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

6.4. Охлаждение воздуха

В комплексе процессов обработки воздуха в кондиционере особое место занимает процесс охлаждения воздуха, который может быть решен совместно с влажностной обработкой в оросительных камерах или пористых поверхностных теплообменных устройствах.

В процессе охлаждения воздух отдает только явное тепло в результате конвективного теплообмена с холодной сухой поверхностью. В d-I-диаграмме этот процесс соответствует направлению сверху вниз по линиям d = const; например, при охлаждении воздуха состояния 1 до состояния 3 (см. рис. 16) 1 кг сухой части воздуха будет отдано ΔΙ1 кДж теплоты.

Процесс охлаждения воздуха при теплообмене, когда отдается только явное тепло, может протекать до точки 4 пересечения луча d1 = const с линией = 100 %. Эта точка соответствует температуре точки росы воздуха. При дальнейшем охлаждении водяные пары, содержащиеся в воздухе, будут конденсироваться и изменение тепловлажностного состояния воздуха будет проходить вниз налево по линии = 100 %, например, до точки 5. Охлаждение по линии ( = 100 %) связано с отдачей не только явного, но и скрытого тепла конденсации, и этот процесс относится к более сложному процессу тепло- и влагообмена воздуха.

Если охлаждение воздуха ограничивается только понижением температуры при неизменном влагосодержании, то оно называется сухим.

Сухое охлаждение достигается за счет омывания воздухом поверхности воздухоохладителей, где циркулирует холодильный агент (рис. 19).

Процесс охлаждения водой изображен на (см. рис. 14) d-i-диа- грамме пучком прямых, проведенных из точки А к линии насыщения. Процесс охлаждения может проходить с увлажнением воздуха или осушением.

Состояние воздуха из воздухоохладителя может быть задано условиями обработки воздуха или определено по следующим формулам

i2 = i1;d2 = d1; t2 = t1,

где i1, i2 – начальные и конечные параметры воздуха, теплосодержание, кДж/кг; d1, d2 – начальные и конечные параметры воздуха, влагосодержание, кг/кг; t1, t2 – начальные и конечные параметры воздуха, температура, °С; Qo – холодопроизводительность, кВт; Gw – масса влаги, отводимой от воздуха, кг/с; G – расход охлаждаемого воздуха, кг/с; сВ – теплоемкость влажного воздуха, Дж/(кг ∙ К); коэффициент влаговыпадения.

Рис. 19. Воздухоохладитель типа ИВН: 1 – коллектор; 2, 3 – трубные доски; 4,6 – секции; 5 – распределитель хладона; 7 – калач

Массовый расход воздуха:

G = ,

где плотность воздуха на выходе из воздухоохладителя; Vв – расход воздуха, м3/с;

 = .

Для построения процесса обработки воздуха в воздухоохладителе в диаграмме d-i определяется средняя температура поверхности воздухоохладителя tн, по которой принимается температура кипения tо (при непосредственном охлаждении) или средняя температура хладоносителя, как 0,5 (t1хнt2хн); t1хн и t2хн – начальная и конечная температуры теплоносителя.

Площадь поверхности теплообмена Fво2):

Fво = ,

где kрасч – расчетный коэффициент теплопередачи, Вт/(м2 К); tср.лог – средняя логарифмическая разность температур воздуха и хладагента или рассола, С; Qо – тепловая нагрузка воздухоохладителя, Вт.

Для приближенных расчетов коэффициент теплопередачи может быть определен по формуле

К = 15,1 ∙ ,

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

При движении воздуха поперек труб со скоростью 3-5 м/с коэффициент теплопередачи может иметь значения:

- для гладкотрубного воздухоохладителя (хладоноситель – вода, рассол) – 29-35 Вт/(м2 ∙ К);

-

Рис. 20. Процесс обработки воздуха в поверхностном воздухоохладителе

для оребренного фреонового воздухоохладителя – 17,5-23,3 Вт/(м2 ∙ К);

- для оребренного аммиачного воздухоохладителя – 11,6-17,5 Вт/(м2 ∙ К).

Средняя логарифмическая разность температур должна быть определена по необходимому процессу охлаждения воздуха в диаграмме d-i (рис. 20 по формуле

tср.лог = ,

где t3 – средняя температура поверхности воздухоохладителя, °С.

Тепловая нагрузка воздухоохладителя, кВт:

Qо = L ∙ (i1i2),

где L – масса (сухая) охлаждаемого воздуха, кг/с.

Подбирается воздухоохладитель по расчетной величине поверхности по таблицам с тем расчетом, чтобы массовая скорость () в живом сечении имела величину не более 6 кг/(м2 ∙ с) для предотвращения уноса конденсата с поверхности воздухоохладителя охлаждаемым воздухом. Если массовая скорость превышает указанное значение, подбирается несколько воздухоохладителей и располагаются они параллельно в сечении кондиционера.

Для охлаждения воздуха в центральном кондиционере применяются поверхностные «сухие» воздухоохладители. Конструкция этих воздухоохладителей зависит от используемого хладоносителя.

Также применяют водяные теплообменники, если в качестве хладоносителя используется вода или гликолевые смеси (рис. 21, а). Такие воздухоохладители характеризуются следующими параметрами:

а) минимальная температура рабочей среды (вода), °С;

б) максимальное давление рабочей среды, МПа;

в) гидравлическое сопротивление, кПа.

Фреоновые теплообменники прямого испарения, где в качестве хладоносителя используется фреон (хладон) (рис. 21, б). Фреоновые воздухоохладители характеризуются следующими параметрами:

- минимальная температура кипения фреона, °С;

- максимальное давление рабочей среды, МПа.

а б

Рис. 21 Поверхностные воздухоохладители: а – водяной теплообменник; б – фреоновый прямого испарения

Конструкция фреоновых теплообменников охладительных секций центральных кондиционеров отличается наличием узлов распределения жидкого фреона по трубкам теплообменника и сборными коллекторами газовой фазы фреона для возврата в холодильную машину.

С

Рис. 22. Каплеуловитель

корость воздуха должна находиться в диапазоне от 2,5 до 5,0 м/с. Потери давления при этом составляют до 16 Па.

При скоростях обрабатываемого воздуха выше 2,5 м/с за секцией охлаждения в центральном кондиционере устанавливаются, как правило, эффективные сепараторы (каплеуловители). На рис. 22 изображена конструкция каплеуловителя, собранного из специальных спрофилированных пластин, которые размещены вертикально в кожухе из нержавеющей стали.

В качестве источников холода для центральных кондиционеров с поверхностными воздухоохладителями используются холодильные машины различных типов. Выбор типа холодильной машины зависит от многих факторов.

Для центрального кондиционера с водяным теплообменником в качестве источника холода используется холодильная машина – чиллер.

Когда нет необходимости плавного регулирования холодильной мощности, используют в качестве холодильной машины компрессорно-конденсаторный блок.

Теплообменники секций охлаждения на фреоне могут быть одно- и двухконтурными. Последние в одном корпусе объединяют два одноконтурных теплообменника.

Процесс обработки воздуха в «сухом» поверхностном воздухоохладителе происходит за счет контакта потока воздуха с поверхностью, имеющей более низкую температуру. Допускается, что вблизи поверхности теплообмена слой воздуха охлаждается до температуры, близкой к температуре поверхности теплообменника. В летний период эти температуры ниже температуры точки росы, и практически всегда охлаждение воздуха сопровождается конденсацией из него влаги.

При определении установочной мощности секции воздухоохлаждения и холодильной машины полученное расчетное значение холодопроизводительности Qхол рекомендуется увеличить на 15-20 % на компенсацию тепловых потерь и возможность кратковременного повышения влажности и температуры исходного воздуха.

Расчет воздухоохладителей производится исходя из величины требуемой холодильной мощности, скорости движения воздуха, расчетной температуры и давления хладоносителя.