Штокман Е.А. Вентиляция, кондиционирование и очистка воздуха на предприятиях пищевой промышленности
Подождите немного. Документ загружается.
Количество сконденсировавшейся из воздуха влаги:
Расход теплоты в воздухонагревателе второго подогрева:
Пример
Построить на J-d-диаграмме процесс кондиционирования воздуха с первой рециркуляцией и вторым подогревом, определить количество
вентиляционного воздуха, охлаждающую мощность камеры орошения и расход теплоты в калорифере второго подогрева. Параметры наружного и
внутреннего воздуха, тепло- и влаговыделение в помещении принимаем такими же, как и в предыдущем примере, т. е. t
H
=32 °C; ф
н
=65%; J
H
=82
кДж/кг; d
H
=19,6 г/кг сух. возд.; t
B
=24 °C;> ф
в
=50%; J
B
=48 кДж/кг; d
B
=9,4 г/кг сух. возд.; ΣQ
п
=47520 кДж/ч и ΣW=5,4 кг/ч.
Угловой коэффициент линии процесса изменения состояния воздуха в помещении:
Допустимая разность температур приточного и внутреннего воздуха t
доп
=5 °C.
Температура приточного воздуха: t
n
=t
B
-At
flon
=24°-5°= 19 °С.
Температура уходящего воздуха: t
y
=27 °C.
Решение
Аналогично рассмотренному выше примеру наносим на J-d-диа-грамму точки Н и В (рис. 4.29). Через точку В проводим линию процесса изменения
состояния воздуха в помещении с угловым коэффициентом е
п
=8800 и на пересечении ее с изотермами t
y
=27 °C и t =19 °С находим точки У и П.
Параметры точки У: t
y
=27 °C; J
y
=52,0 кДж/кг, ф
у
=45%; d
y
=9,8 г/кг сух. возд.
Параметры точки П: t
п
=19 °C; J
п
=41,2 кДж/кг; ф
п
=62%; d
п
=8,6 г/кг сух. возд.
Затем на поле J-d-диаграммы наносим линию d
п
=const, на которой находим положение точек П' и О. При этом точка П' находится на пересечении
изотермы t
п'
=t
п
- 1°С, а точка О — на пересечении кривой ф=95% с линией d=const.
Параметры точки П': t
п'
= 18 °С; 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.
Определим положение точки У, характеризующей состояние рециркуляционного воздуха перед его смешиванием с наружным воздухом. Точка У лежит
на пересечении линии d
y
=const с изотермой t
y
.=t
y
+0,5=27,0+0,5=27,5 °C.
Параметры точки У: t
y'
= 27,5 °C; J
y'
=52,8 кДж/кг; ф
у'
= 43%; d
y'
=9,8 г/кг сух. возд.
Точки Н и У соединяем прямой линией, которая является линией смеси наружного и рециркуляционного воздуха, расход которой составляет:
где G
п
— воздухообмен, необходимый по условию удаления теплоты и влаги; G
п
=4500 кг/ч (см. предыдущий пример); G
H
— количество наружного
воздуха, определяемое согласно санитарным нормам; G
H
принимаем равным 2500 кг/ч.
Тогда G
lp
= 4500 - 2500 = 2000 кг/ч.
Определяем значение энтальпии точки смеси С:
Рис. 4.29. Построение на J-d-диаграмме процесса обработки воздуха заданных параметров с применением первой рециркуляции.
Пересечение линии J
c
=const с линией НУ определяет положение точки смеси С.
Параметры точки С: t
с
= 30 °C; J
c
=69,0 кДж/кг, ф
с
=57%; d
c
=15,3 г/к сух. возд.
Затем точки С и О соединяем прямой линией, СО — линия процесса изменения состояния воздуха при его охлаждении и осушке 1 камере орошения.
Расход холода в камере составит:
Q
охл
= G
п
(J
c
- J
о
) = 4500 (69,0 - 34,5) = 155250 кДж/ч.
Количество сконденсировавшейся из воздуха влаги:
Расход теплоты в воздухонагревателе II ступени:
Q
II
= G
п
(J
п'
- J
о
) = 4500 (40 - 34,5 ) = 24750 кДж/ч.
Из сопоставления результатов расчета рассмотренных примеров можно сделать вывод, что использование рециркуляции позволяет сократить затраты
энергии на производство холода. Наряду с этим рассмотренной схеме в большинстве случаев присущ тот же недостаток, что и прямоточной схеме
обработки воздуха, — одновременное применение охлаждения и нагрева воздуха.
Для сокращения расхода теплоты и
холода на приготовление воздуха заданных параметров применяют системы кондиционирования с первой и второй
рециркуляциями.
Схема обработки воздуха с первой и второй рециркуляциями
Особенностью этой схемы обработки воздуха является то, что отпадает необходимость включения в работу воздухоподогревателя второго подогрева в
теплый период. Функцию воздухоподогревателя в этой схеме обработки воздуха выполняет рециркуляционный воздух
, подмешиваемый к воздуху,
прошедшему через оросительную камеру.
Эта схема обработки воздуха имеет некоторые экономические и эксплуатационные преимущества по сравнению с рассмотренными выше схемами, так
как нет необходимости в воздухоподогревателе второго подогрева. Однако следует учитывать, что при схеме с первой и второй рециркуляциями
необходимо больше охлаждать воздух, вследствие чего требуется более низкая температура охлаждающей воды. Схема обработки воздуха приведена
на рис. 4.30. В соответствии со схемой наружный воздух смешивается с воздухом первой рециркуляции. Затем смесь обрабатывается в камере
орошения, после чего к ней подмешивается воздух второй рециркуляции. В результате воздух приобретает параметры, соответствующие состоянию на
выходе из установки кондиционирования.
Построение процесса на J-d-диаграмме
(рис. 4.31) начинают с нанесения на нее точек Н и В, соответствующих параметрам наружного и внутреннего
воздуха.
Через точку В проводим луч процесса в помещении до пересечения с изотермами приточного воздуха t
п
и уходящего воздуха t
у.
Точки пересечения П и
У определяют состояние приточного и удаляемого воздуха.
Рис. 4.30. Схема кондиционирования воздуха с применением первой и второй рециркуляции.
Рис. 431. J-d-диаграмма изменения состояния воздуха в системе кондици онирования с применением первой и второй рециркуляции для режима
теплого периода.
Затем определяем положение точек П' и У. Эти точки находятся на пересечении линии d
n
=const с изотермой t
п'
( t
п'
= t
п'
- (1- 1,5) °С) и d
y
=const с
изотермой t
у
= t
y
+ 0,5 °С Точка П' характеризует состояние воздуха на выходе из кондиционера, а точка У' — состояние рециркуляционного воздуха
перед его смешиванием. Воздух с параметрами точки ГГ получаем, смешивая воздух второй рециркуляции с параметрами точки У' и воздух, прошедший
обработку в камере орошения и имеющий параметры точки О.
Расход приточного воздуха определяем из
условий удаления избытков теплоты и влаги:
Если расход воздуха, обработайного в камере орошения, составляет G
0
, кг/ч, а воздух второй рециркуляции G
2p
, кг/ч, тогда
G
п
= G
o
+ G
2P
Так как точка П' является точкой смеси воздуха состояний У и О, то все три эти точки лежат на одной прямой. При этом относительная влажность
воздуха на вьмходе из камеры орошения составляет 90-95%. Проведя через точки У и П' прямую, на ее пересечении с кривой ф
о
=90-95% находим
точку О. На основании вышеприведенной зависимости можно записать уравнение теплового баланса смеси:
откуда находим расход воздуха второй рециркуляции:
Расход воздуха, прошедшего через камеру орошения, составляет:
G
о
= G
п
- G
2p
Расход воздуха первой рециркуляции: G
1p
= G
0
- G
H
.
Соединяем точки У и Н прямой линией. У'Н — линия смеси ре-ркуляционного и наружного воздуха. Для определения положения чки смеси С на этой
прямой находим значение ее энтальпии:
Точка смеси С находится на пересечении линий J
c
=const и УН. Точку С соединяем прямой линией с точкой О; линия СО соответствует процессу
охлаждения и осушки воздуха в камере орошения.
Расход холода для охлаждения и осушки воздуха составляет:
Q
охл
= G
o
(J
c
-J
o
) , кДж/ч. Количество сконденсировавшейся из воздуха влаги: W
K
= G
п
(d
c
- d
о
) x 10
-3
, кг/ч.
Воздухоподогреватели первой и второй ступени в расчетных условиях теплового периода года в этой схеме не используются.
Недостатком системы с первой и второй рециркуляциями является сложность обеспечения автоматического регулирования. Кроме того, применение
этой схемы обработки воздуха не всегда представляется возможным, так как в ряде случаев линия, проведенная через точки
У и П', не пересекает
кривую ф=100% или пересекает, но в области отрицательных или слишком низких положительных температур. В этом случае использовать воду в
качестве охлаждающей жидкости физически не представляется возможным. Иногда расход наружного воздуха составляет значительную долю общего
расхода, вследствие чего рециркуляционного воздуха может оказаться недостаточно для обеспечения первой и
второй рециркуляции. В таких случаях
появляется необходимость включения в работу воздухоподогревателей второго подогрева или первого и второго одновременно в зависимости от
конкретных параметров наружного и внутреннего воздуха.
Пример
Определить количество вентиляционного воздуха и построить процесс кондиционирования воздуха на J-d-диаграмме для помещения.
Расчетные параметры наружного воздуха: t
н
=34 °C; ф
н
=65%; J
H
=90 кДж/кг; d
H
=21,8 г/кг сух. возд.
Параметры внутреннего воздуха: t
в
=23 °С; ф=55%; J
B
=47,8 кДж/кг; d
B
=9,7 г/кг сух. возд.
Количество тепловыделений в помещении составит: ΣQ=163200 кДж/ч, количество влаговыделений — 24,0 кг/ч.
Количество наружного воздуха, подаваемого в помещение, составляет 8000 кг/ч (определяется исходя из требований санитарных норм).
Угловой коэффициент линии процесса изменения состояния воздуха в помещении:
Допустимая разность температур приточного и внутреннего воз духа Δt
доп
=5 °C.
Температура приточного воздуха: t
п
=t
B
- Δt
доп
=23 - 5 = 18 °C.
Температура уходящего воздуха: t
у
=26 °C. Решение
Построение процесса на J-d-диаграмме (рис. 4.32) начинаем с нанесения на нее точек Н и В. Затем через точку В проводим луч про цесса в помещении
до пересечения с изотермами t
у
и t
у
Точки пересечения П и У имеют следующие параметры:
точка П: t
п
=18 °C; J
п
=39,6 кДж/кг; ф
п
=65%; d
n
=8,4 г/кг сух. возд.; точка У: t
y
=26 °C; J
y
=52,4 кДж/кг; ф
у
=50%; d
y
=10,4 г/кг сух. возд.
Через точки П и У проводим линии d
п
=const и dy=const, на которых находим положение точек П' и У.
Точка П находится на пересечении изотермы t
п'
= t
п
- l °C с линией d
n
=const.
Параметры точки П': t
п
,=17 °С J
п
.=38,5 кДж/кг; ф
п
,=70%; d
п'
=8,4 г/кг сух. возд.
Точка У находится на пересечении изотермы t
у'
=t
у
+0,5 °С с линией d
у
=const.
Параметры точки У: t
у
=26,5 °С ; J
у'
=53,2 кДж/кг; ф
у
=48%; d
у'
=10 4 г/кг сух. возд.
Расход приточного воздуха:
Рис 4.32. Построение на J-d-диафамме процесса обработки воздуха заданных параметров с применением первой и второй рециркуляции.
Принимаем расход воздуха G
п
= 19900 кг/ч.
Определяем положение точки О на J-d-диаграмме, для чего проводим через точки У' и П' прямую до пересечения с кривой ф
0
=95%.
Параметры точки О: t
о
=9,7 °C; J
о
=27,7 кДж/кг; ф
о
=95% и (1,,=7,3 г/кг сух. возд.
Находим расход воздуха второй рециркуляции:
Расход воздуха, прошедшего через камеру орошения, составляет G
о
= G
п
- G
2p
= 19900 - 8430 = 11470 кг/ч.
Расход воздуха первой рециркуляции:
G
1р
= G
0
- G
H
= 11470 - 8000 = 3470 кг/ч.
Соединяем точки Н и У прямой линией. Для определения положения точки смеси С на прямой НУ' находим ее энтальпию:
Точка смеси С находится на пересечении линий J
c
=coпst и НУ. Параметры точки С: t
c
=31,7 °C; J
c
=78,9 кДж/кг; ф
с
=63% и d
c
=18,5 г/кг сух. возд.
Расход холода для охлаждения и осушки воздуха составит:
Q
охл
= G
o
( J
c
- J
0
) = 11470 (78,9 - 27,7) = 587260 кДж/ч.
4.8. Основные процессы обработки воздуха в холодный период года
В холодный период года обработка воздуха в основном заключай ется в нагревании и увлажнении. Нагревание воздуха осуществляется в секциях I и II
подогрева, установленных до и после камеры орошения. Увлажнение воздуха происходит в камере орошения в результате адиабатного испарения
разбрызгиваемой рециркулирующей воды
. Вода вследствие непрерывной рециркуляции приобретает температуру мокрого термометра.
Расчетным режимом для систем кондиционирования воздуха обычно является теплый период года. Поэтому расчет кондиционирования начинают с
летнего режима, на основании которого устанавливают схему обработки воздуха и определяют необходимый воздухообмен.
Принятую схему обработки и количество вентиляционного воздуха принимают при расчете зимнего режима.
Схемы
обработки воздуха в холодный период года могут быть прямоточные, с первой рециркуляцией, а также с первой и второй. При применении
одинаковой схемы обработки воздуха в теплый и холодный периоды года упрощается система автоматического регулирования установки
кондиционирования.
Исходными данными для построения процессов являются: расчетные параметры наружного t
H
, J
H
и внутреннего t
B
, ф
в
воздуха; результаты расчета
тепловых балансов ΣQ
п
и балансов по влаге ΣW; значение углового коэффициента линии процесса изменения состояния воздуха в помещении е
п
= IQ
п
/ ZW; принципиальная схема организации воздухообмена и система воздухораспределения; температура удаляемого воздуха t
y
; расходы наружного
воздуха, установленные расчетом для теплого периода года G
п
, G
H
, G
lp
, G
2p
, G
0
.
Расход приточного воздуха принимают G
п
по расчету летнего режима для обеспечения устойчивости работы системы воздухораспределения.