Исходные данные на проектирование систем кондиционирования воздуха

К исходным данным на проектирование систем кондиционирования воздуха мотносятся:

- избыточные количества полной или явной теплоты Qи влаги Wдля теплого и холодного периодов года соответственно

- диапазон оптимальных и допустимых значений параметров воздуха в рабочей или обслуживаемой СКВ зоне помещения (t_вн^н…t_вн^в, φ_вн^н…φ_вн^в); выбирается по таблицам 1.4, 1.5.

- сведения, позволяющие найти возможный и допустимый уровень ре­циркуляции (n) внутреннего воздуха;

- рабочая разность температур системы воздухораспределения (∆t₀ = t_в – t_n), т.е. разность между температурой внутреннего воздуха t_в и темпе­ратурой воздуха на выходе из воздухораспределителя (воздухораспре­делителей), называемой приточной температурой t_n;

- градиент температуры по высоте помещения (grad t), для которого проектируется СКВ и высота расположения приемника уходящего воздуха (Н).

Последние данные позволяют определить температуру уходящего воздуха

t_у =t_в+ grad t(H-2) ( 9.2)

9.5 Построение на I-d диаграмме основных процессов обработки воздуха в теплый и холодный периоды года

Решение конкретной задачи кондиционирования воздуха заключается в построении на h-dдиаграмме процессов, протекающих в кондициони­руемом помещении и в кондиционере. На этом основании полученных дан­ных далее осуществляется компоновка кондиционера и расчет (подбор) его основного оборудования.

На рисунках 9.4, 9.6 9.8 представлены схемы возможной комплектации конди­ционера, в частном случае некоторые элементы этой схемы могут отсутст­вовать. Предусматривается установка теплообмен­ников I-ой и II-ой ступени, оросительной камеры, возможны варианты рециркуляции воздуха Устрой­ства для очистки воздуха от механических примесей и шумоглушители условно не показаны. Теплообменники условно могут выполнять функции охлаждения и нагрева воздуха.

Построим несколько вариантов процесса обработки воздуха в конди­ционере для летнего периода времени.

Зону оптимальных параметров внутреннего воздуха. Как правило выбирают по верхнему пределу.

Как указано выше, наиболее частым процессом обработка воздуха в производственных помещениях является процесс адиабатного испарения для снижения температуры приточного воздуха.

Физическая сущность указанного способа заключается в следующем. Наружный воздух, обрабатываемый в камере орошения кондиционера, вступает в контакт с капельками разбрызгиваемой воды, которая имеет температуру мокрого термометра (t_воды = t_M). В результате воздух принимает состояние, близкое к состоянию насыщения (практически φ= 90-95%), за счет происходящего в этом случае испарения влаги. Источником теплоты в процессе испарения для системы «вода — воздух» является воздух, а потенциалом переноса теплоты — разность температур между воздухом и водой, которая при t_воды ⁼ t_м равна психрометрической разности температур (t_c-t_M).

Приточный воздух, отдавая явную теплоту в процессе теплообмена, снижает свою температуру. Теоретически при достижении полного насыщения конечная температура воздуха должна быть равна температуре мокрого термометра. Практически достичь такого состояния воздуха в камере орошения не удается.

При адиабатном способе обработки приточного воздуха из всех основных элементов кондиционера функционирует только оросительная камера.

Вода в камере орошения принимает температуру мокрого термометра. Для поддержания этой температуры не требуется специальных охлаждающих устройств. Расход воды на испарение составляет 3-5%. Остальная вода выпадает в поддон, откуда насосом подается к форсункам. Подпитка камеры орошения водой осуществляется автоматически.

Изменение температуры разбрызгиваемой воды за счет добавляемой воды практически не наблюдается за счет незначительного количества подпитки. Для расчетов с достаточной степенью точности можно принимать температуру разбрызгиваемой воды равной температуре мокрого термометра, а конечное состояние обрабатываемого воздуха определять точкой пересечения линии h=const, проведенной через точку заданного состояния наружного воздуха, с кривой j =90%.

Рассмотрим основные схемы обработки воздуха и построение процессов на h -d-диаграмме для летнего периода.

Исходными данными для построения процессов являются расчетные параметры наружного и внутреннего воздуха, а также количество теплоты и влаги, выделяющееся в обслуживаемых помещениях.

На рис. 9.4 показана принципиальная прямоточная схема обработки при использовании адиабатного (изоэнтальпийного) процесса. Ее связывают с построением процесса на h -d-диаграмме (рис. 9. 5), на которой этими же буквами обозначено состояние воздуха в соответствующих отдельных участках схемы.

При обработке воздуха по принятой схеме нельзя обеспечить строго заданного значения относительной влажности воздуха в обслуживаемом помещении, поэтому значение j задается в определенных допустимых пределах (например, от а до b).

Принимаем следующие обозначения:

параметры наружного воздуха — t_H и h _H,

расчетные параметры внутреннего воздуха — t_B .

На рис. 9.4 представлена принципиальная схема кондиционирования воздуха в летнее время при использовании адиабатного процесса для снижения температуры воздуха:

Рис. 9.4 Принципиальная схема кондиционирования воздуха в летнее время при использовании адиабатного процесса для снижения температуры воздуха: 1 - кондиционер; 2 - кондиционируемое помещение; 3 - вытяжная система; 4 - вентилятор; 5 - калорифер второго

подогрева; 6 - оросительная камера; 7 - калорифер первого подогрева.

Построение процесса на h -d-диаграмме выполняется в следующей последовательности. Наносится точка Н, характеризующая состояние наружного воздуха (рис. 9.5 ). Наружный воздух с состоянием, соответствующим точке Н, поступает в оросительную камеру, где вступает в контакт с мелкораспыленной водой, имеющей температуру мокрого термометра. Процесс изменения состояния протекает адиабатически (изоэнтальпийно) по лучу НО ( e = 0) и завершается в точке пересечения луча с кривой j =90% (точка О). Изотерма точки О соответствует минимальной температуре (t₀), которой можно достичь при использовании адиабатного процесса. В результате такой обработки температура воздуха снижается на величину ∆t=t_H-t₀. Энтальпия воздуха при этом сохраняется примерно постоянной.

Использование адиабатного процесса для снижения температуры приточного воздуха целесообразно только при сравнительно низких значениях относительной влажности воздуха.

После камеры орошения воздух, имеющий параметры точки О, забирается вентилятором и по воздуховодам направляется в обслуживаемое помещение. По пути до приточного отверстия температура воздуха повышается в результате подогрева его в вентиляторе (вследствие трения), а также в воздуховодах (в результате теплопоступлений через стенки). Повышение температуры на указанном участке обычно принимают t равным 1-1,5 °С.

В результате этого повышения температуры воздух принимает состояние, характеризуемое точкой П. Точка П соответствует параметрам воздуха, с которыми он поступает в обслуживаемое помещение.

Далее по известным количествам тепло- и влаговыделений в помещении определяется величина тепловлажностного (углового) e коэффициента луча процесса в помещении Затем через точку П проводится луч ПВ процесса в помещении до пересечения с изотермой, соответствующей заданному значению внутренней температуры. Полученная в результате построения точка В определит параметры внутреннего воздуха. Построение можно считать законченным, если относительная влажность воздуха в точке В удовлетворяет заданным пределам .

ПРИМЕР 9.1

Определить количество вентиляционного воздуха и параметры приточного воздуха для помещения с избыточной теплотой и влагой. Величина углового коэффициента луча процесса в помещении e =84000/10=8400, где 84000 кДж/ч — количество полной теплоты, поступающей в помещение, полученное на основании теплового баланса; 10 кг/ч — количество влаги, поступающей в воздух помещения (результат баланса по влаге).

Расчетные параметры наружного воздуха: t_н =32 °C; h _H=59,2 кДж/кг, параметры внутреннего воздуха: t_B=28 °C и _в j не выше 65%.

Решение

Наносим точку Н (см. рис. 9.5 ), соответствующую состоянию наружного воздуха. Через точку Н проводим луч адиабатного увлажнения до пересечения с кривой j =90% в точке О, параметры которой равны: t₀=21,7 °C; j _о=90%; h ₀=59,2 кДж/кг и d₀=14,7 г/кг сухого воздуха . Затем через точку О проводим луч подогрева воздуха в вентиляторе и воздуховодах. Приняв, что температура повышается на 1 °С, получаем точку П, характеризующую состояние приточного воздуха и имеющую параметры: t_n=22,7 °С; j _п=84%; h _п=60,0 кДж/кг сухого воздуха .; d_n=14,7 г/кг сухого. воздуха. Через точку П проводим луч e процесса в помещении до пересечения с изотермой заданной температуры внутри помещения.

Точка В пересечения этого луча с изотермой внутреннего воздуха (t_B=28 °C) определяет параметры, соответствующие состоянию внутреннего воздуха. Параметры точки В: j_в=65%; h _B=68 кДж/кг сухого воздуха; d_B=15,7 г/кг сухого воздуха.

Из построения процесса на h -d-диаграмме можно сделать вывод, что относительная влажность воздуха не выходит за пределы заданной относительной влажности. Таким образом, построение процесса можно считать законченным.

Рис. 9.5. Построение на h -d-диаграмме адиабатного процесса обработки воздуха с заданными параметрами.

Количество вентиляционного воздуха будет равно:

кг/ч

Количество влаги, испарившейся в камере орошения

кг/ч