Расчет процессов кондиционирования воздуха

При расчете процессов кондиционирования воздуха изменение его со­стояния изображается в h-d диаграмме рис (9.30

Рис. 9.3 Процессы изменения состояния воздуха при обработке его в системах кондиционирования

При контакте воздуха с водой изменение его параметров происходит в результате сложных процессов тепломассообмена Это чрезвычайно сложные процессы и учет их в полной мере при решении инженерных задач неоправдан. Наиболее простыми для расчета являются процессы смешения и на­грева воздуха. Нагрев воздуха осуществляется без изменения влагосодержания, т.е. по линии d = const(процесс 1-2)

Практически наибольшее применение получили два основных метода увлажнения воздуха: изотермическое и адиабатическое

Изотермическое увлажнение происходит при постоянной температуре (T = 0), (процесс 5-6) В воздух непосредственно поступает насыщенный пар. Фазовый переход воды из жидкого в парообразное состояние осуществляется за счет внешних источников тепла, например, выделяемого при прохождении электрического тока через воду, содержащую определенное количество растворенных минеральных солей. Энтальпия образуемой при этом водо-воздушной смеси растет путем увеличения скрытой составляющей тепла. Вместе с тем, при увеличении абсолютного влагосодержания, а, соответственно, и относительной влажности воздуха его температура, характеризуемая явной составляющей тепла, остается неизменной.
Адиабатическое увлажнение происходит при постоянной энтальпии (Q = 0) ( процесс 3-4) .Фазовый переход из жидкого в парообразное состояние осуществляется путем свободного испарения воды. При этом имеет место внутренний переход части явного тепла в скрытое тепло. При увеличении абсолютного влагосодержания температура воздуха понижается, в результате чего одновременно с увлажнением происходит ассимиляция теплоизбытков без использования искусственного холода.
Изотермическое увлажнение проще реализуется аппаратно, но обладает большим энергопотреблением, что связано с необходимостью компенсации скрытой теплоты испарения воды в ходе парообразования за счет внешних источников энергии. Генерация 10 кг влаги требует 7,5 кВт•ч потребляемой энергии. Адиабатическое увлажнение является более экономичным, как минимум, на 1–2 порядка, поскольку процесс парообразования в этом случае происходит за счет внутреннего перераспределения энергии, а внешнее энергопотребление связано с реализацией различного рода механизмов значительно менее затратных. В наиболее совершенных системах увлажнения адиабатического типа генерация 10 кг влаги требует всего 0,04 кВт•ч потребляемой энергии. В связи с этим изотермическое увлажнение чаще используется для создания комфортных условий в быту и на объектах коммунального назначения, где дефицит влаги, как правило, не превышает 100–130 кг/ч. Основные ограничения связаны с потребной величиной установленной мощности, которая в указанных целях практически не может превышать 75–100 кВт. В силу указанных обстоятельств на крупных промышленных объектах, где дефицит влаги может достигать 1000 кг/ч и более, используются исключительно адиабатические способы увлажнения.

При смешении воздуха с параметрами 7и 8 точка смеси (См) находится на линии, соединяющей точки 7и 8и делит отрезок 7-8в соотношении обратно пропорциональ­ном массам смешиваемых объемов воздуха. Например, в приводимом на рис. 9.3 варианте воздух с параметрами 7в смеси составляет три массовые части, а воздух с параметрами 8- одну массовую часть.

9.3.1 Классификация и краткая характеристика адиабатических
увлажнителей воздуха
Учитывая актуальные запросы отечественной промышленности, остановимся более подробно на вопросах сравнительного анализа адиабатических способов увлажнения воздуха, среди которых наиболее употребительными являются следующие:
испарительного типа;
распылительного типа (воздушно-водяной);
распылительного типа (водяной).
В увлажнителях испарительного типа воздух прокачивается через панели, заполненные смачиваемой водой насадкой, в результате чего за счет пленочного испарения происходит насыщение воздуха парами воды.
Известны два варианта конструктивного исполнения увлажнителей данного типа:
- с рециркуляцией воды, что характеризуется опасностью размножения бактерий и последующего распространения инфекционных заболеваний различного типа;
- без рециркуляции, что характеризуется большим расходом воды, которая только в количестве 15–30% используется по прямому назначению, т.е. испаряется и увлажняет обрабатываемый воздух.
Недостатком увлажнителей испарительного типа является также отсутствие возможности регулирования количества испаряемой влаги с приемлемой точностью.
Увлажнители распылительного типа (воздушно-водяные) осуществляют распыление воды через форсунки, к которым подводятся по отдельным трубопроводам вода и сжатый воздух. Характерным представителем увлажнителей данного типа является атомайзер серии MC производства фирмы CAREL. Благодаря специальной конструкции форсунок вода распыляется в виде мельчайших капель (аэрозоля) диаметром 6–8 микрон, легко абсорбируемых воздухом.

Исследования показывают, что параметры воздуха после орошения форсунками в серийных оросительных камерах находятся на линии φ=90-98%.

Всякое изменение параметров воздуха можно характеризовать соот­ношением ε = ∆h/∆d,называемым угловым коэффициентом изменения со­стояния или тепловлажностным отношением. Величина этого коэффициен­та для рассматриваемых процессов определяется на диаграмме с помощью транспортира (рис.9.3).

Изменяется температура воздуха и при прохождении его через венти­лятор. Аэродинамические потери давления в проточных частях вентилято­ра трансформируются в тепловую энергию, расходуемую в том числе и на нагрев воздуха. Степень подогрева воздуха в вентиляторе определяется развиваемым давлением и к.п.д. вентилятора. Оценить степень нагрева воз­духа можно по приближенной зависимости

∆t = 0,001 Р,( 9.1)

где Р - развиваемое вентилятором давление, Па.

Таким образом, температура воздуха при прохождении через вентиля­тор кондиционера повышается. В соответствии с параметрами применяе­мых вентиляторов и развиваемого ими давления нагрев воздуха в вентиля­торе составляет 1-1,5 градуса.