Штокман Е.А. Вентиляция, кондиционирование и очистка воздуха на предприятиях пищевой промышленности
Подождите немного. Документ загружается.
Расход воды для возмещения испарившейся в оросительной камере:
W
исп
= G
оp
(d
o
- d
H
) • 10
-3
= 21920(13,6 - 10,8) • 10
-3
= 61,4 кг/ч.
Количество теплоты, которое необходимо отвести от воздуха в поверхностном воздухоохладителе:
Q
п.в.
= G
п
(J
н
- J
к
) = 21920(59,4 - 54,4) = 109600 кДж/ч = 26220 Вт.
Для определения состояния воздуха, уходящего из градирни, выполняем следующие расчеты.
Определяем температуру воды, поступающей в градирню:
Принимаем разность температур воды в воздухоохладителе:
Температуру воздуха (по сухому термометру), уходящего из градирни, вычисляем по формуле:
Затем определяем энтальпию воздуха на выходе из градирни J
о.г.
= 59,4 + 4,18 (26,0 - 23,4) 0,7 = 67,0 кДж/кг сухого воздуха.
Точка О
г
, характеризующая состояние воздуха на выходе из градирни, находится на пересечении линий t
о.г.
и J
о.г.
и имеет параметры t
о.г.
=27 °C;
J
о.г.
=67,0 кДж/кг сухого воздуха; ф
о.г.
=70%; d
о.г.
=15,65 г/ кг сухого воздуха.
4.7. Основные процессы обработки воздуха в теплый период года в местностях с влажным жарким климатом
В местностях с влажным жарким климатом основным методом обработки воздуха является его охлаждение и осушка.
Для охлаждения и осушки воздуха необходимо, чтобы температур ра воды, разбрызгиваемой в камере орошения кондиционера, была ниже
температуры точки росы обрабатываемого воздуха.
Схемы обработки воздуха при охлаждении с осушкой могут быть прямоточные и с применением рециркуляции. Использование той или иной схемы
зависит от конкретных условий. Прямоточные схемы применяют в тех случаях, когда по условиям загрязненности использовать рециркуляционный
воздух не допускается и установки кондиционирования работают только на наружном воздухе.
С экономической точки зрения рационально
применять рециркуляцию. Это объясняется тем, что в теплое время года тепло- и влаго-содержание
рециркуляционного воздуха ниже, чем у наружного. Вследствие этого сокращается расход холода для обработки воздуха. Наружный воздух поступает
в кондиционируемое помещение в количестве, соответствующем требованиям санитарных норм.
Ниже рассмотрим построение на J-d-диаграмме основных процессов обработки воздуха при
его охлаждении и осушении.
Прямоточная схема обработки воздуха
Принципиальная схема прямоточной системы кондиционирования приведена на рис. 4.15.
Наружный воздух в количестве L
0
поступает в камеру орошения кондиционера, в которой разбрызгивается охлажденная вода, имеющая температуру
ниже точки росы обрабатываемого воздуха.
При контакте воздуха с капельками воды он охлаждается и осушается, приобретая в конце камеры орошения заданное влагосодер-жание.
Относительная влажность обработанного воздуха обычно составляет 90-95%. Температура воздуха в ряде случаев становится ниже необходимой
температуры
приточного воздуха. Для доведения до заданной температуры воздух после камеры орошения направляется в воздухоподогреватель
второй ступени (воздухоподогреватель первой ступени в теплый период не работает), в котором он нагревается.
Рис. 4.24. J-d-диаграмма изменения состояния воздуха в прямоточной системе кондиционирования при минимальном расходе приточного воздуха (ВШ,
ВПП, ОК — то же, что на рис. 4.15).
Температуру нагрева обычно принимают на 0,5-1 °С ниже необходимой температуры приточного воздуха. Это объясняется тем, что обработанный
воздух по пути из кондиционера в помещение нагревается за счет превращения в
вентиляторе механической энергии в тепловую и теплопередачи
через стенки воздуховода, проходящего в помещениях, имеющих температуру более высокую, чем температура приточного воздуха, перемещаемого по
воздуховоду. При построении процесса на J-d-диаграмме необходимо стремиться к достижению минимального количества приточного воздуха G
п
,
которое, в свою очередь, не должно быть менее требуемого по санитарным нормам. Для построения,процесса обработки воздуха на J-d-диаграмме (рис.
4.24) наносят точки Н и В, соответствующие параметрам наружного и внутреннего воздуха. Через точку В проводят линию d
B
=const, на которой
откладывают вниз от точки В отрезок At=0,5-1 °C, и получают вспомогательную точку В'. Через точку В' проводят линию, параллельную е
п
, до
пересечения с граничной кривой ф=100% в точке m. Данный процесс обработки воздуха может быть осуществлен, если изотерма, соответствующая
точке m, не ниже 8-10 °С. На линии пересечения e
п
с кривой ф=90-95% находят точку, параметры которой соответствуют параметрам воздуха после
оросительной камеры. На линии d
0
=d
п
=const вверх от точки О откладывают отрезок Δt=0,5-1 °C и через полученную точку П проводят линию е
п
. На
пересечении линии е
п
с изотермами t
B
, t
y
находят точки В и У. Расход приточного воздуха определяют по формуле:
Часто существуют ограничения в выборе допустимой разности температур Δt
n
= Δt
доп
= t
в
- t
п
.
В этих случаях температуру приточного воздуха находят по формуле:
Рис. 4.25. J-d-диаграмма изменения состояния воздуха в прямоточной системе кондиционирования при ограниченной разности температур внутреннего
и приточного воздуха и при требуемом расходе наружного воздуха больше минимального.
Построение процесса на J-d-диаграмме выполняют в следующем порядке. Через: точку В (рис. 4.25) проводят линию процесса изменения состояния
воздуха в помещении с угловым коэффициентом е
п
и на пересечении ее с изотермами t
y
и t
п
находят точки У и П, соответствующие состояниям воздуха,
удаляемого из помещения и приточного. Воздухообмен, необходимый по условиям удаления теплоты и влаги, находят по приведенным выше
формулам.
Если полученное значение G
п
оказывается больше минимального расхода наружного воздуха G
н
, то значение G
п
принимается за расчетное.
Если же оказывается, что G
н
>G
п
, то принимают величину воздухообмена G
н
и корректируют построение, определяя новое положение точки П*. При
этом
или
В этом случае точка П* будет находиться на пересечении луча процесса е
п
с линиями J
п*
=const или d
п*
=const.
Затем проводят линию d
п
=const (d
п*
=const), на которой находят положение точек П' и О (П" и О"), характеризующих состояние воздуха соответственно
на выходе из кондиционера и из форсуночной камеры. Точка П' (П") находится на пересечении изотермы t
п*
=t
п
- (l-1,5) °С, а точка О (О") — на
пересечении кривой ф=90-95% с линией d =const (d
п
*=const). Точку Н, соответствующую параметрам наружного воздуха, соединяют с точкой О (О")
прямой линией. Линия НО (НО") графически отображает процесс охлаждения и осушки воздуха в камере орошения, линия ОП' (0"П") — нагрев воздуха
в воздухоподогревателе второй ступени, линия П'П (П"П*) — подогрев воздуха в вентиляторе и приточных воздуховодах, ПВУ (П*ВУ) —
изменение
состояния воздуха в обслуживаемом помещении.
Расход холода для осуществления процесса охлаждения и осушки воздуха определяется по формуле:
G
охл
= G
п
(J
н
- J
о
) Расход теплоты для подогрева воздуха в воздухоподогревателе второй ступени составляет:
Q
ii
= G
п
(J
п
. - J
о
). Для процесса изменения состояния воздуха, показанного на рис. 4.25, значение Q
II
= 0 (необходимость в работе
воздухоподогревателя второй ступени отсутствует).
Количество влаги, конденсирующейся на поверхности капель воды в камере орошения, составляет:
W
K
=G
п
(d
н
-d
о
) • 10
-3
.
Пример
Построить на J-d-диаграмме процесс кондиционирования воздуха при прямоточной схеме его обработки, определить количество вентиляционного
воздуха, охлаждающую мощность камеры и расход теплоты в воздухоподогревателе второго подогрева.
Расчетные параметры наружного воздуха: t
H
=32 °C; ф
н
=65%; J
H
=82 кДж/кг; d
H
=19,6 г/кг сух. возд.
Расчетные параметры внутреннего воздуха: t
B
=24°C; ф
в
=50%; J
B
=48 кДж/кг; d
B
=9,4 г/кг сух. возд.
Избытки теплоты в помещении ΣQ
п
= 47520 кДж/ч, избытки влаги ΣW=5,4 кг/ч. Угловой коэффициент линии процесса изменения состояния воздуха в
помещении:
Допустимая разность температур Δt
доп
=5 °C.
Тогда t
н
=t
B
- Δt
доп
; t
п
= 24 - 5=19 °С.
Температура уходящего воздуха t
y
=27 °C.
Решение
Построение процесса на J-d-диаграмме производим в соответствии с приведенным выше описанием. Наносим на поле J-d-диаграммы точки Н и В,
соответствующие параметрам наружного и внутреннего воздуха (рис. 4.26). Через точку В проводим линию процесса изменения состояния воздуха в
помещении с угловым коэффициентом е
п
=8850 и на пересечении ее с изотермами t
y
=27 °C и t
H
=19 °C находим точки У и П.
Параметры точки П: t
п
=19 °C; J
n
=41,2 кДж/кг, ф
п
=62%; d
п
=8,6 г/кг сух. возд.
Определим воздухообмен, необходимый по условиям удаления избытков теплоты и влаги:
или
Затем на поле J-d-диаграммы наносим линию d
п
=const, по которой находим положение точек П' и О, характеризующих состояние воздуха на выходе из
кондиционера и из камеры орошения. При этом точка ГГ находится на пересечении изотермы t
п'
=t
п
-l °C, а точка О — на пересечении кривой ф
0
=95% с
линией d
п
=const.
Параметры точки П': t
п'
=18 °C; J
п'
=40 кДж/кг, ф
п'
=65%; d
п'
=8,6 г/кг сух. возд.
Параметры точки О: t
0
=12,6 °C; J
0
=34,5 кДж/кг; ф
0
=95%; d
0
=8,6 г/кг сух. возд.
Точку Н соединяем с точкой О прямой линией. Линия НО соответствует процессу охлаждения и осушки воздуха в камере орошения.
Рис. 4.26. Построение на J-d-диаграмме процесса обработки воздуха заданных параметров по прямоточной схеме.
Расход холода для осуществления процесса охлаждения и осушки
воздуха
Q
охл
= G
п
(J
н
-J
о
)
Q
охл
= 4500 х (82 - 34,5) = 213750 кДж/ч.
Расход теплоты в воздухоподогревателе второго подогрева
Q
охл
= G
п
(J
п'
- J
0
).
Q
II
= 4500 х (40 - 34,5) = 24750 кДж/ч.
Расход влаги, конденсирующейся на поверхности капель воды в камере орошения, составляет:
W
к
= G
п
(d
н
- d
о
) x 10
-3
, W
к
= 4500 x (19,6 - 8,6) x 10
-3
= 49,5 кг/ч.
Основным недостатком рассмотренной схемы обработки воздуха является необходимость одновременного использования теплоты и холода, что в
значительной степени снижает ее теплоэнергетические показатели.
Расход приточного воздуха в значительной мере зависит от допустимого перепада температур внутреннего и приточного воздуха. В ряде случаев
воздухообмен, обеспечивающий удаление избытков теплоты и влаги из помещения,
оказывается больше минимально допустимого (по санитарно-
гигиеническим требованиям) расхода наружного воздуха. Тогда для снижения затрат энергии на обработку приточного воздуха можно рекомендовать
применение рециркуляции удаляемого воздуха, если ее использование не противоречит санитарным нормам.
Схема кондиционирования воздуха с первой рециркуляцией
В отличие от прямоточной схемы обработки воздуха рассматриваемая установка имеет канал рециркуляционного
воздуха (рис. 4.27). На построение
процесса кондиционирования воздуха с использованием рециркуляции оказывает влияние схема организации воздухообмена в помещении, т. е.
расположение зон подачи и удаления воздуха, а также мест забора воздуха, направляемого на рециркуляцию. Схема организации воздухообмена
является основанием для выбора параметров приточного, удаленного и рециркуляционного воздуха. При применении схемы организации
воздухообмена «снизу вверх» и заборе рециркуляционного воздуха из верхней зоны его параметры соответствуют параметрам точки У, а при схеме
подачи «снизу вниз»
— параметрам точки В. Когда воздух подают по схеме «снизу вверх», а на рециркуляцию забирают воздух из обслуживаемой зоны, его состояние также
будет соответствовать точке В.
Рассмотрим построение процесса
кондиционирования воздуха с применением первой рециркуляции на J-d-диаграмме. Схема организации
воздухообмена принята «снизу вверх» с забором рециркуляционного воздуха из верхней зоны.
На поле J-d-диаграммы наносятся точки Н и В (рис. 4.28), соответствующие параметрам наружного и внутреннего воздуха.
Рис. 4.27. Схема кондиционирования воздуха с первой рециркуляцией.
Рис. 4.28. J-d-диаграмма изменения состояния воздуха системы кондиционирования с применением первой рециркуляции для режима теплого периода.
Затем через точку В проводят линию процесса изменения состояния воздуха в помещении с угловым коэффициентом е
п
и на пересечении ее с
изотермами t
y
и t
п
находят точки У и П, параметры которых отвечают параметрам удаляемого и приточного воздуха. Дальнейшее построение включает
нанесение линии d
п
=const, на которой находят положение точек П' и О, соответствующих параметрам воздуха на выходе из кондиционера и камеры
орошения. Точка П' находится на пересечении изотермы t
п'
= t
п
-(1-1,5) °С, а точка О — на пересечении кривой ф
о
=90-95% с линией d
п
=const. Далее
определяют положение точки У, характеризующей состояние рециркуляционного воздуха перед его смешиванием с наружным воздухом. Точка У
находится на пересечении линии d
y
=const с изотермой t
y'
=t
y
+0,5 °C.
Расход приточного воздуха определяют по формулам:
Точки Н и У' соединяют прямой, которая является линией смеси наружного и рециркуляционного воздуха, расход которой составляет:
G
1p
= G
п
- G
н
Положение точки смеси С на этой прямой определяется при помощи уравнения теплового или материального баланса для этой точки:
Из данного уравнения получают значение энтальпии точки смеси:
Аналогично можно определить и влагосодержание точки смеси:
Пересечение этих линий с линией НУ' определяет положение точки смеси С. Затем точки С и О соединяют прямой, которая является линией процесса
изменения состояния воздуха при его охлаждении и осушке в камере орошения кондиционера. Расход холода для осуществления процесса охлаждения
и осушки определяется по формуле: