дома > Дизајн > Уред за двостепено ладење со испарувачки воздух. Клима уред со двостепено испарувачко ладење Сл.3. Индиректно коло за ладење со испарување


Уред за двостепено ладење со испарувачки воздух. Клима уред со двостепено испарувачко ладење Сл.3. Индиректно коло за ладење со испарување




За простории со големи вишок на разумна топлина, каде што е потребно одржување висока влажност внатрешен воздух, се користат системи за климатизација кои го користат принципот на индиректно испарувачко ладење.

Колото се состои од главен систем за обработка на протокот на воздух и систем за ладење со испарување (сл. 3.3. Сл. 3.4). За ладење на водата, може да се користат комори за наводнување на клима уреди или други контактни уреди, базени за прскање, кули за ладење и други.

Водата, ладена со испарување во протокот на воздух, со температура, влегува во површинскиот разменувач на топлина - воздушниот ладилник на климатизерот на главниот проток на воздух, каде што воздухот ја менува својата состојба од вредности во вредности (т. ), температурата на водата се зголемува до. Загреаната вода влегува во контактниот апарат, каде што се лади со испарување до температура и циклусот се повторува повторно. Воздухот што минува низ контактниот апарат ја менува својата состојба од параметри во параметри (т.е.). Воздухот за снабдување, асимилирајќи ја топлината и влагата, ги менува своите параметри во состојба t., а потоа во состојба.

Сл.3.3. Индиректно коло за ладење со испарување

1-разменувач на топлина-ладилник за воздух; Уред со 2 контакти

Сл.3.4. индиректен дијаграм за ладење со испарување

Линија - директно испарувачко ладење.

Ако има вишок топлина во просторијата, тогаш со индиректна ладење со испарувањепотрошувачката снабдување со воздухќе биде

со директно испарувачко ладење

Од >, тогаш<.

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

Споредбата на процесите покажува дека при индиректно испарувачко ладење продуктивноста на SCR е помала отколку со директно ладење. Покрај тоа, со индиректно ладење, содржината на влага во доводниот воздух е помала (<), что позволяет расширить область возможного использования принципа испарительного охлаждения воздуха.

За разлика од посебната шема на индиректно испарувачко ладење, развиени се уреди од комбиниран тип (Слика 3.5). Уредот вклучува две групи на наизменични канали одделени со ѕидови. Помошен проток на воздух поминува низ канал групата 1. Водата што се снабдува преку уредот за дистрибуција на вода тече по површината на ѕидовите на каналот. Одредена количина на вода се доставува до уредот за дистрибуција на вода. Кога водата испарува, температурата на помошниот проток на воздух се намалува (со зголемување на неговата содржина на влага), а ѕидот на каналот исто така се лади.

За да се зголеми длабочината на ладењето на главниот проток на воздух, развиени се повеќестепени шеми за обработка на главниот проток на воздух, со кои теоретски е можно да се постигне температурата на точката на росење (сл. 3.7).

Инсталацијата се состои од клима уред и кула за ладење. Клима уредот произведува индиректно и директно изенталписко ладење на воздухот во сервисираните простории.

Кулата за ладење обезбедува испарувачко ладење на водата што го храни површинскиот воздушен ладилник на климатизерот.

Ориз. 3.5. Дијаграм на дизајнот на комбиниран индиректен апарат за ладење со испарување: 1,2 - група канали; 3- уред за дистрибуција на вода; 4 - палета

Ориз. 3.6. Шема на SCR двостепено испарувачко ладење. 1-површински ладилник за воздух; 2-комора за наводнување; 3- кула за ладење; 4-пумпа; 5-бајпас со воздушен вентил; 6-вентилатор

Со цел да се стандардизира опремата за ладење со испарување, наместо кула за ладење може да се користат спрејните комори на стандардните централни климатизери.

Надворешниот воздух влегува во клима уредот и се лади во првата фаза на ладење (ладилник за воздух) со постојана содржина на влага. Втората фаза на ладење е комората за наводнување, која работи во режим на ладење изенталпија. Ладењето на водата што ги напојува површините на ладилникот за вода се врши во кула за ладење. Водата во ова коло циркулира со помош на пумпа. Кулата за ладење е уред за ладење на вода со атмосферски воздух. Ладењето настанува поради испарувањето на дел од водата што тече низ прскалката под влијание на гравитацијата (испарувањето на 1% од водата ја намалува нејзината температура за околу 6).

Ориз. 3.7. дијаграм со двостепен режим на испарување

ладење

Комората за наводнување на климатизерот е опремена со бајпас канал со воздушен вентил или има прилагодлив процес, кој обезбедува регулација на воздухот насочен во просторијата што ја опслужува вентилаторот.

Сојуз на Советите

Социјалист

републики

Државниот комитет

СССР за пронајдоци и откритија (53) UDC 629. 113. .06.628.83 (088.8) (72) Автори на пронајдокот

V. S. Maisotsenko, A. B. Tsimerman, M. G. и I. N. Pecherskaya

Одеса Градежен институт (71) Барател (54) ДВОСТАПЕН КЛИМАТЕР ЗА ИСПАРУВАЊЕ

ЛАДЕЊЕ ЗА ВОЗИЛО

Пронајдокот се однесува на полето на транспортното инженерство и може да се користи за климатизација во возилата.

Познати се клима уредите за возила кои содржат млазница за испарувач со отвор за воздух со канали за воздух и вода одделени еден од друг со ѕидови направени од микропорозни плочи, додека долниот дел од млазницата е потопен во послужавник со течност (1)

Недостаток на овој клима уред е малата ефикасност на воздушното ладење.

Најблиското техничко решение до пронајдокот е двостепен клима уред за ладење со испарување за возило, кој содржи разменувач на топлина, послужавник со течност во кој е потопена млазницата, комора за ладење на течноста што влегува во разменувачот на топлина со елементи за дополнително ладење на течноста и канал за снабдување со воздух од надворешната средина во комората, изострен кон влезот на комората (2

Во овој компресор, елементите за дополнително воздушно ладење се направени во форма на млазници.

Сепак, ефикасноста на ладењето во овој компресор е исто така недоволна, бидејќи границата на воздушното ладење во овој случај е температурата на влажната сијалица на помошниот проток на воздух во садот.

10 Покрај тоа, познатиот клима уред е структурно сложен и содржи дупликат компоненти (две пумпи, два резервоари).

Целта на пронајдокот е да се зголеми степенот на ефикасност на ладење и компактност на уредот.

Целта е постигната со тоа што во предложениот клима уред елементите за дополнително ладење се направени во форма на преграда за размена на топлина лоцирана вертикално и фиксирана на еден од ѕидовите на комората со формирање на празнина помеѓу неа и ѕидот на комората. наспроти него и

25, на страната на една од површините на преградата има резервоар со течност што тече по споменатата површина на преградата, додека комората и послужавникот се едноделно.

Млазницата е направена во форма на блок од капиларно-порозен материјал.

На сл. 1 покажува шематски дијаграм на клима уред; 2 raeree A-A на сл. 1.

Клима уредот се состои од две фази на воздушно ладење: првата фаза е ладење на воздухот во разменувачот на топлина 1, втората фаза е ладење во млазницата 2, која е направена во форма на блок од капиларно-порозен материјал.

Вентилаторот 3 е инсталиран пред разменувачот на топлина, придвижуван така што се врти од електричен мотор за 4 ° За да циркулира вода во разменувачот на топлина, водена пумпа 5 е инсталирана коаксијално со електричниот мотор, обезбедувајќи вода преку цевководи 6 и 7 од. комора 8 до резервоар 9 со течност. Разменувачот на топлина 1 е инсталиран на послужавник 10, кој е направен интегрален со комората

8. Канал е во непосредна близина на разменувачот на топлина

11 за снабдување со воздух од надворешното опкружување, додека каналот е направен плански заострен во правец кон влезот 12 на воздушната шуплина

13 комори 8. Внатре во комората се поставуваат елементи за дополнително воздушно ладење. Тие се направени во форма на преграда за размена на топлина 14, лоцирана вертикално и фиксирана на ѕидот 15 на комората, спроти ѕидот 16, во однос на кој се наоѓа преградата со празнина 17 и 18.

Комората е обезбедена со прозорец 19, во кој е инсталиран елиминатор за капнување 20, а отворот 21 е направен во садот Кога работи клима уредот, вентилаторот 3 го движи вкупниот проток на воздух низ разменувачот на топлина 1. Во овој случај. , вкупниот проток на воздух L се лади, а еден дел од него е главниот проток L

Поради изведбата на каналот 11 што се стеснува кон влезната дупка 12! шуплината 13, брзината на проток се зголемува, а надворешниот воздух се вшмукува во јазот формиран помеѓу споменатиот канал и влезната дупка, со што се зголемува масата на помошниот проток. Овој проток навлегува во шуплината 17. Потоа овој проток на воздух, движејќи се околу преградата 14, влегува во шуплината на комората 18, каде што се движи во спротивна насока од неговото движење во шуплината 17. Во шуплината 17, филм 22 од течност тече низ преградата кон движењето на протокот на воздух - вода од резервоарот 9.

Кога протокот на воздух и водата доаѓаат во контакт, како резултат на ефектот на испарување, топлината од шуплината 17 се пренесува преку преградата 14 до водната фолија 22, промовирајќи го дополнителното испарување. По ова, проток на воздух со пониска температура влегува во шуплината 18. Тоа, пак, доведува до уште поголемо намалување на температурата на преградата 14, што предизвикува дополнително ладење на протокот на воздух во шуплината 17. Следствено, температурата на протокот на воздух повторно ќе се намали откако ќе ја заобиколи преградата и ќе влезе шуплината

18. Теоретски, процесот на ладење ќе продолжи додека неговата движечка сила не стане нула. Во овој случај, движечката сила на процесот на испарувачко ладење е психометриската температурна разлика на протокот на воздух по неговата ротација во однос на преградата и доаѓањето во контакт со филмот на водата во шуплината 18. Бидејќи протокот на воздух е претходно ладен во празнина 17 со постојана содржина на влага, психометриската температурна разлика на протокот на воздух во шуплината 18 се стреми кон нула додека се приближува до точката на росење. Затоа, границата на водено ладење овде е температурата на точката на росење на надворешниот воздух. Топлината од водата влегува во протокот на воздух во шуплината 18, додека воздухот се загрева, навлажнува и се ослободува во атмосферата преку прозорецот 19 и елиминаторот за капки 20.

Така, во комората 8 е организирано движење против струја на медиумот за размена на топлина, а разделната партиција за размена на топлина овозможува индиректно претходно ладење на протокот на воздух што се снабдува за вода за ладење поради процесот на испарување на водата оладената вода тече по преградата до дното на комората, а бидејќи втората е комплетирана во една целина со фиоката, тогаш оттаму се пумпа во разменувачот на топлина 1, а исто така се троши за навлажнување на млазницата поради интракапиларни сили.

Така, главниот проток на воздух. млазницата и главниот проток на воздух, вториот се навлажнува и се лади без да се менува неговата содржина на топлина. Следно, главниот проток на воздух низ отворот во тавата

59 да лади, во исто време ја лади партицијата. Влегување во шуплината

17 од комората, протокот на воздух што тече околу преградата исто така се лади, но нема промена во содржината на влага. Побарување

1. Двостепен климатизер за ладење со испарување за возило, кој содржи разменувач на топлина, под-резервоар со течност во кој е потопена млазницата, комора за ладење на течноста што влегува во разменувачот на топлина со елементи за дополнително ладење на течноста. , и канал за довод на воздух од надворешното опкружување во комората, направен заострен во правец на влезот на комората, т.е. со тоа што, за да се зголеми степенот на ефикасност на ладењето и компактноста на компресорот, елементите за дополнително воздушно ладење се направени во форма на преграда за размена на топлина која се наоѓа вертикално и е монтирана на еден од ѕидовите на комората со формирање на празнина. помеѓу неа и ѕидот на комората спроти него, а од страната на една од На површината на преградата е поставен резервоар со течност што тече надолу по споменатата површина на преградата, додека комората и послужавникот се направени како една целина. .

Во модерната технологија за контрола на климата, многу внимание се посветува на енергетската ефикасност на опремата. Ова го објаснува неодамнешниот зголемен интерес за системите за ладење со испарување на вода базирани на индиректни разменувачи на топлина со испарување (индиректни системи за ладење со испарување). Системите за ладење со испарување на водата можат да бидат ефикасно решение за многу региони во нашата земја чија клима се карактеризира со релативно ниска влажност на воздухот. Водата како средство за ладење е единствена - има висок топлински капацитет и латентна топлина на испарување, безопасна и достапна. Покрај тоа, водата е добро проучена, што овозможува прилично точно да се предвиди нејзиното однесување во различни технички системи.

Карактеристики на системите за ладење со индиректни разменувачи на топлина со испарување

Главната карактеристика и предност на индиректните системи за испарување е можноста за ладење на воздухот до температура под температурата на влажната сијалица. Така, технологијата на конвенционално испарувачко ладење (во адијабатски навлажнувачи), кога водата се инјектира во протокот на воздух, не само што ја намалува температурата на воздухот, туку и ја зголемува неговата содржина на влага. Во овој случај, линијата на процесот на I d-дијаграмот на влажен воздух следи адијабатска патека, а минималната можна температура одговара на точката „2“ (сл. 1).

Во индиректните системи за испарување, воздухот може да се излади до точката „3“ (сл. 1). Процесот на дијаграмот во овој случај оди вертикално надолу по линијата на постојана содржина на влага. Како резултат на тоа, добиената температура е пониска, а содржината на влага во воздухот не се зголемува (останува константна).

Покрај тоа, системите за испарување на вода ги имаат следните позитивни квалитети:

  • Можност за комбинирано производство на ладен воздух и ладна вода.
  • Ниска потрошувачка на енергија. Главни потрошувачи на електрична енергија се вентилаторите и пумпите за вода.
  • Висока сигурност поради отсуство на сложени машини и употреба на неагресивна работна течност - вода.
  • Чистота на животната средина: ниски нивоа на бучава и вибрации, неагресивна работна течност, ниско влијание врз животната средина на индустриското производство на системот поради нискиот интензитет на трудот на производството.
  • Едноставноста на дизајнот и релативно ниската цена поврзана со отсуството на строги барања за затегнатоста на системот и неговите поединечни компоненти, отсуството на сложени и скапи машини (компресори за ладење), низок вишок притисок во циклусот, мала потрошувачка на метал и можност за широка употреба на пластика.

Системите за ладење кои користат ефект на апсорпција на топлина за време на испарувањето на водата се познати многу долго време. Меѓутоа, во моментов, системите за ладење со испарување на вода не се доволно распространети. Речиси целата ниша на индустриски и домашни системи за ладење во регионот на умерени температури е исполнета со системи за компресија на пареа на ладилното средство.

Оваа ситуација очигледно е поврзана со проблемите на работењето на системите за испарување на водата на температури под нулата и нивната несоодветност за работа при висока релативна влажност на надворешниот воздух. На тоа влијаеше и фактот што главните уреди на таквите системи (кули за ладење, разменувачи на топлина), претходно користени, имаа големи димензии, тежина и други недостатоци поврзани со работа во услови на висока влажност. Покрај тоа, тие бараа систем за третман на вода.

Меѓутоа, денес, благодарение на технолошкиот напредок, многу ефикасни и компактни кули за ладење станаа широко распространети, способни да ја ладат водата до температури кои се само 0,8 ... 1,0 ° C различни од температурата на влажната сијалица на протокот на воздух што влегува во кулата за ладење .

Тука посебно вреди да се споменат кулите за ладење на компаниите Мунтс и СРХ-Лауер. Ваквата ниска температурна разлика беше постигната главно поради оригиналниот дизајн на млазницата на кулата за ладење, која има уникатни својства - добра влажност, производствена способност и компактност.

Опис на индиректниот систем за ладење со испарување

Во индиректен систем за ладење со испарување, атмосферскиот воздух од околината со параметри што одговараат на точката „0“ (слика 4) се пумпа во системот со вентилатор и се лади со постојана содржина на влага во индиректен разменувач на топлина со испарување.

По разменувачот на топлина, главниот проток на воздух е поделен на два: помошен и работен, насочен кон потрошувачот.

Помошниот проток истовремено ја игра улогата и на ладилник и на ладен проток - по разменувачот на топлина се насочува назад кон главниот проток (сл. 2).

Во исто време, водата се снабдува со помошните канали за проток. Поентата на снабдувањето со вода е да се „забави“ порастот на температурата на воздухот поради неговото паралелно навлажнување: како што е познато, истата промена на топлинската енергија може да се постигне или со промена само на температурата или со истовремено менување на температурата и влажноста. Затоа, кога се навлажнува помошниот проток, истата размена на топлина се постигнува со помала промена на температурата.

Кај индиректните испарувачки разменувачи на топлина од друг тип (слика 3), помошниот проток не е насочен кон разменувачот на топлина, туку кон кулата за ладење, каде што ја лади водата што циркулира низ индиректниот испарувачки разменувач на топлина: водата се загрева во неа. поради главниот тек и ладен во разладната кула поради помошниот. Водата се движи по колото со помош на циркулациона пумпа.

Пресметка на индиректен испарувачки разменувач на топлина

За да се пресмета циклусот на индиректниот систем за ладење со испарување со циркулирачка вода, потребни се следните првични податоци:
  • φ ос — релативна влажност на амбиенталниот воздух, %;
  • t ос — температура на амбиентниот воздух, ° C;
  • ∆t x - температурна разлика на студениот крај на разменувачот на топлина, ° C;
  • ∆t m-температурна разлика на топлиот крај на разменувачот на топлина, °C;
  • ∆t wgr - разликата помеѓу температурата на водата што ја напушта кулата за ладење и температурата на воздухот што се доставува до неа според влажниот термометар, ° C;
  • ∆t min - минимална температурна разлика (температурна разлика) помеѓу протоците во разладната кула (∆t min<∆t wгр), ° С;
  • G r — масен проток на воздух што го бара потрошувачот, kg/s;
  • η in — ефикасност на вентилаторот;
  • ∆P in - губење на притисокот во уредите и линиите на системот (потребен притисок на вентилаторот), Pa.

Методологијата за пресметка се заснова на следните претпоставки:

  • Се претпоставува дека процесите на пренос на топлина и маса се рамнотежа,
  • Нема надворешни топлински приливи во сите области на системот,
  • Воздушниот притисок во системот е еднаков на атмосферскиот притисок (локалните промени во воздушниот притисок поради неговото вбризгување со вентилатор или минување низ аеродинамички отпор се занемарливи, што овозможува да се користи I d дијаграмот на влажен воздух за атмосферски притисок во текот на пресметка на системот).

Постапката за инженерска пресметка на системот што се разгледува е како што следува (слика 4):

1. Со помош на дијаграмот I d или со помош на програмата за пресметување на влажен воздух, се одредуваат дополнителни параметри на амбиенталниот воздух (точка „0“ на слика 4): специфична енталпија на воздухот i 0, J/kg и содржина на влага d 0 , kg/kg.
2. Зголемувањето на специфичната енталпија на воздухот во вентилаторот (J/kg) зависи од типот на вентилаторот. Ако моторот на вентилаторот не се разнесе (лади) од главниот проток на воздух, тогаш:

Ако колото користи вентилатор од типот на канал (кога електричниот мотор се лади од главниот проток на воздух), тогаш:

Каде:
η dv — ефикасност на електричниот мотор;
ρ 0 — густина на воздухот на влезот на вентилаторот, kg/m 3

Каде:
B 0 - барометриски притисок на околината, Pa;
R in е гасната константа на воздухот, еднаква на 287 J/(kg.K).

3. Специфична енталпија на воздух по вентилаторот (точка „1“), J/kg.

i 1 = i 0 +∆i во; (3)

Бидејќи процесот „0-1“ се јавува при постојана содржина на влага (d 1 =d 0 =const), тогаш со помош на познатите φ 0, t 0, i 0, i 1 ја одредуваме температурата на воздухот t1 по вентилаторот (точка „1“).

4. Точката на росење на амбиенталниот воздух t роса, °C, се одредува од познатите φ 0, t 0.

5. Психрометриска температурна разлика на главниот проток на воздух на излезот од разменувачот на топлина (точка „2“) ∆t 2-4, °C

∆t 2-4 =∆t x +∆t wgr; (4)

Каде:
∆t x се доделува врз основа на специфични работни услови во опсегот ~ (0,5…5,0), °C. Треба да се има на ум дека малите вредности на ∆t x ќе предизвикаат релативно големи димензии на разменувачот на топлина. За да се обезбедат мали вредности на ∆t x, неопходно е да се користат високоефикасни површини за пренос на топлина;

∆t wgr се избира во опсегот (0,8…3,0), °C; Треба да се земат пониски вредности на ∆t wgr доколку е неопходно да се добие минималната можна температура на ладна вода во разладната кула.

6. Прифаќаме дека процесот на навлажнување на помошниот проток на воздух во разладната кула од состојбата „2-4“, со доволна точност за инженерски пресметки, се одвива по линијата i 2 =i 4 =const.

Во овој случај, знаејќи ја вредноста на ∆t 2-4, ги одредуваме температурите t 2 и t 4, точките „2“ и „4“, соодветно, °C. За да го направиме ова, ќе најдеме права i=const таква што помеѓу точката „2“ и точката „4“ температурната разлика е пронајдената ∆t 2-4. Точката „2“ се наоѓа на пресекот на линиите i 2 =i 4 =const и постојана содржина на влага d 2 =d 1 =d OS. Точката „4“ се наоѓа на пресекот на правата i 2 =i 4 =const и кривата φ 4 = 100% релативна влажност.

Така, користејќи ги горенаведените дијаграми, ги одредуваме преостанатите параметри во точките „2“ и „4“.

7. Одредете t 1w - температурата на водата на излезот од разладната кула, во точката „1w“, °C. Во пресметките, можеме да го занемариме загревањето на водата во пумпата, затоа, на влезот во разменувачот на топлина (точка „1w“) водата ќе има иста температура t 1w

t 1w =t 4 +.∆t wgr; (5)

8. t 2w - температура на водата по разменувачот на топлина на влезот во кулата за ладење (точка „2w“), °C

t 2w =t 1 -.∆t m; (6)

9. Температурата на воздухот што се испушта од разладната кула во околината (точка „5“) t 5 се определува со графичко-аналитичка метода со помош на i d дијаграм (со голема погодност може да се користени, но тие се поретки, затоа во овој и дијаграм е користен во пресметките). Наведениот метод е како што следува (сл. 5):

  • точката „1w“, која ја карактеризира состојбата на водата на влезот во разменувачот на топлина со индиректно испарување, со специфична вредност на енталпија од точката „4“ е поставена на изотермата t 1w, одвоена од изотермата t 4 на растојание ∆t wgr .
  • Од точката „1w“ долж изенталпот ја исцртуваме отсечката „1w - p“ така што t p = t 1w - ∆t min.
  • Знаејќи дека процесот на загревање на воздухот во разладната кула се случува на φ = const = 100%, конструираме тангента на φ pr = 1 од точката „p“ и ја добиваме тангентата точка „k“.
  • Од точката на тангенција „k“ по изенталпот (адијабатски, i=const) ја исцртуваме отсечката „k - n“ така што t n = t k + ∆t min. Така, се обезбедува (доделена) минимална температурна разлика помеѓу оладената вода и помошниот воздух во кулата за ладење. Оваа температурна разлика ја гарантира работата на кулата за ладење во дизајнерскиот режим.
  • Повлекуваме права од точката „1w“ низ точката „n“ додека не се пресече со правата t=const= t 2w. Добиваме точка „2w“.
  • Од точката „2w“ цртаме права i=const додека не се пресече со φ pr =const=100%. Добиваме точка „5“, која ја карактеризира состојбата на воздухот на излезот од кулата за ладење.
  • Користејќи го дијаграмот, ја одредуваме саканата температура t5 и другите параметри од точката „5“.

10. Составуваме систем од равенки за да ги најдеме непознатите масовни стапки на проток на воздух и вода. Термичко оптоварување на кулата за ладење со помошен проток на воздух, W:

Q gr =G во (i 5 - i 2); (7)

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

Каде:
C pw е специфичен топлински капацитет на водата, J/(kg.K).

Термичко оптоварување на разменувачот на топлина долж главниот проток на воздух, W:

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

Термичко оптоварување на разменувачот на топлина со проток на вода, W:

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

Материјална рамнотежа според протокот на воздух:

G o =G во +G p; (11)

Топлинска рамнотежа за кулата за ладење:

Q gr =Q wgr; (12)

Топлинскиот биланс на разменувачот на топлина како целина (количината на топлина што се пренесува со секој проток е иста):

Q wmo =Q mo ; (13)

Комбиниран термички биланс на кулата за ладење и разменувач на топлина на вода:

Q wgr =Q wmo; (14)

11. Решавајќи ги заедно равенките од (7) до (14), ги добиваме следните зависности:
масовен проток на воздух долж помошниот проток, kg/s:

масовен проток на воздух долж главниот проток на воздух, kg/s:

G o = G p ; (16)

Масовен проток на вода низ разладната кула долж главниот тек, kg/s:

12. Количината на вода потребна за полнење на водното коло на разладната кула, kg/s:

G wn =(d 5 -d 2)G во; (18)

13. Потрошувачката на енергија во циклусот се одредува според потрошената моќност на погонот на вентилаторот, W:

N во =G o ∆i во; (19)

Така, пронајдени се сите параметри неопходни за структурни пресметки на елементите на индиректниот систем за ладење на воздухот со испарување.

Имајте предвид дека работниот проток на оладениот воздух што се доставува до потрошувачот (точка „2“) може дополнително да се излади, на пример, со адијабатско навлажнување или со кој било друг метод. Како пример на сл. 4 ја означува точката „3*“, што одговара на адијабатското навлажнување. Во овој случај, точките „3*“ и „4“ се совпаѓаат (сл. 4).

Практични аспекти на индиректните системи за ладење со испарување

Врз основа на практиката на пресметување на индиректните системи за ладење со испарување, треба да се забележи дека, по правило, помошната стапка на проток е 30-70% од главниот проток и зависи од потенцијалната способност за ладење на воздухот што се доставува до системот.

Ако го споредиме ладењето со адијабатски и индиректни испарувачки методи, тогаш од I d-дијаграмот може да се види дека во првиот случај, воздухот со температура од 28 ° C и релативна влажност од 45% може да се излади до 19,5 ° C. , додека во вториот случај - до 15°C (сл. 6).

„Псевдо-индиректно“ испарување

Како што споменавме погоре, индиректниот систем за ладење со испарување може да постигне пониски температури од традиционалниот систем за адијабатско навлажнување. Исто така, важно е да се нагласи дека содржината на влага во саканиот воздух не се менува. Слични предности во споредба со адијабатското навлажнување може да се постигнат преку воведување на помошен проток на воздух.

Во моментов има неколку практични примени на индиректните системи за ладење со испарување. Сепак, се појавија уреди со сличен, но малку поинаков принцип на работа: разменувачи на топлина воздух-воздух со адијабатско навлажнување на надворешниот воздух (системи на „псевдо-индиректно“ испарување, каде што вториот проток во разменувачот на топлина не е одреден навлажнет дел од главниот тек, но друго, целосно независно коло).

Ваквите уреди се користат во системи со голем волумен на рециркулиран воздух на кој му треба ладење: во системи за климатизација за возови, аудиториуми за различни намени, центри за обработка на податоци и други објекти.

Целта на нивната имплементација е што е можно повеќе да се намали времето на работа на енергетско интензивната опрема за ладење на компресорот. Наместо тоа, за надворешни температури до 25°C (а понекогаш и повисоки), се користи разменувач на топлина воздух-воздух, во кој рециркулираниот собен воздух се лади од надворешниот воздух.

За поголема ефикасност на уредот, надворешниот воздух е претходно навлажнет. Во посложени системи, навлажнувањето се врши и за време на процесот на размена на топлина (вбризгување вода во каналите на разменувачот на топлина), што дополнително ја зголемува неговата ефикасност.

Благодарение на употребата на вакви решенија, моменталната потрошувачка на енергија на системот за климатизација е намалена до 80%. Годишната потрошувачка на енергија зависи од климатскиот регион на работа на системот во просек, таа е намалена за 30-60%.

Јуриј Хомуцки, технички уредник на списанието Climate World

Написот ја користи методологијата на MSTU. N. E. Bauman за пресметување на индиректниот систем за ладење со испарување.

Екологија на потрошувачката. Историјата на климатизерот со директно испарување за ладење. Разлики помеѓу директно и индиректно ладење. Опции за апликација за климатизери со испарување

Ладењето и навлажнувањето на воздухот преку ладење со испарување е сосема природен процес кој користи вода како медиум за ладење и топлината ефективно се фрла во атмосферата. Се користат едноставни закони - кога течноста испарува, топлината се апсорбира или се ослободува студ. Ефикасноста на испарување се зголемува со зголемување на брзината на воздухот, што е обезбедено со присилна циркулација на вентилаторот.

Температурата на сувиот воздух може значително да се намали со фазна промена на течната вода во пареа, а овој процес бара значително помалку енергија од ладењето со компресија. Во многу сува клима, ладењето со испарување, исто така, има предност што ја зголемува влажноста на воздухот при климатизацијата, што ги прави патниците поудобни. Меѓутоа, за разлика од ладењето со компресија на пареа, тоа бара постојан извор на вода и постојано ја троши за време на работата.

Историја на развој

Низ вековите, цивилизациите нашле оригинални методи за борба против топлината на нивните територии. Рана форма на систем за ладење, „фаќачот на ветар“, беше измислен пред многу илјади години во Персија (Иран). Тоа беше систем на шахти за ветер на покривот што го фаќаше ветрот, го поминуваше низ водата и дуваше изладен воздух во внатрешноста. Вреди да се одбележи дека многу од овие згради имале и дворови со големи резерви на вода, па ако немало ветер, тогаш како резултат на природниот процес на испарување на водата, топол воздух што се кревал нагоре ја испарувал водата во дворот, по што низ зградата минуваше веќе изладениот воздух. Во денешно време Иран ги замени ветерниците со ладилници за испарување и ги користи нашироко, а пазарот поради сувата клима достигнува промет од 150.000 испарувачи годишно.

Во САД, ладилникот за испарување беше предмет на бројни патенти во дваесеттиот век. Многумина од нив, од 1906 година, предложија употреба на струготини од дрво како заптивка што транспортира големи количини вода во контакт со воздухот што се движи и поддржува интензивно испарување. Стандардниот дизајн, како што е прикажано во патентот од 1945 година, вклучува резервоар за вода (обично опремен со пливачки вентил за прилагодување на нивото), пумпа за циркулирање на водата низ влошките од дрвениот чипс и вентилатор за дување воздух низ перничињата во станбени површини. Овој дизајн и материјали остануваат основна технологија на испарувачки ладилници во југозападниот дел на САД. Во овој регион дополнително се користат за зголемување на влажноста.

Ладењето со испарување било вообичаено кај авионските мотори од 1930-тите, како што е моторот за воздушниот брод Beardmore Tornado. Овој систем се користеше за намалување или целосно елиминирање на радијаторот, што инаку би создало значително аеродинамично отпор. Во овие системи, водата во моторот се одржувала под притисок со помош на пумпи, што овозможувало да се загрева на температури над 100°C, бидејќи вистинската точка на вриење зависи од притисокот. Презагреаната вода беше испрскана преку млазницата на отворена цевка, каде што веднаш испаруваше, добивајќи ја својата топлина. Овие цевки би можеле да бидат лоцирани под површината на авионот за да создадат нула отпор.

На некои возила беа инсталирани надворешни единици за ладење со испарување за ладење на внатрешноста. Тие често се продаваа како дополнителни додатоци. Употребата на уреди за ладење со испарување во автомобилите продолжи се додека климатизацијата со компресија на пареа не стана широко распространета.

Ладењето со испарување е различен принцип од ладилните единици со компресија на пареа, иако тие исто така бараат испарување (испарувањето е дел од системот). Во циклусот на компресија на пареа, откако ладилното средство испарува внатре во калем на испарувачот, гасот за ладење се компресира и лади, кондензирајќи во течна состојба под притисок. За разлика од овој циклус, во ладилник за испарување водата испарува само еднаш. Испарената вода во уредот за ладење се испушта во простор со ладен воздух. Во кулата за ладење, испарената вода се носи со протокот на воздух.

Апликации за ладење со испарување

Постојат директно, косо и двостепено испарувачко воздушно ладење (директно и индиректно). Директното испарувачко ладење на воздухот се заснова на изенталпичкиот процес и се користи во клима уредите за време на студената сезона; во топло време, можно е само во отсуство или незначително ослободување на влага во просторијата и ниска содржина на влага во надворешниот воздух. Заобиколувањето на комората за наводнување донекаде го проширува опсегот на нејзината примена.

Директно испарувачко ладење на воздухот е препорачливо во сува и топла клима во системот за довод на вентилација.

Индиректно испарувачко ладење на воздухот се врши во површинските ладилници. За ладење на водата што циркулира во површинскиот разменувач на топлина, се користи помошен контакт уред (кула за ладење). За индиректно испарувачко ладење на воздухот, можете да користите уреди од комбиниран тип, во кои разменувачот на топлина истовремено ги извршува двете функции - греење и ладење. Таквите уреди се слични на разменувачите на топлина за обновување на воздухот.

Оладениот воздух поминува низ една група канали, внатрешната површина на втората група се наводнува со вода што тече во садот и потоа повторно се прска. При контакт со издувниот воздух што минува во втората група канали, настанува испарувачко ладење на водата, како резултат на што воздухот во првата група канали се лади. Индиректното ладење на воздухот со испарување овозможува да се намалат перформансите на системот за климатизација во споредба со неговите перформанси со директно ладење со испарувачки воздух и ги проширува можностите за користење на овој принцип, бидејќи содржината на влага во доводниот воздух во вториот случај е помала.

Со двостепено испарувачко ладењеклиматизерите користат последователно индиректно и директно испарувачко ладење на воздухот во клима уредот. Во овој случај, инсталацијата за индиректно испарувачко ладење на воздухот се надополнува со комора за млазница за наводнување која работи во режим на директно ладење со испарување. Типичните комори со прскалки се користат во системите за ладење со испарувачки воздух како кули за ладење. Покрај едностепеното индиректно испарувачко ладење на воздухот, можно е повеќестепено воздушно ладење, во кое се врши подлабоко воздушно ладење - ова е таканаречениот систем за климатизација без компресори.

Директно ладење со испарување (отворен циклус) се користи за намалување на температурата на воздухот користејќи ја специфичната топлина на испарувањето, менувајќи ја течната состојба на водата во гасовита состојба. Во овој процес, енергијата во воздухот не се менува. Сувиот, топол воздух се заменува со ладен и влажен воздух. Топлината од надворешниот воздух се користи за испарување на водата.

Индиректното ладење со испарување (затворена јамка) е процес сличен на директното испарувачко ладење, но користи специфичен тип на разменувач на топлина. Во овој случај, влажниот, изладен воздух не доаѓа во контакт со климатизираната средина.

Двостепено испарувачко ладење или индиректно/директно.

Традиционалните ладилници со испарување користат само дел од енергијата што ја бараат единиците за ладење со компресија на пареа или системите за климатизација со адсорпција. За жал, тие ја зголемуваат влажноста на воздухот до непријатни нивоа (освен во многу сува клима). Двостепените ладилници за испарување не ги зголемуваат нивоата на влажност колку што тоа го прават стандардните едностепени испарувачки ладилници.

Во првата фаза на двостепен ладилник, топлиот воздух се лади индиректно без зголемување на влажноста (со поминување низ разменувач на топлина ладен со надворешно испарување). Во директната фаза, претходно оладениот воздух поминува низ подлога натопена со вода, каде што дополнително се лади и станува повлажен. Бидејќи процесот вклучува прва фаза на претходно ладење, фазата на директно испарување бара помала влажност за да се постигнат потребните температури. Како резултат на тоа, според производителите, процесот го лади воздухот со релативна влажност која се движи од 50 до 70%, во зависност од климата. За споредба, традиционалните системи за ладење ја зголемуваат влажноста на воздухот на 70 - 80%.

Цел

При дизајнирање на централен систем за вентилација за снабдување, можно е да се опреми доводот за воздух со дел за испарување и со тоа значително да се намалат трошоците за ладење на воздухот за време на топлата сезона.

Во студените и преодните периоди од годината, кога воздухот се загрева со доводни греалки на системите за вентилација или внатрешен воздух со системи за греење, воздухот се загрева и се зголемува неговата физичка способност за асимилација (апсорбира), а со зголемување на температурата - влага. Или, колку е повисока температурата на воздухот, толку повеќе влага може да асимилира. На пример, кога надворешниот воздух се загрева со грејач со систем за вентилација од температура од -22 0 C и влажност од 86% (параметар на надворешен воздух за HP во Киев), до +20 0 C - влажноста паѓа под граничните граници за биолошките организми до неприфатливо 5-8% влажност на воздухот. Ниската влажност на воздухот негативно влијае на кожата и мукозните мембрани на луѓето, особено на оние со астма или белодробни заболувања. Стандардизирана влажност на воздухот за станбени и административни простории: од 30 до 60%.

Ладењето на воздухот со испарување е придружено со ослободување на влага или зголемување на влажноста на воздухот, до висока заситеност на влажноста на воздухот од 60-70%.

Предности

Количината на испарување - а со тоа и пренос на топлина - зависи од надворешната температура на влажната сијалица која, особено во лето, е многу пониска од еквивалентната температура на сува сијалица. На пример, во топли летни денови кога температурата на сувата сијалица надминува 40°C, испарувачкото ладење може да ја олади водата до 25°C или да го излади воздухот.
Бидејќи испарувањето отстранува многу повеќе топлина од стандардниот физички пренос на топлина, преносот на топлина користи четири пати помал проток на воздух од конвенционалните методи за ладење на воздухот, заштедувајќи значителни количини на енергија.

Ладење со испарување наспроти традиционалните методи на климатизација За разлика од другите типови на климатизација, ладењето со испарување на воздухот (био-ладење) не користи штетни гасови (фреон и други) како ладилни средства, кои се штетни за животната средина. Исто така троши помалку електрична енергија, а со тоа заштедува енергија, природни ресурси и до 80% оперативни трошоци во споредба со другите системи за климатизација.

Недостатоци

Ниски перформанси во влажна клима.
Зголемувањето на влажноста на воздухот, кое во некои случаи е непожелно, резултира со испарување во две фази, каде што воздухот не контактира и не е заситен со влага.

Принцип на работа (опција 1)

Процесот на ладење се врши поради близок контакт на вода и воздух, и пренос на топлина во воздухот со испарување на мала количина на вода. Топлината потоа се троши преку топлиот и заситен со влага воздух што го напушта уредот.

Принцип на работа (опција 2) - инсталација на доводот за воздух

Единици за ладење со испарување

Постојат различни типови на единици за ладење со испарување, но сите тие имаат:
- дел за размена на топлина или пренос на топлина, постојано навлажнет со вода со наводнување,
- вентилаторски систем за присилна циркулација на надворешниот воздух низ делот за размена на топлина,

Во системите за греење, вентилација и климатизација, адијабатското испарување обично се поврзува со навлажнување на воздухот, но неодамна процесот станува сè попопуларен низ целиот свет и се повеќе се користи за „природно“ ладење на воздухот.

ШТО Е ЛАДЕЊЕ СО ПАРУВАЊЕ?

Ладењето со испарување е основата на еден од првите системи за ладење на просторот измислен од човекот, каде што воздухот се лади поради природното испарување на водата. Овој феномен е многу чест и се појавува насекаде: еден пример би било чувството на студ што го доживувате кога водата испарува од површината на вашето тело поради влијанието на ветрот. Истото се случува и со воздухот во кој се атомизира водата: бидејќи овој процес се случува без надворешен извор на енергија (тоа значи зборот „адијабатски“), топлината потребна за испарување на водата се зема од воздухот, што соодветно, станува постудено.

Употребата на овој метод на ладење во современите системи за климатизација обезбедува висок капацитет за ладење со мала потрошувачка на енергија, бидејќи во овој случај електричната енергија се троши само за поддршка на процесот на испарување на водата. Во исто време, наместо хемиски соединенија, како течност за ладење се користи обична вода, што го прави ладењето со испарување поекономично поисплатливо и не штети на животната средина.

ВИДОВИ НА ЛАДЕЊЕ СО ПАРУВАЊЕ

Постојат два главни методи на испарувачко ладење - директно и индиректно.

Директно ладење со испарување

Директно испарувачко ладење е процес на намалување на температурата на воздухот во просторијата со директно навлажнување. Со други зборови, поради испарувањето на атомизираната вода, околниот воздух се лади. Во овој случај, влагата се дистрибуира или директно во просторијата со помош на индустриски навлажнувачи и млазници, или со заситување на доводниот воздух со влага и ладење во дел од единицата за вентилација.

Треба да се напомене дека во услови на директно испарувачко ладење, неизбежно е значително зголемување на влажноста на доводниот воздух во затворен простор, затоа, за да се процени применливоста на овој метод, се препорачува да се земе како основа формулата позната како „ индекс на температура и непријатност“. Формулата ја пресметува удобната температура во степени Целзиусови, земајќи ги предвид влажноста и температурата на сувата сијалица (Табела 1). Гледајќи напред, забележуваме дека системот за директно испарувачко ладење се користи само во случаи кога надворешниот воздух во лето има високи температури на суви светилки и ниски нивоа на апсолутна влажност.

Индиректно ладење со испарување

За да се зголеми ефикасноста на ладењето со испарување кога влажноста на надворешниот воздух е висока, се препорачува да се комбинира ладењето со испарување со обновувањето на топлината. Оваа технологија е позната како „индиректно ладење со испарување“ и е погодна за речиси секоја земја во светот, вклучувајќи ги и земјите со многу влажна клима.

Општата шема на работа на системот за снабдување и вентилација со рекуперација е дека топол доводен воздух, минувајќи низ специјална касета за размена на топлина, се лади со ладен воздух отстранет од просторијата. Принципот на работа на индиректното испарувачко ладење е да се инсталира систем за адијабатско навлажнување во издувниот канал на доводот и издувните централни климатизери, со последователен пренос на студ преку рекуператорот до доводниот воздух.

Како што е прикажано во примерот, поради употребата на плочест разменувач на топлина, уличниот воздух во системот за вентилација се лади за 6 °C. Употребата на испарувачко ладење на издувниот воздух ќе ја зголеми температурната разлика од 6°C на 10°C без зголемување на потрошувачката на енергија и нивото на влажност во затворените простории. Употребата на индиректно испарувачко ладење е ефикасна за високи топлински текови, на пример во канцеларии и трговски центри, центри за податоци, индустриски простории итн.

Индиректен систем за ладење со помош на адијабатски навлажнувач CAREL humiFog:

Случај: Проценка на трошоците на индиректниот адијабатски систем за ладење во споредба со ладењето со помош на чилери.

Користејќи го примерот на канцелариски центар со постојан престој од 2000 луѓе.

Услови на плаќање
Содржина на надворешна температура и влажност: +32ºС, 10,12 g/kg (индикатори земени за Москва)
Собна температура: +20 ºС
Систем за вентилација: 4 доводни и издувни единици со капацитет од 30.000 m3/h (снабдување со воздух според санитарни стандарди)
Моќност на системот за ладење вклучувајќи вентилација: 2500 kW
Температура на довод на воздух: +20 ºС
Температура на воздухот за извлекување: +23 ºС
Разумна ефикасност на обновување на топлина: 65%
Централизиран систем за ладење: Систем за чилер-вентилатор со температура на водата 7/12ºС

Пресметка

  • За да ја направиме пресметката, ја пресметуваме релативната влажност на издувниот воздух.
  • На температура во системот за ладење од 7/12 °C, точката на росење на издувниот воздух, земајќи ги предвид внатрешните ослободувања на влага, ќе биде +8 °C.
  • Релативната влажност во издувниот воздух ќе биде 38%.

*Мора да се земе предвид дека трошоците за инсталирање на систем за ладење, земајќи ги предвид сите трошоци, се значително повисоки во споредба со индиректните системи за ладење.

Капитални расходи

За анализа ги земаме трошоците за опрема - чилери за системот за ладење и систем за навлажнување за индиректно испарувачко ладење.

  • Капитални трошоци за снабдување со воздушно ладење за индиректен систем за ладење.

Цената на една багажник за навлажнување Optimist, произведена од Carel (Италија) во единица за управување со воздух е 7570 €.

  • Капитални трошоци за снабдување со воздушно ладење без индиректен систем за ладење.

Цената на чилер со капацитет за ладење од 62,3 kW е приближно 12.460 €, врз основа на цена од 200 € за 1 kW капацитет за ладење. Мора да се земе предвид дека трошоците за инсталирање на системот за ладење, земајќи ги предвид сите трошоци, се значително повисоки во споредба со индиректните системи за ладење.

Оперативни трошоци

За анализа, претпоставуваме дека трошокот за вода од чешма е 0,4 € за 1 m3 и трошокот за електрична енергија е 0,09 € за 1 kW/h.

  • Оперативни трошоци за снабдување со воздушно ладење за индиректен систем за ладење.

Потрошувачката на вода за индиректно ладење е 117 kg/h за една единица за напојување и издувни гасови земајќи ги предвид загубите од 10%, ќе ја земеме како 130 kg/h.

Потрошувачката на енергија на системот за навлажнување е 0,375 kW за една единица за ракување со воздух.

Вкупната цена на час е 0,343 € за 1 час работа на системот.

  • Работни трошоци за снабдување со воздушно ладење без индиректен систем за ладење.
Потребниот капацитет за ладење е 62,3 kW по единица за ракување со воздух.

Го земаме коефициентот на ладење еднаков на 3 (односот на моќта на ладење и потрошувачката на енергија).

Вкупната цена на час е 7,48 € за 1 час работа.

Заклучок

Користењето на индиректно испарувачко ладење ви овозможува:

Намалете ги капиталните трошоци за ладење на доводниот воздух за 39%.

Намалете ја потрошувачката на енергија за системите за климатизација на зградата од 729 kW на 647 kW, или за 11,3%.

Намалете ги оперативните трошоци за градежни системи за климатизација од 65,61 €/час на 58,47 €/час, или за 10,9%.

Така, и покрај фактот што ладењето на свеж воздух сочинува приближно 10-20% од вкупните потреби за ладење на канцелариите и трговските центри, токму тука има најголеми резерви за зголемување на енергетската ефикасност на зградата без значително зголемување на капиталот. трошоците.

Статијата е подготвена од специјалисти на ТЕРМОКОМ за објавување во списанието ON бр. 6-7 (5) јуни-јули 2014 година (стр. 30-35)