Лого - Кондиционеры и сплит-системы
Cамые лучшие сплит-системы, кондиционеры, системы отопления и вентиляции для Вашего дома!
Статьи



16. КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА
  [Раздел: Вентиляция и кондиционирование воздуха / Дата: 27.5.12 20:59]

16.2. Тепло- и массообмен между воздухом и водой в камерах орошения

В системах кондиционирования широкое распространение получила обработка воздуха водой, основанная на том, что при соприкосновении воздуха с открытой поверхностью воды в общем случае происходит перенос массы вещества (влаги) и теплоты, сопровождающийся изменением его тепловлажностного состояния.

Перенос влаги происходит вследствие ее испарения с открытой поверхности воды или конденсации из воздуха у поверхности воды; в соответствии с этим влагосодержание воздуха увеличивается или уменьшается.

Направление переноса влаги зависит от количества водяных паров в воздухе и температуры поверхности воды. При температуре поверхности воды ниже температуры точки росы воздуха последний при соприкосновении с водой охлаждается и водяной пар в нем превращается в конденсат, переходящий (выпадающий) из воздуха в воду. В результате воздух осушается. При температуре поверхности воды выше точки росы воздуха будет происходить обратный процесс, приводящий к испарению воды и увлажнению воздуха.

Количество переносимой влаги (пара) при контакте воздуха и воды gn, кг/(м2•ч), можно определить по формуле Дальтона (для единичной поверхности):

где рнас—парциальное давление паров у поверхности жидкости (при 100%-ном насыщении и фактической температуре поверхности жидкости),

Па; рнач — парциальное давление парой воды й окружающем воздухе до контакта с водой, Па; β — коэффициент массообмена, кг/(м2•ч•Па); рб — барометрическое давление воздуха, гПа.

Вместо уравнения (III.70) с некоторым упрощением (на основе исследований А. А. Гоголина) для диапазона температур воды от 0 до 20 °С можно записать здесь вместо парциальных давлений рнас и рнач приняты соответственно влагосодержания воздуха dнас и dнач.

Обмен теплотой между воздухом и водой происходит в основном за счет конвекции qK и переноса скрытой теплоты qc при испарении или конденсации влаги:

На основании использования общей теории теплообмена и формул (III.71) и (III.72) для единичной поверхности получено выражение

где /нас — теплосодержание воздуха в состоянии насыщения (при фактической температуре поверхности воды), кДж/кг, Iнач — то же, в окружающем воздухе до контакта с водой, кДж/кг.

Для получения на Id-диаграмме уравнения линии, изображающей процесс тепло- и влагообмена между воздухом и водой, запишем выражение баланса теплоты и влаги для некоторого элементарного изменения тепло- и влагосодержания воздуха:

Разделив почленно первое уравнение на второе, получим основное дифференциальное уравнение изменения состояния воздуха при контакте с водой:

Если в ходе процесса Iнас и dнас остаются постоянными, то выражение (II 1.76) есть уравнение прямой линии (линия АС на рис. III.53). Это возможно, если температура воды не изменяется. Тогда для любой промежуточной точки В процесса изменения состояния воздуха можно записать

Таким образом, при постоянной температуре воды линия процесса обработки воздуха будет направлена на точку С, лежащую на линии φ = 100 % и соответствующую температуре поверхности воды т. Конечное состояние, соответствующее точке С, является теоретическим и достигается при длительном контакте воздуха с водой и большой площади контакта.

Постоянство температуры поверхности воды является характерным случаем для адиабатических процессов, часто встречающихся в природе и технике кондиционирования воздуха.

Сущность адиабатического процесса состоит в том, что устанавливается равновесие между количеством явной теплоты, которое отдает воздух воде, и количеством скрытой теплоты, которое воздух получает обратно от воды с водяным паром. Вся теплота, отдаваемая охлаждающимся воздухом воде, идет на испарение, и поэтому температура воды не меняется.

Луч процесса изменения состояния воздуха направлен в сторону уменьшения температуры по адиабате (рис. III.54).

Воздух с начальным состоянием, соответствующим точке А, теоретически охлаждается до температуры воды τ. Фактически достигаемое состояние воздуха соответствует некоторой точке В. Условием такого процесса является его течение в некотором замкнутом объеме (системе) без отвода и подвода теплоты извне.

Как видно, при адиабатическом процессе без использования искусственных источников холода и подвода холодной воды охлаждение и увлажнение воздуха достигается за счет применения воды, находящейся внутри изолированной системы или объема.

Температура воды при адиабатическом процессе устанавливается равной tc (рис. III.54) и в ходе процесса не меняется. Она называется температурой по мокрому термометру tM для воздуха состояния А, являющейся пределом охлаждения воды при адиабатическом процессе.

При контакте воздуха с водой, температура которой отличается от температуры воздуха по мокрому термометру, в случае отсутствия при этом условий для адиабатического процесса, устанавливается так называемый политропический процесс, в ходе которого происходит изменение температуры воды. Ход политропического процесса изображен на рис. III.55.

Температура воды при контакте с воздухом состояния А меняется от τнач до τкон, воздух изменяет свое состояние по кривой АС. Состояние С, соответствующее конечной температуре воды и полному насыщению воздуха водяным паром, является теоретическим и при обработке воздуха водой в системах кондиционирования реально не достигается. Фактически достигаемое состояние воздуха соответствует некоторой точке D.

В политропических процессах в зависимости от температуры воды можно обеспечивать увлажнение воздуха, увлажнение с нагреванием или охлаждением, осушение, осушение с охлаждением.

Обработка воздуха водой в системах кондиционирования осуществляется в специальных камерах, называемых камерами орошения. В них воздух обрабатывается при прохождении через дождевое пространство, образованное разбрызгиванием воды, или через смачиваемый заполнитель.

Преимущественное распространение получили форсуночные камеры, выпускаемые серийно как секции кондиционеров. В таких камерах, представляющих собой емкости в виде параллелепипеда (рис. III.56), разбрызгивание воды осуществляется форсунками, монтируемыми на гребенках из двух или трех рядов труб.

На входе и выходе из камеры устанавливаются сепараторы, предназначенные для выравнивания потока воздуха на входе, улавливания капель воды на выходе, а также для защиты рабочего объема камеры от облучения калориферами, которые в кондиционере монтируются по концам камеры. Сепараторы представляют собой набор зигзагообразных пластин, между которыми проходит воздух.

Камеры оборудуются системами трубопроводов, запорной и регулирующей арматурой, обеспечивающими работу на заданном режиме.

В форсуночной камере могут происходить адиабатический процесс (рис. III.54)—при циркуляции воды из поддона к форсункам и обратно в поддон, а также политропические процессы (рис. III.55)—при подаче воды в камеру извне с соответствующей нужному режиму температурой.

В типовых камерах орошения, выпускаемых промышленностью, при фактически имеющих место расходах воды происходит отклонение луча процесса от линии АС, показанной на рис. III.55. Расчетный процесс можно изобразить линией AD.

Положение точки D на луче процесса зависит от расхода воды и коэффициента эффективности работы камеры Е, который определяется по следующим формулам:

для политропических процессов

для адиабатических процессов

Эффективность работы камеры обеспечивается расчетом и зависит от числа рядов форсунок, количества распыляемой воды, тонкости распыления, вида процесса, осуществляемого в камере. В типовых форсуночных камерах коэффициент эффективности составляет 75—99 %.

Для получения нужного направления процесса обработки воздуха температура воды τнач, подаваемой в камеру, определяется из выражения (III.78).

Нужная начальная температура воды обеспечивается регулированием смешивания циркуляционной воды из поддона и воды, подводимой извне, с температурой, обеспечивающей получение требуемой температуры смеси (τнач).

16.3. Тепло- и массообмен в поверхностных воздухоохладителях

Поверхностные водоохладители по своей конструкции и принципу действия аналогичны калориферам, рассмотренным в гл. 12 настоящего раздела. В них, как и в калориферах, обрабатываемый воздух проходит между трубами.

Охлаждающая среда, отводящая от воздуха теплоту и поддерживающая температуру поверхности труб на нужном уровне, движется внутри труб. В качестве охлаждающей среды в поверхностных воздухоохладителях используются холодная вода, растворы солей или жидкости, кипящие при низкой температуре (фреоны и др.).

В системах кондиционирования воздуха применяются воздухоохладители, трубы которых имеют оребрение, выполненное из стали, меди или алюминия.

Поверхностные воздухоохладители имеют некоторые конструктивные отличия от калориферов (размеры, шаг ребер и др.). Однако в качестве воздухоохладителей могут использоваться обычные калориферные секции при подаче в них холодной воды.

В системах кондиционирования воздуха применяются неорошаемые и орошаемые воздухоохладители. В неорошаемых воздухоохладителях могут осуществляться процессы обработки воздуха двух видов: охлаждение без изменения влагосодержания и охлаждение с осушением.

Охлаждение без изменения влагосодержания происходит, если средняя температура охлаждающей поверхности tпов.ср выше температуры точки росы воздуха (рис. III.57, а). Лучом процесса будет АВ. Если средняя температура охлаждающей поверхности воздухоохладителя ниже температуры точки росы воздуха (рис. III.57, б), то вместе с охлаждением воздуха будет происходить осушение его на величину ?d за счет выпадения на рабочей поверхности труб воздухоохладителя конденсата из воздуха. Таким образом, процесс обработки воздуха будет осуществляться в результате его контакта с водой, стекающей по трубам воздухоохладителя. На Id-диаграмме процесс изобразится некоторой линией АВ, положение которой зависит от температуры поверхности труб, времени контакта воздуха с рабочей поверхностью воздухоохладителя и др. Линия АВ практически имеет отклонение от прямой АС, зависящее от режима работы установки.

В орошаемых воздухоохладителях вода разбрызгивается из форсунок на рабочую поверхность охладителя и, стекая по ней в поддон, получает ту же температуру, что и рабочая поверхность. Поэтому орошение поверхности труб можно производить циркуляционной водой из поддона.

В орошаемых воздухоохладителях можно получить те же процессы обработки воздуха, что и в камерах орошения. Для этого необходимо в трубы подавать холодоноситель нужной температуры. При необходимости получения адиабатического процесса подача холодоносителя в трубы не производится.

В.М. Гусев, Н.И. Ковалев, В.П. Попов, В.А. Потрошков
Теплотехника, отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха
Стройиздат, Ленинградское отделение, 1981

  « 1 [2] 3 4 »





DAIKIN - Ростов-на-Дону, Ворошиловский просп., д. 52, т. +7(863) 290-4245
PANASONIC - Ростов-на-Дону, Стачки просп., д. 26, т. +7(863) 244-8344

Галерея схем и фото | Сайты - кондиционеры, системы отопления

©2007-2008 Климаткомфорт. Все права защищены.