Лекция №7

широко применяют гладкотрубные и ребристые теплообменные аппараты. Эти аппараты обобщенно называют поверхностными воздухоохладителями. На рисунке 10.7 показаны варианты включения не орошаемого и орошаемого воздухоохладителей в СКВ.

Последние могут быть как гладкотрубные, так и ребристые. Наиболее широкое распространение получили ребристые воздухоохладители вследствие их большей компактности. Эти аппараты изготовляют со спиральнонавитыми ребрами, круглыми насадными ребрами или с пластинчатым оребрением. В последние годы начали выпускать воздухоохладители со спиральнонакатными ребрами.

Поверхностный воздухоохладитель представляет собой теплообменный аппарат, аналогичный секциям подогрева. В отличие от последних по трубкам поверхностных воздухоохладителей пропускается не теплоноситель, а хладоноситель (холодная вода или рассол), вследствие чего воздух, проходя через такой теплообменный аппарат и соприкасаясь с холодными поверхностями труб и оребрения, охлаждается. Если температура поверхности воздухоохладителя ниже температуры точки росы, то одновременно с охлаждением будет происходить и осушение воздуха. При температуре охлаждающей поверхности выше температуры точки росы воздух будет охлаждаться при постоянном влагосодержании.

Рис. 10.7.

а) – схема включения не орошаемого воздухоохладителя в СКВ; б) – схема включения в СКВ орошаемого воздухоохладителя. 1 – помещение; 2 – вытяжной вентилятор; 3 – кондиционер; 4 – вентилятор кондиционера.

Поддерживать определенную влажность воздуха в помещении с помощью таких аппаратов невозможно. Однако совместная установка этих теплообменников с увлажнительной камерой создает возможность круглогодичного кондиционирования воздуха, обеспечивающего поддержание не

только температурных условий, но и заданных значений влажности воздуха. Самостоятельно металлические теплообменные аппараты широко применяют для охлаждения воздуха в различных технологических процессах.

Процесс охлаждения и осушения воздуха, происходящий при контакте его с твердой охлаждающей поверхностью, изображается на «i, d» -диа- грамме совершенно так же, если бы этой поверхностью являлась поверхность кaпель воды, разбрызгиваемой в оросительной кaмeре. Однако в других случаях имеются некоторые особенности, которые рассматриваются ниже.

Допустим, что состояние воздуха до воздухоохладителя определяется точкой В (рис. 10.8), а после - точкой О, т. е. процесс охлаждения должен происходить при dв = const.

Рис. 10.8.

Особенности изменения состояния воздуха при контакте его с твердыми охлаждающими поверхностями.

Тепло, отдаваемое воздухом в воздухоохладителе, воспринимается хладоносителем (холодной водой или рассолом), который вследствие этого нагревается, повышая свою температуру от tк1 до tк2. Расчетная температура поверхности воздухоохладителя в этом случае приближенно равна (tк1 - tк2)/2

=tк.пов., а процесс охлаждения будет изображаться лучом ВКср.

Вкачестве хладоносителя (вместо воды или рассола) так же применяют хладоагент (например, фреон), который испаряется в воздухоохладителе. В этом случае температура поверхности теплообмена в процессе охлаждения сохранится постоянной и равной температуре испарения хладоагента (так как теплообмен при этом происходит только за счет теплоты испарения

хладоагента).

Если вместо твердой поверхности воздух соприкасается с капельками разбрызгиваемой воды, имеющей среднюю температуру такую же, как и в предыдущем случае, т.е. соответствоват точке К’ср, то процесс изобразился бы линией ВК’ср, причем при охлаждений воздуха до температуры tо (точка 02) его влагосодержание увеличится на величину (d02 - dB), т. е. процесс охлаждения будет сопровождаться увлажнением.

Когда температура охлаждающей поверхности будет ниже температуры точки росы tР например tК то процесс охлаждения начнет сопровождаться осушением воздуха, а прямая ВК явится лучом этого процесса. Влага из воздуха станет выпадать даже в том случае, если конечная температура охлаждаемого воздуха будет выше температуры точки росы (например, если бы конечное состояние воздуха определялось точкой О1). Количество выпавшего конденсата для точки О1 будет равно (dВ - dО1). Последнее объясняется тем, что около охлаждающей поверхности образуется температурное поле, причем температура воздуха в пограничном слое у поверхности весьма близка к температуре охлаждающей поверхности (tк), при которой из этого слоя воздуха выпадает конденсат. С удалением от поверхности охлаждения температура воздуха будет расти (по закону кривой).

В последние годы в разработаны конструкции кондиционеров, использующих поверхностные орошаемые воздухоохладители. Такие аппараты являются комбинацией из обычных поверхностных воздухоохладителей и укороченной камеры орошения, в которой разбрызгивается рециркулируемая вода (рис. 10.8б).

Орошаемые поверхностные воздухоохладители обеспечивают возможность охлаждения воздуха при одновременной осушке его, а в зимний период

– увлажнение воздуха. Такие аппараты изготовляют со стальными и алюминиевыми оребренными трубками, число рядов которых по ходу воздуха может составлять от 2 до 11. Орошают воздухоохладители с помощью форсунок с диаметром выходного отверстия 4 - 5 мм при давлении воды около 0,15 МПа.

По сравнению с не орошаемыми поверхностные орошаемые воздухоохладители при небольшом количестве распыляемой воды могут очищать воздух от пыли и в некоторых случаях удалять из воздуха неприятные запахи. Кроме того, орошение способствует интенсификации процесса тепло и влагообмена.

При весовой скорости воздуха в сечении укороченной форсуночной камеры = 6 кг/(м2 ·сек) во избежание уноса капель за воздухоохладителем устанавливается пластинчатый сепаратор. Скорость движения воды в трубках принимают в пределах от 0,5 до 1,5 м/c. Для сбора распыляемой воды эти аппараты снабжены поддоном. Количество разбрызгиваемой воды принимают в пределах от 0,7 до 1,0 л. на 1 кг проходящего воздуха через воздухоохладитель.

Процессы на «i, d» - диаграмме строятся практически таким же образом, как и для СКВ с использованием оросительной камеры. Вместе с

тем, исходя из опыта эксплуатации кондиционеров с воздухоохладителями, выработаны некоторые рекомендации для проведения графо-аналитических расчетов (см. рис. 10.9). Для примера на рисунке приведены процессы обработки воздуха для прямоточной СКВ, но точно так же могут быть построены процессы обработки воздуха для СКВ с использованием рециркуляционного и байпасного воздуховодов.

В расчетах принимают: при противоточно-перекрестных воздухоохладителях tтк = tр.о.в. – (0,7 ÷ 1,5) С; при перекрестных воздухоохладителях tтк = tр.о.в. – (2 ÷ 3) С. Перепад температуры хладоносителя в воздухоохладителях обычно принимают равным tт = 2 ÷ 3 С, т. е. tтн = tтк – (2 ÷ 3) С.

Рис. 10.9.

Процессы в прямоточной СКВ с воздухоохладителем.

tов и dов – температура и влагосодержание воздуха за воздухоохладителем; tтк и tтн – температура хладоносителя, если это вода или солевой раствор, или хладоагента, если используется фреон, на выходе и на входе воздухоохладителя; tр.о.в. – температура точки росы воздуха на выходе из воздухоохладителя.

В холодный период года воздухоохладитель используется в качестве калорифера первого подогрева в сочетании с укороченной секцией орошения. Если секции орошения воздухоохладителя нет (вариант сухого охлаждения воздуха), в холодный период года кондиционер работает в режиме калори-фера.

Выбор схемы СКВ и центрального кондиционера

По результатам графоаналитических расчетов выбирают наиболее энергетически экономичную схему СКВ. Затем выбирают центральный кондиционер. В СНиПе предписано выбирать не менее двух кондиционеров с тем, чтобы каждый из них обеспечивал нагрузку не менее L0/2, м3/ч. Можно использовать один кондиционер, но при этом ставится резервный вентилятор производительностью не менее L0/2, м3/ч.

Таким образом, на каждый кондиционер ложится расход воздуха LК= =L0/nK, м3/ч, где nK – число кондиционеров. Рассматривают возможное место установки кондиционеров и холодильного оборудования .