Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ОСНОВЫ ТЕОРИИ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ.doc
Скачиваний:
300
Добавлен:
02.05.2015
Размер:
9.08 Mб
Скачать

6.2. Построение процессов изменения состояния влажного воздуха на d-I-диаграмме

Основные возможные процессы изменения состояния воздуха в диаграмме d-i показаны на рис. 15. Процессы, происходящие при неизменности одного из параметров состояния воздуха, обычно называют простыми. Процессы, в которых изменяются все параметры состояния воздуха, называются сложными.

Рис. 15. Основные процессы изменения состояния влажного воздуха

Процессы, идущие с уменьшением влагосодержания, – это процессы осушения, а с увеличением dпроцессы увлажнения. Процессы изменения состояния, в которых энтальпия воздуха (температура t по влажному термометру) уменьшается, называются процессами охлаждения, а процессы, в которых она увеличивается, – процессами нагревания. При этом, температура воздуха может и уменьшаться, но энтальпия возрастает вследствие увеличения влагосодержания воздуха.

К простым процессам можно отнести нагрев (луч-вектор АБ) или охлаждение (АЕ) воздуха без изменения влагосодержания; осушение воздуха (АН) с помощью адсорбентов – твердых поглотителей влаги; процесс адиабатического увлажнения (насыщения) при I » const (луч AM); процесс увлажнения воздуха паром (луч АГ, практически совпадающий с изотермой tа = const).

Процессы, расположенные между лучами АГ и АБ, сопровождаются ростом температуры, энтальпии и влагосодержания воздуха и соответствуют тепловлажностному отношению e, кДж/кг, приблизительно от 2510 до + ¥. Сложный процесс АВ, например, при e = от 4000 до 40000, представляет собой изменение состояния приточного (из системы кондиционирования) воздуха в помещении в летнем режиме. Он называется процессом тепловлагоассимиляции.

Область между лучами AM и АГ соответствует e от 0 до 2510, такие процессы сопровождаются ростом энтальпии и влагосодержания и понижением температуры, воздуха. Процессы между лучами АЕ и AM соответствуют e = – ¥ ¸ 0 и связаны с уменьшением энтальпии и температуры воздуха при увеличении его влагосодержания. В судовых помещениях в зимнем режиме работы системы кондиционирования воздуха происходят процессы тепловлагоассимиляции, обычно расположенные в области между лучами АЕ и AM.

Сложный процесс АД, например, можно представить в виде двух простых процессов: увлажнения (АГ) и сухого охлаждения (ГД), в результате последовательного совершения которых воздух из состояния А переходит в состояние Д.

Область между лучами АН и АЛ соответствует e = 0 ¸ 2510. Такие процессы могут происходить при осушении воздуха абсорбцией, т.е. жидкими влагопоглотителями (растворами солей), с различной степенью охлаждения осушаемого воздуха и абсорбента в цикле.

Процессы, лежащие в области между лучами АЛ и АЕ (ближе к лучу АЕ) при e = 2510 ¸ ¥, являются процессами охлаждения воздуха с одновременным его осушением. В этом случае (луч АК) уменьшаются температура, энтальпия и влагосодержание воздуха.

6.3. Нагревание воздуха

В

Рис. 16. d-i -диаграмма с режимами нагрева и охлаждения воздуха

оздух нагревается путем сообщения ему ощутимого тепла. Влагосодержание воздуха, при этом, не изменяется. Нагревание является простым односложным процессом и изображается наd-i-диаграмме отрезком вертикальной прямой (рис. 16).

Если воздух с параметрами точки 1 (t1 и 1) нагревать в воздухонагревателе (калорифере), то этот процесс изобразится прямой, проведенной вертикально вверх из точки 1 по линии d1 = const. Чем больше теплоты передается воздуху, тем сильнее он нагревается и тем выше по линии d1 = const будет расположена точка, соответствующая состоянию нагретого воздуха точка 2, т.е. каждому 1 кг сухой части воздуха будет передано ΔI1 кДж теплоты.

Оборудование для нагрева воздуха

Для нагревания большого количества воздуха используются воздухонагреватели (калориферы). По конструкции применяют гладкотрубные, пластинчатые и спирально-ребристые калориферы. По теплоносителю – водяные воздухонагреватели, паровые и электрические, мощностью 4,8-250 кВт.

По материалу трубок – стальные, биметаллические (сталь, алюминий) и других конструкций. Производительность воздухонагревателей по воздуху от 2 до 313,5 тыс. м3/ч. Начальная температура воды, поступающей в воздухонагреватель, – + 150 ÷ + 95 °С, конечная – +70 °С.

Воздухонагреватели (рис. 17) предназначены для нагрева чистого незапыленного воздуха в системах кондиционирования воздуха, вентиляции, воздушного отопления и сушильных установках. Площадь поверхности нагрева калориферов – от 20,7 до 119,9 м2, рабочее давление теплоносителя – 1,2 МПа.

Гладкотрубные калориферы выполнены из стальных трубок диаметром 20-32 мм. Трубки калорифера могут быть расположены в коридорном или в шахматном порядке.

Рис. 17. Воздухонагреватель: 1 – штуцер; 2 – коллектор; 3 – трубки для прохода теплоносителя; 4 – пластины оребрения; 5 – боковые щитки

Холодный воздух подогревается, проходя в просветах между трубками. Ширина просветов составляет около 0,5 мм. Гладкотрубные калориферы применяют при малых количествах подогреваемого воздуха и малой степени его нагрева.

Пластинчатые калориферы – ребристые нагревательные приборы. Ребра образуются прямоугольными пластинками (круглое ребро), насаженными на трубы, по которым протекает теплоноситель. Пластинки обычно изготовляют из стали толщиной 0,5-1,0 мм. Для лучшего контакта между пластинами и трубами наружная поверхность нагрева калориферов оцинковывается.

Спирально-ребристые калориферы собираются путем навивания стальной ленты на поверхность трубы. Так как внутренняя окружность ребра меньше наружной, его поверхность у самой трубы будет волнистой, что усиливает турбулизацию потока воздуха и, следовательно, улучшает теплообмен между ним и поверхностью калорифера.

Пластинчатые калориферы получили наибольшее применение ввиду своей компактности, удобства монтажа и обслуживания.

Различают одноходовые и многоходовые калориферы. В одноходовых – теплоноситель движется по трубкам в одном направлении, а в многоходовых – несколько раз меняет направление движения вследствие наличия в коллекторных крышках перегородок.

Подбор водяных и паровых воздухонагревателей производится по площади нагрева и объему нагреваемого воздуха.

Электрические нагреватели, так называемые электрокалориферы (рис. 18, а), состоят из спирально-навивных или спирально-оребренных ТЭНов, или нагревательных элементов, выполненных из нержавеющей стали и заключенных в корпусе.

а б

Рис. 18. Воздухонагреватели: а – электрокалорифер; б – спирально-накатные

Расчет электрокалориферов сводится к определению их установочной мощности для получения требуемой теплоотдачи, а также необходимого их числа.

Калориферы двух моделей: средней (С) и большой (Б).

Установка калориферов по отношению к проходящему через них воздуху может быть параллельной и последовательной. В первом случае воздух встречает на своем пути сопротивление только одного калорифера при сравнительно небольшой скорости, а во втором – он преодолевает сопротивление нескольких последовательно установленных калориферов при значительно большей скорости, чем в первом случае, следовательно, сопротивление проходу воздуха при последовательной установке значительно больше, чем при параллельной.

Параллельная установка калориферов по воздуху применяется тогда, когда требуется нагреть большое количество воздуха на небольшую разность температур, а последовательная установка калориферов по воздуху необходима при большой степени нагрева воздуха, т.е. при большой разности конечной и начальной температур.

При выборе схемы установки калориферов по воздуху массовая скорость  движения воздуха в живом сечении калориферов должна быть в пределах 4-12 кг/(см2).

Для регулирования теплоотдачи калорифера и изменения степени нагрева воздуха предусматривают установку обводного клапана. Регулирование температуры приточного воздуха осуществляют путем открытия обводного клапана и пропуска через него некоторого количества холодного воздуха, минуя калориферы.

Для парового теплоносителя установка обводного клапана обязательна, так как пар не поддается качественному регулированию, а температура его слишком высока (более 100 °С).

Количественное регулирование пара не может быть применено, поскольку в малом количестве он быстро отдает тепло и калориферы могут замерзнуть. При теплоносителе воде установка обводного клапана возможна, но не обязательна.

Обвязку калориферов трубопроводами осуществляют по двум схемам: параллельной и последовательной.

Подбор воздухонагревателей производится по расходу воздушного потока м3/ч, площади поверхности теплообмена м2 и по производительности по теплу кВт.

Тепловая нагрузка (кВт) на воздухонагреватель (калорифер):

Qо = L ∙ (i2i1),

где L – масса (сухая) нагреваемого воздуха, кг/с; i1 – теплосодержание начального параметра воздуха, кДж/кг; i2 – конечное значение теплосодержания воздуха, кДж/кг.

Площадь поверхности теплообмена Fвн, (м2):

Fвн = ,

где красч – расчетный коэффициент теплопередачи, Вт/(м2 ∙ К); tср.лог – средняя логарифмическая разность температур воздуха и теплоносителя, °C; Qо – тепловая нагрузка воздухоподогревателя, Вт.

Для приближенных расчетов коэффициент теплопередачи может быть определен по формуле

К = 15,1 ∙ ,

где – скорость движения воздуха в живом сечении воздухонагреквателя, м/с.