Kétlépcsős párologtató léghűtés pdf. Hogyan működnek a vízkondicionálók

A fogyasztás ökológiája. A közvetlen klíma létrehozásának története párolgásos hűtés... Közvetlen és közvetett hűtés közötti különbségek. Párologtató típusú klímaberendezések alkalmazási változatai

A levegő párolgásos hűtéssel történő hűtése és párásítása teljesen természetes folyamat, melynek során vizet használnak hűtőközegként, és a hőt hatékonyan vezetik el a légkörben. Egyszerű mintákat használnak - amikor a folyadék elpárolog, hő elnyelődik vagy hideg szabadul fel. Párolgási hatékonyság - a levegő sebességének növekedésével növekszik, ami a ventilátor kényszerkeringését biztosítja.

A száraz levegő hőmérséklete jelentősen csökkenthető a folyékony víz gőzzé történő fázisátalakulásával, és ez a folyamat lényegesen kevesebb energiát igényel, mint a kompressziós hűtés. Nagyon száraz éghajlaton az evaporatív hűtésnek megvan az az előnye is, hogy a légkondicionálással növeli a levegő páratartalmát, és ez nagyobb kényelmet biztosít a helyiségben tartózkodók számára. A gőzkompressziós hűtéssel ellentétben azonban állandó vízforrást igényel, és működés közben folyamatosan fogyasztja.

A fejlődés története

Az évszázadok során a civilizációk eredeti módszereket találtak területükön a hő kezelésére. Korai forma a hűtőrendszert, a "szélfogót" sok ezer éve találták fel Perzsiában (Irán). A tetőn lévő széltengelyek rendszere volt, amely felfogta a szelet, átvezette a vízen, és hideg levegőt fújt be. beltéri terek... Figyelemre méltó, hogy ezeknek az épületeknek nagy része nagy víztartalékokkal rendelkező udvarral is rendelkezett, ezért ha nem volt szél, akkor a víz természetes elpárolgása következtében. forró levegő felemelkedett, az udvaron elpárologtatta a vizet, majd a már lehűlt levegő áthaladt az épületen. Ma Irán a szélfogókat párolgási hűtőre cserélte és széles körben használja, a piac pedig a száraz éghajlat miatt eléri az évi 150 000 párologtatót.

Az Egyesült Államokban a párologtató hűtőre a huszadik században számos szabadalom vonatkozik. Sokan közülük 1906-tól kezdődően faforgácsot javasoltak távtartóként az átvitelhez nagyszámú víz a mozgó levegővel érintkezve, és fenntartja az intenzív párolgást. Az 1945-ös szabadalomban bemutatott szabványos kialakítás tartalmaz egy víztartályt (általában úszószeleppel van felszerelve a szint beállításához), egy szivattyút, amely a vizet a tömítéseken keresztül keringeti. faforgács, és egy ventilátor a távtartókon keresztül a lakóterek levegőjéhez. Ez a kialakítás és az anyagok továbbra is alapvető szerepet töltenek be az elpárologtató hűtőtechnológiában az Egyesült Államok délnyugati részén. Ezen a területen a páratartalom növelésére is használják őket.

Az evaporatív hűtés általános volt az 1930-as évek repülőgép-hajtóműveiben, például a Beardmore Tornado léghajó motorjaiban. Ezt a rendszert arra használták, hogy csökkentsék vagy kiküszöböljék az egyébként jelentős radiátorokat aerodinamikai légellenállás... Ezekben a rendszerekben a motorban lévő vizet szivattyúk tartották nyomás alatt, amelyek lehetővé tették, hogy 100 °C fölé melegedjen, mivel a tényleges forráspont a nyomástól függött. A túlhevített vizet egy fúvókán keresztül egy nyitott csőre permetezték, ahol az azonnal elpárolgott, átvette a hőjét. Ezeket a csöveket a repülőgép felszíne alá lehet helyezni, hogy nulla légellenállást hozzanak létre.

Néhány járműbe külső párologtató hűtőberendezéseket szereltek fel a belső tér hűtésére. Gyakran opcionális tartozékként adták el. Az evaporatív hűtőberendezések használata az autókban egészen megszerzéséig folytatódott széleskörű felhasználás gőzkompressziós klíma.

Az evaporatív hűtés elve eltér attól, amelyen a gőzkompressziós hűtők működnek, bár ezek is párologtatást igényelnek (a párologtatás a rendszer része). A gőzsűrítési ciklusban, miután a hűtőközeg elpárolog az elpárologtató tekercsben, a hűtőközeggáz összenyomódik és lehűl, és nyomás alatt folyékony halmazállapotúvá kondenzálódik. Ezzel a ciklussal ellentétben a párologtató hűtőben a víz csak egyszer párolog el. A hűtőberendezésben elpárolgott víz hűtött levegővel kerül a térbe. A hűtőtoronyban az elpárolgott vizet a légáram elviszi.

Párolgásos hűtési alkalmazások

Létezik közvetlen, ferde és kétfokozatú (közvetlen és közvetett) párologtató léghűtés. A közvetlen párolgásos léghűtés az izentalpikus folyamaton alapul, és a klímaberendezésekben használják a hideg évszakban; meleg időben csak a helyiségben való nedvességleadás hiánya vagy jelentéktelensége és a külső levegő alacsony nedvességtartalma esetén lehetséges. Az öntözőkamra megkerülése némileg kiterjeszti alkalmazásának határait.

Száraz és meleg éghajlaton a befúvó szellőztető rendszerben a közvetlen párologtató levegőhűtés javasolt.

A közvetett párolgásos levegőhűtés felületi léghűtőben történik. A felületi hőcserélőben keringő víz hűtésére egy segédérintkező berendezés (hűtőtorony) szolgál. A levegő közvetett párolgásos hűtésére kombinált típusú eszközöket lehet használni, amelyekben a hőcserélő egyszerre látja el mindkét funkciót - fűtést és hűtést. Az ilyen eszközök hasonlóak a levegőrekuperatív hőcserélőkhöz.

A lehűtött levegő áthalad az egyik csatornacsoporton, a második csoport belső felületét az aknába lefolyó vízzel permetezzük, majd ismét belocsoljuk. A második csatornacsoportban áthaladó elszívott levegővel érintkezve a víz párolgásos hűtése következik be, melynek eredményeként az első csatornacsoport levegője lehűl. A közvetett párolgásos léghűtés lehetővé teszi a légkondicionáló rendszer teljesítményének csökkentését a közvetlen párolgásos levegőhűtéssel összehasonlítva, és kiterjeszti ennek az elvnek a felhasználási lehetőségeit, mert a befújt levegő nedvességtartalma a második esetben alacsonyabb.

Kétfokozatú párologtató hűtéssel levegőhasználat a levegő szekvenciális közvetett és közvetlen párolgásos hűtése a légkondicionálóban. Ebben az esetben a levegő közvetett párolgásos hűtésére szolgáló berendezést egy közvetlen párologtatásos hűtés üzemmódban működő öntözőfúvóka kamra egészíti ki. A tipikus permetező kamrákat párologtató levegős hűtőrendszerekben használják hűtőtornyokként. Az egyfokozatú közvetett párolgásos léghűtés mellett többfokozatú léghűtés is lehetséges, melyben mélyebb léghűtés valósul meg - ez az úgynevezett kompresszor nélküli klímarendszer.

Közvetlen párolgásos hűtés (nyitott ciklus) a levegő hőmérsékletének csökkentésére szolgál fajlagos hő párolgás, a víz folyékony halmazállapotának változása gáz halmazállapotúvá. Ebben a folyamatban a levegő energiája nem változik. A száraz, meleg levegőt hideg és nedves levegő váltja fel. A külső levegő hőjét a víz elpárologtatására használják fel.

A közvetett párolgásos hűtés (zárt hurok) a közvetlen párologtatásos hűtéshez hasonló folyamat, de egy meghatározott típusú hőcserélőt használnak. Ebben az esetben a nedves, lehűtött levegő nem érintkezik a kondicionált környezettel.

Kétfokozatú párolgásos hűtés, vagy közvetett / közvetlen.

A hagyományos párologtató hűtők a gőzkompressziós hűtők vagy az adszorpciós légkondicionáló rendszerek által igényelt energiának csak egy részét használják fel. Sajnos a levegő páratartalmát kényelmetlen szintre emelik (kivéve nagyon szárazon éghajlati övezetek). A kétfokozatú elpárologtató hűtők nem növelik annyira a páratartalmat, mint a hagyományos egyfokozatú párologtatós hűtők.

A kétfokozatú hűtő első fokozatában a meleg levegőt közvetetten, a páratartalom növelése nélkül hűtik (egy kívülről párologtatással hűtött hőcserélőn áthaladva). A közvetlen szakaszban az előhűtött levegő áthalad a vízzel átitatott párnán, emellett lehűl és nedvesebbé válik. Mivel a folyamat magában foglal egy első, előhűtési szakaszt, a közvetlen párologtatási szakaszban kevesebb páratartalomra van szükség a kívánt hőmérséklet eléréséhez. Ennek eredményeként a gyártók szerint az eljárás az éghajlattól függően 50-70% relatív páratartalmú levegőt hűt le. Összehasonlításképpen, a hagyományos hűtőrendszerek 70-80%-kal növelik a levegő páratartalmát.

Időpont egyeztetés

A központi kialakításánál ellátó rendszer szellőztetés, lehetőség van a légbeömlőt elpárologtató résszel felszerelni, és így jelentősen csökkenteni a levegő hűtésének költségeit a meleg évszakban.

Az év hideg és átmeneti időszakában, amikor a levegőt a szellőztető rendszerek befúvó fűtőberendezései, vagy a helyiségben lévő levegőt a fűtési rendszerek melegítik fel, a levegő felmelegszik, és nő a fizikai asszimilációs (elnyelő) képessége, ami megnövekszik. hőmérsékleten - nedvesség. Vagy minél magasabb a levegő hőmérséklete, annál több nedvességet tud magába asszimilálni. Például, ha a külső levegőt egy szellőzőrendszerrel ellátott légfűtő melegíti fel -22 0 С hőmérsékletről és 86% páratartalomról (a kültéri levegő paramétere a kijevi HP számára), +20 0 С-ig. - a páratartalom a biológiai szervezetekre vonatkozó határérték alá csökken, és elfogadhatatlan 5-8%-os páratartalomra. Alacsony páratartalom - negatívan befolyásolja az ember bőrét és nyálkahártyáját, különösen az asztmában vagy tüdőbetegségben szenvedőket. Normalizált páratartalom lakó- és adminisztratív helyiségekben: 30-60%.

A levegő párolgásos hűtése páraleadással vagy a levegő páratartalmának növekedésével jár, egészen a levegő páratartalmának 60-70%-os telítettségéig.

Előnyök

A párolgás mértéke - és így a hőátadás - a külső nedves hőmérséklettől függ, amely különösen nyáron jóval alacsonyabb, mint a megfelelő száraz hőmérséklet. Például melegben nyári napok Ha a száraz hőmérséklet 40 °C felett van, a párolgásos hűtés lehűtheti a vizet 25 °C-ra, vagy lehűtheti a levegőt.
Mivel a párolgás sokkal több hőt távolít el, mint a szokásos fizikai hőátadás, a hőátadás akár négyszer kevesebb légáramot használ fel, mint a hagyományos léghűtési módszerek, így jelentős mennyiségű energia takarítható meg.

Párolgásos hűtés versus hagyományos módokon légkondíciónálás Más típusú klímaberendezésekkel ellentétben a párologtató léghűtés (biohűtés) nem használ káros gázokat (freon és mások), amelyek hűtőközegként károsítják a környezetet. Emellett kevesebb áramot fogyaszt, így energiát, természeti erőforrásokat és akár 80%-os üzemeltetési költséget takarít meg más klímarendszerekhez képest.

hátrányai

Alacsony hatékonyság párás éghajlaton.
A levegő páratartalmának növekedése, ami bizonyos esetekben nem kívánatos - a kilépés kétlépcsős párologtatás, ahol a levegő nem érintkezik és nincs nedvességgel telítve.

Működési elv (1. lehetőség)

A hűtési folyamat a víz és a levegő szoros érintkezésével, illetve kis mennyiségű víz elpárologtatásával a levegőbe történő hőátadás útján valósul meg. A hő ezután az egységet elhagyó meleg és nedvességgel terhelt levegőn keresztül távozik.

Működési elv (2. opció) - felszerelés a levegőbemenetre

Párolgásos hűtőegységek

Létezik Különféle típusok párolgásos hűtésre szolgáló berendezések, de mindegyik rendelkezik:
- a hőcserélő vagy hőátadó szakasz, amelyet öntözéssel folyamatosan vízzel nedvesítenek,
- ventilátor rendszer számára kényszerkeringés külső levegő a hőcserélő szakaszon keresztül,

A vizsgált rendszer két klímaberendezésből áll"

a fő, amelyben a levegőt a személyzettel rendelkező helyiséghez dolgozzák fel, és a kiegészítő - a hűtőtorony. A hűtőtorony fő célja a főklíma első fokozatát ellátó víz levegőelpárologtatásos hűtése a meleg évszakban (felületi hőcserélő PT). A fő klímaberendezés második fokozata - az adiabatikus párásítási módban működő OK öntözőkamra - rendelkezik egy B bypass csatornával a helyiség levegő páratartalmának szabályozására.

A víz hűtésére a klímaberendezések mellett - hűtőtornyok, ipari hűtőtornyok, szökőkutak, permetező medencék stb. - használhatók A meleg és párás éghajlatú területeken egyes esetekben a közvetett párolgásos hűtés mellett gépi hűtést is alkalmaznak .

többlépcsős rendszerek párolgásos hűtés. Az ilyen rendszereket használó léghűtés elméleti határa a harmatpont hőmérséklete.

A közvetlen és közvetett párolgásos hűtést alkalmazó klímaberendezések alkalmazási köre szélesebb) a csak közvetlen (adiabatikus) párologtatós léghűtést alkalmazó rendszerekhez képest.

A kétfokozatú párolgásos hűtés a legelfogadhatóbb

száraz és meleg éghajlatú területeken. A kétfokozatú hűtéssel alacsonyabb hőmérsékletet, kisebb légcserét és alacsonyabb relatív páratartalmat érhet el a helyiségekben, mint az egyfokozatú hűtéssel. Ez az ingatlan kétfokozatú hűtés javaslatot okozott a teljes átállásra a közvetett hűtésre, és számos más javaslatot. Ha azonban minden más nem változik, az esetleges párolgásos hűtőrendszerek hatása közvetlenül függ a külső levegő állapotának változásától. Ezért az ilyen rendszerek nem mindig biztosítják a szükséges levegőparaméterek fenntartását a légkondicionált helyiségekben a szezonban és akár egy napig sem. A kétlépcsős evaporatív hűtés célszerű alkalmazásának feltételeiről és határairól képet kaphatunk, ha összehasonlítjuk a belső levegő normalizált paramétereit a külső levegő paramétereinek esetleges változásaival száraz és meleg éghajlatú területeken.

az ilyen rendszerek számítását úgy kell elvégezni J-d használatával diagramokat a következő sorrendben.

Tovább J-d diagram tegyen pontokat a külső (H) és a belső (B) levegő számított paramétereivel. A vizsgált példában a tervezési hozzárendelésnek megfelelően a következő értékeket fogadjuk el: tн = 30 ° С; tv = 24 °C; fw = 50%.

A H és B pontokhoz meghatározzuk a nedves hőmérő hőmérsékletének értékét:

tmn = 19,72 °C; tmv = 17,0 °C.

Amint látható, a tmn értéke közel 3 °C-kal nagyobb, mint a tmw, ezért a víz, majd a külső befúvó levegő nagyobb hűtése érdekében célszerű az eltávolított levegőt a hűtőtoronyba juttatni. kipufogórendszerek irodahelyiségből.

Vegye figyelembe, hogy a hűtőtorony kiszámításakor a szükséges légáram nagyobb lehet, mint a légkondicionált helyiségekből eltávolított légáramlás. Ebben az esetben külső és elszívott levegő keverékét kell a hűtőtoronyba juttatni, és tervezési hőmérsékletnek a keverék nedves hőmérőjének hőmérsékletét kell venni.

A számítottból számítógépes programok vezető cégek - hűtőtornyok gyártói - azt találtuk, hogy a hűtőtorony tw1 kimeneténél a végső vízhőmérséklet és a hűtőtoronyba szállított levegő nedves hőmérőjének tвм hőmérséklete közötti minimális különbséget legalább 2 °C-nak kell tekinteni. С, azaz:

tw2 = tw1 + (2,5 ... 3) ° С. (1)

A központi klímaberendezés mélyebb léghűtése érdekében a végső vízhőmérséklet a léghűtő kimeneténél és a tw2 hűtőtorony bemeneténél legfeljebb 2,5-tel magasabb, mint a hűtőtorony kimeneténél, azaz:

tvk ≥ tw2 + (1 ... 2) ° С. (2)

Figyeljük meg, hogy a lehűtött levegő végső hőmérséklete és a léghűtő felülete a tw2 hőmérséklettől függ, mivel levegő és víz keresztirányú áramlása esetén a lehűtött levegő végső hőmérséklete nem lehet alacsonyabb tw2-nél.

Általában a lehűtött levegő végső hőmérsékletét 1-2 °C-kal magasabbra javasoljuk, mint a levegőhűtőből távozó víz végső hőmérsékletét:

tvk ≥ tw2 + (1 ... 2) ° С. (3)

Így az (1, 2, 3) követelmények teljesülése esetén összefüggést lehet elérni a hűtőtoronyba szállított levegő nedves hőmérőjének hőmérséklete és a hűtő kimeneti levegőjének végső hőmérséklete között. :

tvk = tvm +6 ° С. (4)

Vegye figyelembe, hogy az ábra példájában. 7.14 a tvm = 19 ° С és a tw2 - tw1 = 4 ° С értékek elfogadottak. De ilyen kezdeti adatokkal a példában jelzett tvk = 23 ° С helyett a léghűtő kimeneténél a végső levegő hőmérséklet 26-27 ° С-nál nem alacsonyabb, ami az egészet séma értelmetlen tn = 28,5 ° С mellett.

Modernben klímatechnika nagy figyelmet fordítanak a berendezések energiahatékonyságára. Ez magyarázza a közelmúltban megnövekedett érdeklődést a közvetett párolgásos hőcserélőn alapuló vízpárolgásos hűtőrendszerek (közvetett párolgásos hűtőrendszerek) iránt. Az evaporatív hűtőrendszerek lehetnek hatékony megoldás hazánk számos régiójában, melynek klímáját viszonylag alacsony páratartalom jellemzi. A víz, mint hűtőközeg egyedülálló - nagy hőkapacitású és látens párolgási hővel rendelkezik, ártalmatlan és elérhető. Ezenkívül a víz jól tanulmányozott, ami lehetővé teszi a viselkedésének pontos előrejelzését a különböző műszaki rendszerekben.

A közvetett párolgásos hőcserélős hűtőrendszerek jellemzői

Fő jellemzője a közvetett elpárologtató rendszerek előnye pedig az, hogy a levegőt a nedves hőmérséklet alatti hőmérsékletre tudják hűteni. Így a hagyományos párolgásos hűtés (adiabatikus párásítókban) technológiája, amikor vizet fecskendeznek a légáramba, nemcsak a levegő hőmérsékletét csökkenti, hanem növeli annak nedvességtartalmát is. Ebben az esetben a nedves levegő I d-diagramján a folyamatvonal az adiabátot követi, és a lehetséges minimális hőmérséklet a "2" pontnak felel meg (1. ábra).

A közvetett elpárologtató rendszerekben a levegő a "3" pontra hűthető (1. ábra). A diagramon látható folyamat ebben az esetben függőlegesen lefelé halad az állandó nedvességtartalom vonalán. Emiatt a keletkező hőmérséklet alacsonyabb, a levegő nedvességtartalma nem nő (állandó marad).

Ezenkívül a vízelpárologtató rendszerek a következő tulajdonságokkal rendelkeznek pozitív tulajdonságait:

• Lehetőség van hűtött levegő és hideg víz együttes előállítására.
• Alacsony energia fogyasztás. Az áram fő fogyasztói a ventilátorok és a vízszivattyúk.
• Nagy megbízhatóság az összetett gépek hiánya és a nem agresszív munkaközeg - víz - használata miatt.
• Környezetbarát: alacsony zaj- és rezgésszint, nem agresszív munkafolyadék, alacsony környezeti veszély ipari termelés rendszerek a gyártás alacsony bonyolultsága miatt.
• A tervezés egyszerűsége és viszonylagos alacsony költségű a rendszer és egyes egységeinek tömítettségére vonatkozó szigorú követelmények hiányával, a bonyolult és drága gépek (hűtőkompresszorok) hiányával, a kisméretű túlzott nyomások ciklusban, alacsony fémfogyasztás és a műanyagok széles körű felhasználásának lehetősége.

Nagyon régóta ismertek olyan hűtőrendszerek, amelyek a víz elpárologtatásával hőelnyelő hatást alkalmazzák. Azonban tovább Ebben a pillanatban a párolgásos hűtőrendszerek nem eléggé elterjedtek. Szinte a teljes rést az ipari és háztartási rendszerek hűtés a mérsékelt hőmérséklet tartományában, freongőz-kompressziós rendszerekkel töltve.

Ez a helyzet nyilvánvalóan összefügg a vízelpárologtató rendszerek működési problémáival negatív hőmérsékletekés alkalmatlanságuk a külső levegő magas relatív páratartalma melletti működésre. Befolyásolta az is, hogy az ilyen rendszerek főbb eszközei (hűtőtornyok, hőcserélők), amelyeket korábban használtak, nagy méretekkel, tömeggel és egyéb, a körülmények között végzett munkavégzéssel járó hátrányokkal rendelkeztek. magas páratartalom... Ezenkívül vízkezelő rendszerre volt szükségük.

Azonban ma köszönhetően technológiai haladás elterjedtek a rendkívül hatékony és kompakt hűtőtornyok, amelyek képesek a vizet olyan hőmérsékletre hűteni, amely mindössze 0,8 ... 1,0 ° C-kal különbözik a hűtőtoronyba nedves izzó által belépő légáram hőmérsékletétől.

Külön kiemelendő itt a cégek hűtőtornyai. Muntes és SRH-Lauer... Ilyen kis hőmérsékletkülönbséget főként a eredeti design egyedi tulajdonságokkal rendelkező hűtőtorony tömítés - jó nedvesíthetőség, gyárthatóság, tömörség.

A közvetett párolgásos hűtőrendszer leírása

Közvetett párolgásos hűtőrendszerben a légköri levegő a környezet a "0" pontnak megfelelő paraméterekkel (4. ábra) ventilátorral fújják be a rendszerbe és indirekt párologtató hőcserélőben állandó nedvességtartalom mellett hűtik.

A hőcserélő után a fő légáramlás két részre oszlik: segéd- és üzemi, a fogyasztó felé irányítva.

A segédáram egyszerre tölti be a hűtő és a hűtött áramlás szerepét - a hőcserélő után visszavezeti a főáram felé (2. ábra).

Ebben az esetben a víz a segédáram csatornáiba kerül. A vízellátás értelme a levegő hőmérséklet-emelkedésének „lelassítása” a párhuzamos párásítás miatt: mint tudjuk, egy és ugyanaz a hőenergia-változás érhető el mind csak a hőmérséklet változtatásával, mind a hőmérséklet- ill. páratartalom ugyanakkor. Ezért, amikor a segédáramot nedvesítjük, ugyanazt a hőcserét kisebb hőmérséklet-változás mellett érjük el.

Más típusú közvetett párolgásos hőcserélőkben (3. ábra) a segédáramot nem a hőcserélőbe, hanem a hűtőtoronyba irányítják, ahol lehűti az indirekt párolgásos hőcserélőn keresztül keringő vizet: abban melegszik fel a víz. a főáram miatt és a hűtőtoronyban lehűl a segéd miatt. A víz mozgását az áramkör mentén keringető szivattyú segítségével hajtják végre.

Közvetett párolgásos hőcserélő számítása

A keringető vízzel működő közvetett párolgásos hűtőrendszer ciklusának kiszámításához a következő bemeneti adatokra van szükség:

• φ OS a környezeti levegő relatív páratartalma, %;
• t OS - környezeti levegő hőmérséklete, ° С;
• ∆t х - hőmérséklet-különbség a hőcserélő hideg végén, ° С;
• ∆t m - hőmérséklet-különbség a hőcserélő meleg végén, ° С;
• ∆t wgr a hűtőtornyot elhagyó víz hőmérséklete és a hozzá szállított levegő hőmérséklete közötti különbség a nedves izzó szerint, ° С;
• ∆t min a minimális hőmérséklet különbség (hőmérséklet magasság) a hűtőtoronyban lévő áramlások között (∆t min<∆t wгр), ° С;
• G p a fogyasztó által igényelt levegő tömegáram, kg / s;
• η in - ventilátor hatásfoka;
• ∆P in - nyomásveszteség a berendezésben és a rendszer vezetékeiben (szükséges ventilátornyomás), Pa.

A számítási módszer a következő feltételezéseken alapul:

• Feltételezzük, hogy a hő- és tömegátadási folyamatok egyensúlyban vannak,
• Nincs külső hőbeáramlás a rendszer minden részében,
• A rendszer légnyomása megegyezik a légköri nyomással (a ventilátor általi szivattyúzás vagy az aerodinamikai ellenállások áthaladása miatti helyi légnyomásváltozások elhanyagolhatóak, ami lehetővé teszi a nedves levegő I d diagramjának használatát a légköri nyomásra a számítás során a rendszer).

A vizsgált rendszer tervezési számítási eljárása a következő (4. ábra):

1. Az I d diagram szerint vagy a párás levegő számítására szolgáló program segítségével meghatározzuk a környezeti levegő további paramétereit (4. ábra "0" pont): a levegő fajlagos entalpiája i 0, J / kg és nedvességtartalom d 0, kg/kg.
2. A ventilátorban lévő levegő fajlagos entalpiájának növekedése (J / kg) a ventilátor típusától függ. Ha a ventilátormotort nem fújja (hűti) a fő levegőáramlás, akkor:

Ha az áramkör csatorna típusú ventilátort használ (amikor az elektromos motort a fő légáram hűti), akkor:

ahol:
η dv - az elektromos motor hatásfoka;
ρ 0 - levegő sűrűsége a ventilátor bemeneténél, kg / m 3

ahol:
B 0 - a környezet légnyomása, Pa;
R in - a levegő gázállandója, egyenlő 287 J / (kg.K).

3. A levegő fajlagos entalpiája a ventilátor után ("1" pont), J / kg.

i 1 = i 0 + ∆i in; (3)

Mivel a "0-1" folyamat állandó nedvességtartalom mellett megy végbe (d 1 = d 0 = állandó), így az ismert φ 0, t 0, i 0, i 1 segítségével meghatározzuk a ventilátor utáni t1 levegő hőmérsékletet (pont "1").

4. A környezeti levegő t harmat harmatpontját, ° C, az ismert φ 0, t 0 határozza meg.

5. A főáram levegő hőmérsékletének pszichometrikus különbsége a hőcserélő kimeneténél ("2" pont) ∆t 2-4, ° С

∆t 2-4 = ∆t x + ∆t wgr; (4)

ahol:
A ∆t х a ~ (0,5 ... 5,0), ° С tartományban meghatározott működési feltételek alapján van hozzárendelve. Figyelembe kell venni, hogy a kis ∆t x értékek a hőcserélő viszonylag nagy méreteit vonják maguk után. Az alacsony ∆t x érték biztosításához rendkívül hatékony hőátadó felületek alkalmazása szükséges;

∆t wgr a (0,8 ... 3,0) tartományban van kiválasztva, ° С; kisebb ∆t wgr értékeket kell venni, ha szükséges a lehető legalacsonyabb hidegvíz hőmérséklet elérése a hűtőtoronyban.

6. Feltételezzük, hogy a hűtőtoronyban a segédlevegő áramlásának a "2-4" állapotból történő párásítása a műszaki számításokhoz kellő pontossággal az i 2 = i 4 = állandó vonal mentén halad.

Ebben az esetben a ∆t 2-4 értékének ismeretében meghatározzuk a t 2 és t 4 hőmérsékletet, a "2" és "4" pontban, ° C-ban. Ehhez találunk egy olyan i = const egyenest, hogy a "2" és a "4" pont között a hőmérsékletkülönbség ∆t 2-4 legyen. A "2" pont az i 2 = i 4 = const és az állandó nedvességtartalom d 2 = d 1 = d OS egyenesek metszéspontjában van. A "4" pont az i 2 = i 4 = const egyenes és a φ 4 = 100% relatív páratartalom görbe metszéspontjában van.

Így a megadott diagramok segítségével meghatározzuk a fennmaradó paramétereket a "2" és "4" pontokban.

7. Határozza meg a t 1w - víz hőmérsékletét a hűtőtorony kimeneténél, az "1w" pontnál, ° С. A számítások során a szivattyúban lévő víz melegítése figyelmen kívül hagyható, ezért a hőcserélő bemeneténél ("1w" pont) a víz hőmérséklete azonos lesz t 1w

t 1w = t 4 + .∆t wgr; (5)

8.t 2w - a víz hőmérséklete a hőcserélő után a hűtőtorony bemeneténél ("2w" pont), ° С

t 2w = t 1 - .∆t m; (6)

9. A hűtőtoronyból a környezetbe kibocsátott levegő hőmérsékletét ("5" pont) t 5 grafikus-analitikai módszerrel határozzuk meg az alkalmazott id diagram számítással id diagram). A megadott módszer a következő (5. ábra):

• az "1w" pont, amely a víz állapotát jellemzi a közvetett párolgásos hőcserélő bemeneténél, a "4" pont fajlagos entalpiájának értékével a t 1w izotermára kerül, a t 4 izotermától ∆t távolságra. wgr.
• Az "1w" pontból az isenthalp mentén leválasztjuk az "1w - p" szakaszt úgy, hogy t p = t 1w - ∆t min.
• Tudva, hogy a hűtőtoronyban a levegő felmelegítése φ = const = 100% szerint megy végbe, a "p" pontból építünk egy érintőt φ pr = 1-re, és megkapjuk a "k" érintkezési pontot.
• Az isenthalp menti "k" érintkezési ponttól (adiabat, i = const) elhalasztjuk a "k - n" szakaszt úgy, hogy t n = t k + ∆t min. Így a hűtőtoronyban a hűtött víz és a segédáram levegője közötti minimális hőmérsékletkülönbség biztosított (kirendelt). Ez a hőmérséklet-különbség biztosítja a hűtőtorony tervezett működését.
• Rajzoljon egy egyenest az "1w" ponttól az "n" ponton keresztül a t = const = t 2w egyenes metszéspontjáig. Megkapjuk a "2w" pontot.
• A "2w" pontból húzz egy egyenest i = const a metszéspontig, ahol φ pr = const = 100%. Az "5" pontot kapjuk, amely a hűtőtorony kimeneténél a légkondicionálást jellemzi.
• A diagram segítségével meghatározzuk a kívánt t5 hőmérsékletet és az "5" pont többi paraméterét.

10. Felállítunk egy egyenletrendszert a levegő és a víz ismeretlen tömegáramainak meghatározására. A hűtőtorony hőterhelése segédlégárammal, W:

Q gr = G in (i 5 - i 2); (7)

Q wgr = G ow C pw (t 2w - t 1w); (8)

ahol:
С pw - a víz fajlagos hőkapacitása, J / (kg.K).

A hőcserélő hőterhelése a fő légárammal, W:

Q mo = G o (i 1 - i 2); (9)

A hőcserélő hőterhelése vízáramlással, W:

Q wmo = G ow C pw (t 2w - t 1w); (10)

Anyagegyensúly légáramlással:

G o = G in + G p; (11)

Hűtőtorony hőmérleg:

Q gr = Q wgr; (12)

A hőcserélő egészének hőegyensúlya (az egyes áramok által átadott hőmennyiség azonos):

Q wmo = Q mo; (13)

A hűtőtorony és a hőcserélő kombinált vízhőmérséklete:

Q wgr = Q wmo; (14)

11. A (7)–(14) egyenleteket együttesen megoldva a következő függéseket kapjuk:
levegő tömegáram a segédáramhoz, kg/s:

levegő tömegáram a fő légáramhoz, kg/s:

G o = G p; (16)

A hűtőtornyon áthaladó víz tömegáramlási sebessége a fő áramlás szerint, kg / s:

12. A hűtőtorony vízkörének feltöltéséhez szükséges vízmennyiség, kg/s:

G wn = (d 5-d 2) G in; (18)

13. A ciklus energiafogyasztását a ventilátor meghajtásához felhasznált teljesítmény határozza meg, W:

N in = G o ∆i in; (19)

Így a közvetett párolgásos léghűtéses rendszer elemeinek szerkezeti számításaihoz szükséges összes paraméter megtalálható.

Vegye figyelembe, hogy a fogyasztóhoz juttatott hűtött levegő munkaárama ("2" pont) járulékosan hűthető, például adiabatikus párásítással vagy bármilyen más módon. Példaként az ábra. A 4 a "3 *" pontot jelöli, amely az adiabatikus párásításnak felel meg. Ebben az esetben a "3 *" és a "4" pont egybeesik (4. ábra).

A közvetett evaporatív hűtőrendszerek gyakorlati vonatkozásai

A közvetett párolgásos hűtőrendszerek számítási gyakorlata alapján meg kell jegyezni, hogy a segédáram általában a fő áramlás 30-70%-a, és a rendszerbe szállított levegő hűtési potenciáljától függ.

Ha összehasonlítjuk az adiabatikus és indirekt párologtatásos hűtést, akkor az I d-diagramból látható, hogy az első esetben a 28 °C hőmérsékletű és 45% relatív páratartalmú levegő 19,5 °C-ra hűthető, míg a második esetben - 15 ° С-ig (6. ábra).

„Ál-indirekt” párologtatás

Mint fentebb említettük, a közvetett párologtatós hűtőrendszer alacsonyabb hőmérsékletet ér el, mint a hagyományos adiabatikus légnedvesítő rendszer. Fontos hangsúlyozni azt is, hogy a kívánt levegő nedvességtartalma nem változik. Az adiabatikus párásításhoz képest ilyen előnyök érhetők el a segédlevegő-áramlás bevezetésével.

A közvetett párologtatós hűtőrendszer gyakorlati alkalmazása jelenleg kevés. Megjelentek azonban hasonló, de némileg eltérő működési elvű készülékek: levegő-levegő hőcserélők a külső levegő adiabatikus párásításával ("pszeudo-indirekt" párologtatású rendszerek, ahol a hőcserélőben a második áramlás nem valamilyen a fő áramlás nedvesített része, hanem egy másik, teljesen független áramkör).

Az ilyen eszközöket nagy mennyiségű, hűtést igénylő recirkulált levegővel rendelkező rendszerekben használják: vonatok légkondicionáló rendszereiben, különféle célú előadótermekben, adatközpontokban és egyéb létesítményekben.

Megvalósításuk célja az energiaigényes kompresszoros hűtőberendezések működési idejének maximális csökkentése. Ehelyett 25 °C-ig (és esetenként magasabb) kültéri hőmérséklet esetén levegő-levegő hőcserélőt használnak, amelyben a keringtetett helyiséglevegőt külső levegővel hűtik.

A készülék hatékonyabb működése érdekében a külső levegő előpárásítása történik. Bonyolultabb rendszerekben a párásítás a hőcsere folyamatában is történik (víz befecskendezése a hőcserélő csatornáiba), ami tovább növeli annak hatékonyságát.

Az ilyen megoldások alkalmazásának köszönhetően a klímarendszer jelenlegi energiafogyasztása akár 80%-kal is csökken. A teljes éves energiafogyasztás a rendszer működésének éghajlati övezetétől függ, átlagosan 30-60%-kal csökken.

Jurij Khomutsky, a "Climate World" magazin műszaki szerkesztője

A cikk a Moszkvai Állami Műszaki Egyetem módszertanát használja. N.E.Bauman közvetett párolgásos hűtőrendszer kiszámításához.

Azokban a helyiségekben, ahol nagy az érzékelhető hőfelesleg, ahol a beltéri levegő magas páratartalmát kell fenntartani, a közvetett párolgásos hűtés elvét alkalmazó légkondicionáló rendszereket alkalmaznak.

Az áramkör a fő légáramlás feldolgozására szolgáló rendszerből és egy párolgásos hűtőrendszerből áll (3.3. ábra. 3.4. ábra). Vízhűtéshez használhatók klímaberendezések öntözőkamrái vagy egyéb érintkező eszközök, permetező medencék, hűtőtornyok és egyebek.

A levegőáramban párologtatással lehűtött víz hőmérséklettel belép a felületi hőcserélőbe - a fő légáram légkondicionálójának léghűtőjébe, ahol a levegő állapotát értékekről értékekre változtatja (pl. miközben a víz hőmérséklete ig emelkedik. A felmelegített víz belép az érintkező berendezésbe, ahol párologtatással lehűtik egy hőmérsékletre, és a ciklus megismétlődik. Az érintkezőeszközön áthaladó levegő állapotát paraméterről paraméterre (azaz) változtatja. A befúvott levegő, asszimilálva a hőt és a nedvességet, megváltoztatja a paramétereit az állapotra, majd az állapotra.

3.3. ábra. Közvetett párolgásos hűtőkör

1-hőcserélő-levegőhűtő; 2 tűs készülék

3.4. ábra. közvetett párolgásos hűtési diagram

Vonal - közvetlen párolgásos hűtés.

Ha a helyiség hőtöbblettel rendelkezik, akkor közvetett párolgásos hűtés esetén a befújt levegő áramlási sebessége csökken

közvetlen párolgásos hűtéssel

Azóta> akkor<.

<), что позволяет расширить область возможного использования принципа испарительного охлаждения воздуха.

A folyamatok összehasonlítása azt mutatja, hogy közvetett evaporatív hűtés esetén az SCR termelékenysége alacsonyabb, mint a közvetlen hűtésnél. Ezen túlmenően közvetett hűtéssel a befújt levegő nedvességtartalma alacsonyabb (<), что позволяет расширить область возможного использования принципа испарительного охлаждения воздуха.

Az indirekt evaporatív hűtés külön sémájával ellentétben kombinált típusú berendezéseket fejlesztettek ki (3.5. ábra). A készülék falakkal elválasztott váltakozó csatornák két csoportját tartalmazza. A segédlevegő-áramlás az 1. csatornacsoporton halad át. A csatorna falainak felületén a víz átfolyik a vízelosztó berendezésen. Némi víz kerül a vízelosztó berendezésbe. A víz elpárolgása során a segédlevegő hőmérséklete csökken (a nedvességtartalmának növekedésével), és a csatorna fala is lehűl.

A fő légáramlás hűtési mélységének növelésére a főáram feldolgozására többlépcsős sémákat dolgoztak ki, amelyek segítségével elméletileg elérhető a harmatpont hőmérséklet (3.7. ábra).

A telepítés egy klímaberendezésből és egy hűtőtoronyból áll. A klímaberendezés közvetett és közvetlen izentalpikus hűtést állít elő a szervizelt helyiségekben.

A hűtőtorony elpárologtatva hűti azt a vizet, amely a klímaberendezés felületi léghűtőjét táplálja.

Rizs. 3.5. A közvetett párolgásos hűtésre szolgáló kombinált berendezés készülékének diagramja: 1,2 - csatornacsoport; 3- vízelosztó berendezés; 4- raklap

Rizs. 3.6. SCR séma kétfokozatú párolgásos hűtéshez. 1-felületű léghűtő; 2 öntözőkamra; 3- hűtőtorony; 4-szivattyús; 5-bypass légszeleppel; 6 ventilátor

Az evaporatív hűtés berendezéseinek egységesítése érdekében hűtőtorony helyett tipikus központi klímaberendezések sprinklerkamrái használhatók.

A külső levegő belép a klímaberendezésbe, és a hűtés első szakaszában (léghűtő) állandó nedvességtartalom mellett lehűtik. A hűtés második fokozata egy öntözőkamra, amely izentalpikus hűtési üzemmódban működik. A vízhűtő felületét ellátó víz hűtése hűtőtoronyban történik. Ebben a körben a vizet egy szivattyú keringeti. A hűtőtorony a víz légköri levegővel történő hűtésére szolgáló berendezés. A lehűlés a sprinkleren lefolyó víz egy részének a gravitáció hatására történő elpárolgása miatt következik be (a víz 1%-ának elpárolgása kb. 6-kal csökkenti a hőmérsékletét).

Rizs. 3.7. diagram kétlépcsős párologtatási móddal

hűtés

A klíma öntözőkamrája légszelepes bypass csatornával van ellátva, vagy állítható folyamattal rendelkezik, amely ventilátorral biztosítja a lakott helyiségbe irányított levegő szabályozását.

Az egyes kis helyiségek vagy azok csoportjainak kiszolgálására kényelmesek a kétfokozatú párologtatós hűtésű helyi klímaberendezések, amelyeket alumínium gördülőcsövekből készült, közvetett párologtatós hűtésű hőcserélőn hajtanak végre (139. ábra). A levegő az 1 szűrőben megtisztul, és belép a 2 ventilátorba, amelynek kifúvó nyílása után két áramra oszlik - a 3 fő áramra és a 6 segédáramra. A segédlevegő a közvetett 14 hőcserélő csövein belül halad át. párolgásos hűtést és párologtató hűtést biztosít a csövek belső falain lefolyó víznek. A fő légáram a hőcserélő csövek bordázatának oldaláról halad át, és a hőt a falakon keresztül a párolgás útján lehűtött víznek adja át. A hőcserélőben a víz visszakeringtetése a 4. szivattyú segítségével történik, amely vizet vesz az 5 aknából, és 15 perforált csövön keresztül öntözéshez látja el. A közvetett párolgásos hűtő hőcserélő az első fokozat szerepét tölti be két kombinált klímaberendezésben. -fázisú párologtató hűtés.