов вентиляторов звукоизоляционными материалами, установка вентилятора в специальном звукоизолирующем кожухе.

Подбираются вентиляторы по индивидуальным характеристикам. Характеристики приводятся в пределах допустимых частот вращения рабочих колес вентилятора из условий обеспечения их прочности, поэтому превышать частоту вращения вентилятора нельзя.

Кроме того, при выборе частоты вращения рабочего колеса исходят из ограничений создаваемого вентилятором шума.

Типоразмер (номер) вентилятора определяют из каталога таким образом, чтобы заданным значениям подачи L и полного давления Р соответствовал максимальный КПД вентилятора (но не ниже 0,9 максимального).

При выборе типоразмера вентилятора и режима его работы следует учитывать тип соединения крыльчатки вентилятора с электродвигателем и способ регулирования числа оборотов.