В съвременните климатични технологии се обръща голямо внимание на енергийната ефективност на оборудването. Това обяснява повишеното последно времеинтерес към системи за водно изпарително охлаждане, базирани на индиректни изпарителни топлообменници (индиректни изпарителни охладителни системи). Системите за охлаждане с водно изпаряване могат да бъдат ефективно решениеза много региони на нашата страна, чийто климат се характеризира с относително ниска влажност. Водата като хладилен агент е уникална – има висок топлинен капацитет и латентна топлина на изпарение, безвредна е и достъпна. Освен това водата е добре проучена, което дава възможност да се предвиди точно нейното поведение в различни технически системи.
Характеристики на охладителните системи с индиректни изпарителни топлообменници
Основна характеристикаи предимството на индиректните изпарителни системи е способността да охлаждат въздуха до температура под температурата на мокрия термометър. И така, технологията на конвенционалните изпарително охлаждане(при овлажнители от адиабатен тип), когато водата се инжектира във въздушния поток, тя не само понижава температурата на въздуха, но също така повишава съдържанието на влага в него. В този случай линията на процеса на I d-диаграмата на влажен въздух върви по адиабатната крива, а най-ниската възможна температура съответства на точка "2" (фиг. 1).При индиректни изпарителни системи въздухът може да се охлади до точка "3" (фиг. 1). Процесът в диаграмата този случайвърви вертикално надолу по линията на постоянно съдържание на влага. В резултат на това получената температура е по-ниска и съдържанието на влага във въздуха не се увеличава (остава постоянно).
В допълнение системите за изпаряване на вода имат следното положителни качества:
- Възможност за съвместно производство на охладен въздух и студена вода.
- Малка консумация на енергия. Основните консуматори на електроенергия са вентилатори и водни помпи.
- Висока надеждност поради липсата на сложни машини и използването на неагресивен работен флуид - вода.
- Екологична чистота: ниско ниво на шум и вибрации, неагресивна работна течност, ниска опасност за околната среда промишлено производствосистеми поради ниската трудоемкост на производството.
- Простота дизайни относително ниска цена, свързана с липсата на строги изисквания за херметичност на системата и нейните отделни компоненти, липсата на сложни и скъпи коли (хладилни компресори), малък прекомерен натискв цикъла, ниска консумация на метал и възможност за широко използване на пластмаси.
Охлаждащите системи, които използват ефекта на поглъщане на топлина по време на изпарението на водата, са известни от много дълго време. Въпреки това, на този моментводно-изпарителните охладителни системи не са достатъчно разпространени. Почти цялата ниша на индустриалните и битови системиохлаждането в областта на умерените температури се запълва със системи за компресиране на фреонови пари.
Тази ситуация очевидно е свързана с проблемите на работата на системите за изпаряване на водата по време на отрицателни температурии непригодността им за работа при висока относителна влажност на външния въздух. Това беше повлияно и от факта, че основните устройства на такива системи (охладителни кули, топлообменници), които бяха използвани по-рано, имаха големи размери, тегло и други недостатъци, свързани с работата при условия на висока влажност. Освен това те се нуждаеха от система за пречистване на водата.
Въпреки това, днес, благодарение на технологичния прогрес, високоефективните и компактни охладителни кули са широко разпространени, способни да охлаждат водата до температури, които са само 0,8 ... 1,0 ° C различни от температурата на мокрия термометър на въздушния поток, влизащ в охладителната кула.
Тук са охладителните кули на компаниите Muntes и SRH-Lauer. Такава малка температурна разлика беше постигната главно благодарение на оригиналния дизайн на дюзата на охладителната кула, която има уникални свойства— добра омокряемост, технологичност, компактност.
Описание на системата за индиректно изпарително охлаждане
В индиректна изпарителна охладителна система атмосферен въздухот околен святс параметри, отговарящи на точка "0" (фиг. 4), се вдухва в системата от вентилатор и се охлажда при постоянно съдържание на влага в индиректен изпарителен топлообменник.След топлообменника основният въздушен поток се разделя на два: спомагателен и работен, насочен към потребителя.
Спомагателният поток едновременно играе ролята и на охладител, и на охладен поток - след топлообменника той се насочва обратно към основния поток (фиг. 2).
В този случай водата се подава към каналите на спомагателния поток. Смисълът на водоснабдяването е да „забави“ повишаването на температурата на въздуха поради паралелното му овлажняване: както знаете, същата промяна в топлинната енергия може да се постигне както чрез промяна на температурата, така и чрез промяна на температурата и влажността едновременно време. Следователно, когато спомагателният поток се овлажнява, същият топлообмен се постига с по-малка промяна на температурата.
При индиректни изпарителни топлообменници от друг тип (фиг. 3) спомагателният поток не е насочен към топлообменника, а към охладителната кула, където охлажда водата, циркулираща през индиректния изпарителен топлообменник: водата се нагрява в него поради основния поток и охлажда в охладителната кула поради спомагателния. Движението на водата по веригата се извършва с помощта на циркулационна помпа.
Изчисляване на индиректен изпарителен топлообменник
За да се изчисли цикълът на индиректна изпарителна охладителна система с циркулираща вода, са необходими следните входни данни:- φ oc - относителна влажноствъздух в околната среда, %;
- t os - температура на околния въздух, ° С;
- ∆t x - температурна разлика в студения край на топлообменника, ° С;
- ∆t m - температурна разлика в топлия край на топлообменника, ° С;
- ∆t wgr е разликата между температурата на водата, излизаща от охладителната кула, и температурата на подавания към нея въздух, по мокър термометър, ° С;
- ∆t min е минималната температурна разлика (температурна разлика) между потоците в охладителната кула (∆t min<∆t wгр), ° С;
- G p е масовият въздушен поток, необходим на потребителя, kg/s;
- η in - ефективност на вентилатора;
- ∆P in - загуба на налягане в устройствата и тръбопроводите на системата (необходимо налягане на вентилатора), Pa.
Методологията за изчисление се основава на следните допускания:
- Процесите на пренос на топлина и маса се приемат за равновесни,
- Няма външни топлинни притоци във всички части на системата,
- Налягането на въздуха в системата е равно на атмосферното налягане (локалните промени в налягането на въздуха поради инжектирането му от вентилатор или преминаване през аеродинамични съпротивления са незначителни, което позволява използването на I d диаграмата на влажен въздух за атмосферно налягане по време на изчисляването на система).
Редът на инженерното изчисление на разглежданата система е както следва (Фигура 4):
1. Съгласно диаграмата I d или с помощта на програмата за изчисляване на влажен въздух се определят допълнителни параметри на околния въздух (точка "0" на фиг. 4): специфична въздушна енталпия i 0, J / kg и съдържание на влага d 0 , кг / кг.
2. Увеличаването на специфичната енталпия на въздуха във вентилатора (J/kg) зависи от вида на вентилатора. Ако моторът на вентилатора не се обдухва (не се охлажда) от главния въздушен поток, тогава:
Ако веригата използва вентилатор от канален тип (когато електрическият мотор се охлажда от основния въздушен поток), тогава:
където:
η dv - ефективност на електродвигателя;
ρ 0 - плътност на въздуха на входа на вентилатора, kg / m 3
където:
B 0 - барометрично налягане на околната среда, Pa;
R in - газова константа на въздуха, равна на 287 J / (kg.K).
3. Специфична енталпия на въздуха след вентилатора (точка "1"), J/kg.
i 1 \u003d i 0 + ∆i in; (3)
Тъй като процесът "0-1" протича при постоянно съдържание на влага (d 1 \u003d d 0 \u003d const), тогава според известните φ 0, t 0, i 0, i 1, определяме температурата на въздуха t1 след вентилатора (точка "1").
4. Точката на оросяване на околния въздух t нараства, ° С, се определя от известния φ 0, t 0.
5. Психрометрична температурна разлика на въздуха на основния поток на изхода на топлообменника (точка "2") ∆t 2-4, °С
∆t 2-4 =∆t x +∆t wgr; (4)
където:
∆t x се определя въз основа на специфични работни условия в диапазона ~ (0,5…5,0), °C. В този случай трябва да се има предвид, че малките стойности на ∆t x ще доведат до относително големи размери на топлообменника. За да се осигурят малки стойности на ∆t x, е необходимо да се използват високоефективни топлопреносни повърхности;
∆t wgr се избира в диапазона (0,8…3,0), °С; трябва да се вземат по-малки стойности на ∆t wgr, ако е необходимо да се получи възможно най-ниската температура на студената вода в охладителната кула.
6. Приемаме, че процесът на овлажняване на спомагателния въздушен поток в охладителната кула от състояние "2-4", с достатъчна за инженерни изчисления точност, протича по линията i 2 =i 4 =const.
В този случай, знаейки стойността на ∆t 2-4, ние определяме температурите t 2 и t 4, точки "2" и "4", съответно, °C. За да направим това, ще намерим такава линия i=const, така че между точката "2" и точката "4" температурната разлика е намерената ∆t 2-4. Точка "2" се намира в пресечната точка на линии i 2 =i 4 =const и постоянно съдържание на влага d 2 =d 1 =d OS. Точка "4" е в пресечната точка на правата i 2 =i 4 =const и кривата φ 4 = 100% относителна влажност.
По този начин, използвайки горните диаграми, ние определяме останалите параметри в точки "2" и "4".
7. Определя се t 1w — температурата на водата на изхода на охладителната кула, в точката "1w", °C. При изчисленията можем да пренебрегнем нагряването на водата в помпата, следователно на входа на топлообменника (точка "1w '") водата ще има същата температура t 1w
t 1w \u003d t 4 +.∆t wgr; (5)
8. t 2w - температура на водата след топлообменника на входа на охладителната кула (точка "2w"), °С
t 2w \u003d t 1 -.∆t m; (6)
9. Температурата на въздуха, изпускан от охладителната кула в околната среда (точка "5") t 5 се определя чрез графично-аналитичния метод, като се използва i d диаграма (с голямо удобство, комбинация от Q t и i t-диаграми могат да се използват, но те са по-рядко срещани, следователно в тази i d диаграма е използвана при изчислението). Този метод е както следва (фиг. 5):
- точка "1w", характеризираща състоянието на водата на входа на индиректния изпарителен топлообменник, със стойността на специфичната енталпия на точка "4" се поставя върху изотермата t 1w, отдалечена от изотермата t 4 на разстояние ∆ t wgr.
- От точката "1w" по дължината на изенталпа отделяме сегмента "1w - p", така че t p \u003d t 1w - ∆t min.
- Знаейки, че процесът на нагряване на въздуха в охладителната кула протича съгласно φ=const=100%, изграждаме допирателна към φ pr =1 от точката "p" и получаваме допирателната точка "k".
- От точката на контакт „k“ по протежение на изоенталпа (адиабатичен, i = const), отделяме сегмента „k - n“, така че t n \u003d t k + ∆t min. По този начин се осигурява (задава) минималната температурна разлика между охладената вода и спомагателния поток въздух в охладителната кула. Тази температурна разлика гарантира, че охладителната кула работи в проектния режим.
- Начертаваме права линия от точката "1w" през точката "n" до пресечната точка с правата t=const= t 2w . Получаваме точката "2w".
- От точката "2w" начертайте права линия i=const до пресечната точка с φ pr =const=100%. Получаваме точката "5", която характеризира състоянието на въздуха на изхода на охладителната кула.
- Според диаграмата определяме желаната температура t5 и останалите параметри на точка "5".
10. Съставяме система от уравнения за намиране на неизвестни масови дебити на въздух и вода. Топлинно натоварване на охладителната кула от спомагателния въздушен поток, W:
Q gr \u003d G in (i 5 - i 2); (7)
Q wgr \u003d G ow C pw (t 2w - t 1w) ; (8)
където:
C pw е специфичният топлинен капацитет на водата, J/(kg.K).
Топлинно натоварване на топлообменника за основния въздушен поток, W:
Q mo =G o (i 1 - i 2); (9)
Топлинно натоварване на топлообменника по отношение на водния поток, W:
Q wmo = G ow C pw (t 2w - t 1w) ; (10)
Материален баланс по въздушен поток:
G o =G до +G p; (11)
Топлинен баланс над охладителната кула:
Q gr =Q wgr; (12)
Топлинният баланс на топлообменника като цяло (количеството топлина, пренесено от всеки от потоците, е същото):
Q wmo =Q mo; (13)
Комбиниран топлинен баланс на охладителна кула и топлообменник за вода:
Q wgr =Q wmo; (14)
11. Решавайки заедно уравненията от (7) до (14), получаваме следните зависимости:
масов въздушен поток в спомагателния поток, kg/s:
масов въздушен поток в основния въздушен поток, kg/s:
G o =G p; (16)
Масов поток на водата през охладителната кула по протежение на главния поток, kg/s:
12. Количеството вода, необходимо за захранване на водния кръг на охладителната кула, kg / s:
G wn \u003d (d 5 -d 2) G in; (18)
13. Консумираната мощност в цикъла се определя от мощността, изразходвана за задвижването на вентилатора, W:
N in =G o ∆i in; (19)
По този начин са намерени всички параметри, необходими за конструктивни изчисления на елементите на системата за индиректно изпарително охлаждане на въздуха.
Трябва да се отбележи, че работният поток от охладен въздух, подаван на потребителя (точка "2"), може да бъде допълнително охладен, например чрез адиабатно овлажняване или по друг начин. Като пример, на фиг. 4 показва точката "3*", съответстваща на адиабатното овлажняване. В този случай точките "3*" и "4" съвпадат (фиг. 4).
Практически аспекти на индиректните изпарителни охладителни системи
Въз основа на практиката за изчисляване на индиректни изпарителни охладителни системи, трябва да се отбележи, че по правило спомагателният дебит е 30-70% от основния поток и зависи от потенциалната способност за охлаждане на подавания към системата въздух.Ако сравним охлаждането чрез адиабатичен и индиректен изпарителен метод, тогава от I d-диаграмата може да се види, че в първия случай въздухът с температура 28 ° C и относителна влажност 45% може да се охлади до 19,5 ° C , докато във втория случай — до 15°С (фиг. 6).
"Псевдоиндиректно" изпарение
Както бе споменато по-горе, системата за индиректно изпарително охлаждане ви позволява да постигнете по-ниска температура от традиционната система за адиабатно овлажняване на въздуха. Също така е важно да се подчертае, че съдържанието на влага в желания въздух не се променя. Подобни предимства в сравнение с адиабатното овлажняване могат да бъдат постигнати чрез въвеждане на допълнителен въздушен поток.
Понастоящем има малко практически приложения на индиректната изпарителна охладителна система. Въпреки това се появиха устройства с подобен, но малко по-различен принцип на работа: топлообменници въздух-въздух с адиабатно овлажняване на външния въздух (системи за „псевдоиндиректно“ изпарение, където вторият поток в топлообменника не е някаква навлажнена част от основния поток, но друга, абсолютно независима верига).
Такива устройства се използват в системи с голям обем рециркулиран въздух, който трябва да се охлади: в климатични системи на влакове, аудитории за различни цели, центрове за данни и други съоръжения.
Целта на въвеждането им е максимално възможно намаляване на продължителността на работа на енергоемките компресорни хладилни съоръжения. Вместо това, за външни температури до 25°C (а понякога и по-високи), се използва топлообменник въздух-въздух, в който рециркулиращият въздух в помещението се охлажда от външния въздух.
За по-голяма ефективност на устройството, външният въздух е предварително овлажнен. При по-сложните системи овлажняването се осъществява и в процеса на топлообмен (впръскване на вода в каналите на топлообменника), което допълнително повишава неговата ефективност.
Благодарение на използването на такива решения текущата консумация на енергия на климатичната система се намалява с до 80%. Общото годишно потребление на енергия зависи от климатичния регион на работа на системата, средно се намалява с 30-60%.
Юрий Хомуцки, технически редактор на списание "Климатичен свят"
Статията използва методологията на Московския държавен технически университет. N. E. Bauman за изчисляване на индиректна изпарителна охладителна система.
Изобретението се отнася до техниката на вентилация и климатизация. Целта на изобретението е да се увеличи дълбочината на охлаждане на основния въздушен поток и да се намалят разходите за енергия. Разпръскваните с вода топлообменници (T) 1 и 2 за индиректно изпарително и директно изпарително охлаждане на въздуха са разположени последователно по протежение на въздушния поток. T 1 има канали 3, 4 на общия и спомагателния въздушен поток. Между T 1 и 2 има камера 5 за разделяне на въздушните потоци с байпасен канал 6 и клапан 7, поставен в него на TiHpyeMbiM.Контролът е свързан към температурния датчик на въздуха в помещението Канали 4 на спомагателния въздушен поток са свързан с атмосферата чрез изхода 12, а Т 2 е свързан с помещението чрез главния изход за въздух 13. Канал 6 е свързан с канали 4, а задвижването 9 има регулатор на скоростта 14, свързан към Ако е необходимо да се намали охлаждащ капацитет на устройството, при сигнал на сензора за температура на въздуха в помещението, клапан 7 се затваря частично през контролния блок и с помощта на регулатора 14 скоростта на вентилатора се понижава, като се осигурява пропорционално намаляване на общия дебит на въздуха от степента на намаляване на скоростта на спомагателния въздушен поток 1 ill. (L до около 00 до
СЪЮЗ НА СЪВЕТА
СОЦИАЛИСТИЧЕСКА
РЕПУБЛИКА (51)4 F 24 F 5 00
ОПИСАНИЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО
КЪМ СЕРТИФИКАТА НА A8TOR
ДЪРЖАВЕН КОМИТЕТ НА СССР
ЗА ИЗОБРЕТЕНИЯ И ОТКРИТИЯ (2 1) 4 166558/29-06 (22) 25.12.86 (46) 30.08.88. Wu.t, !! 32 (71) Московски текстилен институт (72) О.Я. Кокорин, М.10, Каплунов и С.В. Нефелов (53) 697.94(088.8) (56) Авторско свидетелство на СССР
263102, кл. F?4 G 5/00, 1970. (54) УСТРОЙСТВО ЗА ДВУСТЪПЕНЕН
ИЗПАРИТЕЛНО ОХЛАЖДАНЕ НА ВЪЗДУХА (57) Изобретението се отнася до техниката за вентилация и климатизация. Целта на изобретението е да се увеличи дълбочината на охлаждане на основния въздушен поток и да се намалят разходите за енергия.
Топлообменници (Т) 1 и 2, напоени с вода за индиректно изпарително и директно изпарително охлаждане на въздуха, са разположени последователно по протежение на въздушния поток. Т 1 има канали 3, 4 на общи и спомагателни въздушни потоци.Между Т 1 и 2 има камера 5 за разделяне на въздушните потоци с превключвател SU„„ 1420312 d1. входен канал 6 и поставен в него регулируем клапан 7. Нагнетател
8 със задвижване 9 е свързан чрез вход 10 с атмосферата, а изход 11 - с канали
3 общ въздушен поток. Клапан 7 е свързан чрез контролния блок към сензора за температура на въздуха в помещението. Канали
4 на спомагателния въздушен поток са свързани чрез изход 12 с атмосферата, а Т 2 чрез изход 13 на основния въздушен поток с помещението. Канал 6 е свързан с канали 4, а актуаторът 9 има регулатор
14 скорости, свързани към контролния блок. Ако е необходимо да се намали охладителната способност на устройството, по сигнал на сензора за температура на въздуха в помещението, клапан 7 се затваря частично през контролния блок и с помощта на регулатора 14 скоростта на вентилатора се намалява, за да се осигури пропорционална намаляване на общия дебит на въздушния поток със степента на намаляване на дебита на спомагателния въздушен поток. 1 болен.
Изобретението се отнася до вентилационната и климатичната техника.
Целта на изобретението е да се увеличи дълбочината на охлаждане на основния въздушен поток и да се намалят разходите за енергия.
На чертежа е показана принципна схема на устройство за двустепенно изпарително охлаждане на въздуха. Устройството за двустепенно изпарително охлаждане на въздуха съдържа топлообменници 1 и 2, напоявани с вода за индиректно изпарително охлаждане на въздуха, разположени последователно по въздушния поток, първата част на които има канали 3 и 4 на общия и спомагателния въздушен поток. двадесет
Между топлообменниците 1 и 2 има камера 5 1 за разделяне на въздушните потоци с преливен канал 6 и регулируем клапан 7, поставен в него. задвижван
9 е свързан чрез вход 10 с атмосферата, l чрез изход 11 - с канали 3 на общия поток ltna;ty;:;3. Регулиращ вентил 7 е свързан чрез контролната кутия към сензор за стайна температура (показан HP). Канали 4 на спомагателния въздушен поток са свързани с изход
12 с атмосферата, а топлообменникът 2 за директно охлаждане на въздуха от изхода 13 на основния въздушен поток - с отопление. Байпасният канал 6 е свързан към 4 g3sgg cplns на спомагателния въздух за изпотяване, а задвижването 9 на компресора 8 има регулатор на скоростта 14, свързан към контролния блок 4O (все още не: 3ln? . устройство. g - "d "охлаждане" l303 е остаряло; работи по следния начин.
Външният въздух през входа 10 и 3-45 навлиза във вентилатора 8 и през изхода 11 ttartteT лети в каналите 3 на общия въздушен поток на топлообменника за индиректно изпарително охлаждане. С преминаването на въздуха в каналите 3 ilpo, неговата енталпия ttpta намалява с постоянно съдържание на влага, след което общият въздушен поток влиза в камерата 5 на въздухоразделителната единица.
От камера 5 част от предварително охладения въздух в зоната на спомагателния въздушен поток през байпасния канал 6 навлиза в каналите 4 на спомагателния въздушен поток, напоени отгоре, разположени в топлообменника 1 перпендикулярно на посоката на общия въздушен поток надолу по стените на каналите 4 на водния филм и в същото време охлаждане на общия въздушен поток, преминаващ през каналите 3.
Спомагателният въздушен поток, който е увеличил ентала ITHIt3, се отвежда през изхода 12 в атмосферата или може да се използва, например, за вентилация на спомагателни помещения или охлаждане на огради на сгради. Основният въздушен поток идва от камерата за разделяне на въздушния поток 5!3 топлообменник 2 с директно изпарително охлаждане, където въздухът допълнително се охлажда и декомпресира при постоянна енталпия и едновременно с това се захранва с гориво, след което се обработва. и основният въздушен поток през изхода 13 се подава към отклонението. Ако е необходимо, намалете tttc!tttIt Ttoëoltoïoïefficient на устройството tet ITT според съответния сигнал от сензора за температура на въздуха в помещението през контролния блок (не е показано), регулируемият клапан 7 е частично покрит, което води до намаляване на спомагателния скорост на въздушния поток и намаляване на степента на охлаждане" на общия въздушен поток в топлообменника 1 непряко изпарително охлаждане. Заедно с капак
R. gys!Itpyentoro k:gplnl 7 с използването наItItett регулатор на скорост 14!
tot:; Броят на оборотите на вентилатора 8 е включен, осигурявайки пропорционален.psh tt;t» дебит на общия въздушен поток и:
»en..tc1t ttãp!I I nogo sweat cl air.
1 srmullieпридобиване на y.trists; за двуквадратно експериментално въздушно охлаждане, съдържащо i os.geggo»l g egpo p,lñ!TOIT, напоявани по посока на въздушния поток!30 спомагателни въздушни потоци, камера за разделяне на въздушния поток, разположена между топлообменника с байпасен канал и регулируем клапан, разположен в него, вентилатор със задвижване, отчитащ Itttt ttt g3x
Съставител М. Рашчепкин
Техред М. Ходанич Коректор С. Шекмар
Редактор М. Циткина
Тираж 663 Абонамент
ВНИИПИ на Държавния комитет за изобретения и открития на СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Заповед 4313/40
Производствено-печатна компания, Ужгород, ул. Дизайн, 4 рояк и изход - с канали на общия въздушен поток, освен това регулируемият клапан е свързан чрез контролния блок към сензора за температура на въздуха в помещението и каналите на спомагателния въздушен поток са в комуникация с атмосферата, и топлообменникът за директно изпарително охлаждане - със стаята, от l, за да се увеличи дълбочината на охлаждане на основния въздушен поток и да се намалят разходите за енергия, байпасният канал е свързан към каналите на спомагателния въздушен поток и е оборудвано задвижването на вентилатора с регулатор на скоростта, свързан към контролния блок.
Подобни патенти:
За помещения с големи излишъци на осезаема топлина, където е необходимо да се поддържа висока влажност на въздуха в помещенията, се използват климатични системи, работещи на принципа на индиректно изпарително охлаждане.
Схемата се състои от система за обработка на основния въздушен поток и система за изпарително охлаждане (фиг. 3.3. фиг. 3.4). За охлаждане на вода могат да се използват спрей камери на климатици или други контактни устройства, бризгални басейни, охладителни кули и др.
Водата, охладена чрез изпарение във въздушния поток, с температура, навлиза в повърхностния топлообменник - въздушния охладител на климатика на главния въздуховод, където въздухът променя състоянието си от стойности до стойности \u200b \u200b(t.), докато температурата на водата се повишава до. Загрятата вода постъпва в контактния апарат, където чрез изпарение се охлажда до температура и цикълът се повтаря отново. Въздухът, преминаващ през контактния апарат, променя състоянието си от параметри на параметри (т.е.). Захранващият въздух, усвоявайки топлина и влага, променя параметрите си до състояние t., а след това до състояние.
Фиг.3.3. Схема на индиректно изпарително охлаждане
1-топлообменник-въздухоохладител; 2-пиново устройство
Фиг.3.4. диаграма на индиректно изпарително охлаждане
Линия - директно изпарително охлаждане.
Ако излишната топлина в помещението е, тогава с индиректно изпарително охлаждане потокът захранващ въздух ще бъде
с директно изпарително охлаждане
От > тогава<.
<), что позволяет расширить область возможного использования принципа испарительного охлаждения воздуха.
Сравнението на процесите показва, че при непряко изпарително охлаждане производителността на SCR е по-ниска, отколкото при директно охлаждане. Освен това при непряко охлаждане съдържанието на влага в подавания въздух е по-ниско (<), что позволяет расширить область возможного использования принципа испарительного охлаждения воздуха.
За разлика от отделната схема на индиректно изпарително охлаждане, са разработени устройства от комбиниран тип (фиг. 3.5). Апаратът включва две групи редуващи се канали, разделени от стени. Допълнителният въздушен поток преминава през канална група 1. Водата, подадена през водоразпределителното устройство, се стича по повърхността на стените на канала. Към водоразпределителното устройство се подава малко вода. Когато водата се изпарява, температурата на спомагателния въздушен поток намалява (с увеличаване на съдържанието на влага), а стената на канала също се охлажда.
За да се увеличи дълбочината на охлаждане на основния въздушен поток, са разработени многоетапни схеми за обработка на главния поток, при които теоретично е възможно да се достигне температурата на точката на оросяване (фиг. 3.7).
Инсталацията се състои от климатик и охладителна кула. В климатика се извършва индиректно и директно изоенталпично охлаждане на въздуха в обслужваните помещения.
Охладителната кула охлажда чрез изпарение водата, която захранва повърхностния въздушен охладител на климатика.
Ориз. 3.5. Схема на устройството на комбинирания апарат за индиректно изпарително охлаждане: 1,2 - група канали; 3- водоразпределително устройство; 4- палет
Ориз. 3.6. Схема на SCR двустепенно изпарително охлаждане. 1-повърхностен въздушен охладител; 2-напоителна камера; 3- охладителна кула; 4-помпа; 5-байпас с въздушен клапан; 6-вентилатор
За да се унифициране оборудването за изпарително охлаждане, вместо охладителна кула могат да се използват разпръсквателни камери на типичните централни климатици.
Външният въздух влиза в климатика и се охлажда в първия етап на охлаждане (въздушен охладител) с постоянно съдържание на влага. Вторият етап на охлаждане е иригационната камера, работеща в режим на изенталпийно охлаждане. Охлаждането на водата, захранваща повърхността на водния охладител, се извършва в охладителната кула. Водата в този кръг циркулира от помпа. Охладителната кула е устройство за охлаждане на вода с атмосферен въздух. Охлаждането се получава поради изпаряването на част от водата, която се стича по спринклера под действието на гравитацията (изпаряването на 1% вода понижава температурата й с около 6).
Ориз. 3.7. схема с двустепенен изпарителен режим
охлаждане
Камерата за пръскане на климатика е оборудвана с байпасен канал с въздушна клапа или има контролиран процес, който регулира подавания въздух към обслужваното помещение от вентилатора.
съюз на съветските
социалистически
републики
Държавен комитет
СССР за изобретения и открития (53) УДК 629. 113. .06.628.83 (088.8) (72) Изобретатели
В. С. Майсоценко, А. Б. Цимерман, М. Г. и И. Н. Печерская
Одески строителен институт (71) Кандидат (54) ДВУСТЪПЕНЕН КЛИМАТИК С ИЗПАРЕНИЕ
ОХЛАЖДАНЕ ЗА АВТОМОБИЛ
Изобретението се отнася до областта на транспортната техника и може да се използва за климатизация на превозни средства.
Известни са климатици за превозни средства, съдържащи въздушна прорезна изпарителна дюза с въздушни и водни канали, разделени един от друг чрез стени от микропорести плочи, докато долната част на дюзата е потопена в тава с течност (1)
Недостатъкът на този климатик е ниската ефективност на охлаждане на въздуха.
Най-близкото техническо решение до изобретението е двустепенен климатик с изпарително охлаждане за автомобил, съдържащ топлообменник, тава с течност, в която е потопена дюза, камера за охлаждане на постъпващата в топлообменника течност с елементи за доп. охлаждане на течността и канал за подаване на въздух и външна среда в камерата, направен стесняващ се към входа на камерата (2
В този компресор елементите за допълнително въздушно охлаждане са направени под формата на дюзи.
Ефективността на охлаждане в този компресор обаче също е недостатъчна, тъй като границата на въздушното охлаждане в този случай е температурата на мокрия термометър на спомагателния въздушен поток в картера.
10 в допълнение, добре познатият климатик е конструктивно сложен и съдържа дублиращи се агрегати (две помпи, два резервоара).
Целта на изобретението е да повиши степента на ефективност на охлаждане и компактност на устройството.
Целта се постига с това, че в предлагания климатик елементите за допълнително охлаждане са изпълнени под формата на топлообменна преграда, разположена вертикално и закрепена към една от стените на камерата с образуване на междина между нея и стената на камерата. противоположно на него и
25, отстрани на една от повърхностите на преградата е монтиран резервоар с течност, която тече надолу по споменатата повърхност на преградата, докато камерата и тавата са направени в едно цяло.
Дюзата е направена под формата на блок от капилярно-порест материал.
На фиг. 1 е показана принципна схема на климатик, фиг. 2 raeeee A-A на фиг. един.
Климатикът се състои от два етапа на охлаждане на въздуха: първият етап е охлаждане на въздуха в топлообменника 1, вторият етап е охлаждането му в дюзата 2, която е направена под формата на блок от капилярно-порест материал.
Пред топлообменника е монтиран вентилатор 3, който се задвижва от електродвигател 4 °. Топлообменникът 1 е монтиран върху палета 10, който е направен в едно цяло с камерата
8. Към топлообменника минава канал
11 за подаване на въздух от външната среда, като каналът е направен като план, стесняващ се към входа 12 на въздушната кухина
13 камери 8. Вътре в камерата има елементи за допълнително въздушно охлаждане. Те са изпълнени под формата на топлообменна преграда 14, разположена вертикално и фиксирана към стената 15 на камерата срещу стената 16, спрямо която преградата е разположена с празнина.Преградата разделя камерата на две комуникиращи кухини 17. и 18.
В камерата е предвиден прозорец 19, в който е монтиран капкоотделител 20 и е направен отвор 21 на палета.поток L
Във връзка с изпълнението на канал 11, стесняващ се към входа 12 ! кухина 13, скоростта на потока се увеличава и външният въздух се засмуква в междината, образувана между споменатия канал и входа, като по този начин се увеличава масата на спомагателния поток. Този поток навлиза в кухината 17. След това този въздушен поток, закръгляйки преградата 14, навлиза в кухината 18 на камерата, където се движи в обратна посока на движението си в кухината 17. В кухина 17 филм 22 от течност тече надолу по преградата към движението на въздушния поток - вода от резервоар 9.
Когато въздушният поток и водата влязат в контакт, в резултат на ефекта на изпаряване, топлината от кухината 17 се прехвърля през преградата 14 към филма 22 от вода, допринасяйки за допълнителното й изпарение. След това в кухината 18 навлиза въздушен поток с по-ниска температура. Това от своя страна води до още по-голямо понижаване на температурата на преградата 14, което причинява допълнително охлаждане на въздушния поток в кухината 17. Следователно температурата на въздушния поток отново ще намалее след заобляне на преградата и навлизане в кухина
18. Теоретично, процесът на охлаждане ще продължи, докато движещата му сила стане нула. В този случай движещата сила на процеса на изпарително охлаждане е психометричната разлика - температурите на въздушния поток след завъртането му спрямо преградата и влизането в контакт с водния филм в кухина 18. Тъй като въздушният поток е предварително охладен в кухина 17 с постоянно съдържание на влага, психрометричната температурна разлика на въздушния поток в кухината 18 клони към нула при наближаване на точката на оросяване. Следователно границата на водното охлаждане тук е температурата на точката на оросяване на външния въздух. Топлината от водата навлиза във въздушния поток в кухината 18, докато въздухът се нагрява, овлажнява и през прозореца 19 и елиминатора на капки 20 се освобождава в атмосферата.
По този начин в камера 8 се организира движението на потока на топлообменната среда, а разделителната топлообменна преграда позволява индиректно предварително охлаждане на въздушния поток, подаден за охлаждане на водата поради процеса на изпаряване на водата. водата се стича по преградата до дъното на камерата и тъй като последната е направена в едно цяло с палет, оттам се изпомпва в топлообменника 1 и също се изразходва за намокряне на дюзата поради вътрекапилярни сили.
По този начин основният поток от въздух L .n, след като е бил предварително охладен, без да променя съдържанието на влага в топлообменника 1, влиза за по-нататъшно охлаждане в дюзата 2. Тук поради пренос на топлина и маса между мократа повърхност на дюзата и основния въздушен поток, последният се овлажнява и охлажда, без да променя топлосъдържанието си. Освен това, основният въздушен поток през отвора в тигана
59 да охлажда, докато охлажда дяла. Навлизане в кухината
17 на камерата въздушният поток, обтичащ преградата, също се охлажда, но без промени във влагосъдържанието. Иск
1. Климатик за двустепенно изпарително охлаждане на автомобил, съдържащ топлообменник, течна подзона, в която е потопена дюза, камера за охлаждане на постъпващата в топлообменника течност с елементи за допълнително охлаждане на течността, и канал за подаване на въздух от външната среда в камерата, направен стесняващ се в посока към входа на камерата, различен от фактът, че за повишаване степента на ефективност на охлаждане и компактността на компресора, елементите за допълнително въздушно охлаждане са изпълнени под формата на топлообменна преграда, разположена вертикално и закрепена към една от стените на камерата с образуване на междина между него и противоположната стена на камерата, а от страната на една от повърхностите на преградата е монтиран резервоар с течност, която тече надолу по споменатата повърхност на преградата, докато камерата и тавата са направени като едно цяло.
В ОВК системите адиабатното изпарение обикновено се свързва с овлажняване на въздуха, но напоследък този процес става все по-популярен по света и все повече се използва за "естествено" охлаждане на въздуха.
КАКВО Е ИЗПАРИТЕЛНО ОХЛАЖДАНЕ?
Изпарителното охлаждане е в основата на една от най-ранните създадени от човека системи за охлаждане на пространството, където въздухът се охлажда чрез естественото изпарение на водата. Това явление е много често срещано и се среща навсякъде: един пример е усещането за студ, което изпитвате, когато водата се изпарява от повърхността на тялото ви под въздействието на вятъра. Същото се случва и с въздуха, в който се пръска вода: тъй като този процес протича без външен източник на енергия (това означава думата "адиабатен"), топлината, необходима за изпаряване на водата, се отнема от въздуха, който, съответно , става по-студено.
Използването на този метод на охлаждане в съвременните климатични системи осигурява висок капацитет на охлаждане при ниска консумация на енергия, тъй като в този случай електроенергията се изразходва само за поддържане на процеса на изпаряване на водата. В същото време като охлаждаща течност се използва обикновена вода вместо химически състави, което прави изпарителното охлаждане по-икономично и екологично.
ВИДОВЕ ИЗПАРИТЕЛНО ОХЛАЖДАНЕ
Съществуват два основни метода за изпарително охлаждане – директен и индиректен.
Директно изпарително охлаждане
Директното охлаждане чрез изпаряване е процес на понижаване на температурата на въздуха в помещението чрез директното му овлажняване. С други думи, поради изпарението на атомизираната вода, околният въздух се охлажда. В този случай разпределението на влагата се извършва или директно в помещението с помощта на промишлени овлажнители и дюзи, или чрез насищане на подавания въздух с влага и охлаждането му в секцията на вентилационния модул.
Трябва да се отбележи, че при условия на директно изпарително охлаждане е неизбежно значително повишаване на влажността на подавания въздух в помещението, следователно, за да се оцени приложимостта на този метод, се препоръчва да се вземе за основа формулата, известна като "индекс на температурата и дискомфорта". Формулата изчислява комфортната температура в градуси по Целзий, като взема предвид влажността и температурните показания по сухия термометър (Таблица 1). Гледайки напред, отбелязваме, че системата за охлаждане с директно изпаряване се използва само в случаите, когато външният въздух през летния период има високи температури по сух термометър и ниски нива на абсолютна влажност.
Индиректно изпарително охлаждане
За да се подобри ефективността на изпарителното охлаждане при висока външна влажност, се препоръчва да се комбинира изпарително охлаждане с рекуперация на топлина. Тази технология е известна като "индиректно охлаждане чрез изпаряване" и е подходяща за почти всяка страна по света, включително страни с много влажен климат.
Общата схема на работа на системата за захранване и вентилация с рекуперация е, че горещият подаван въздух, преминаващ през специална топлообменна касета, се охлажда от студен въздух, отстранен от помещението. Принципът на действие на непрякото изпарително охлаждане е да се инсталира адиабатна система за овлажняване в изпускателния канал на захранващите и изпускателните централни климатици, с последващо прехвърляне на студ през топлообменника към подавания въздух.
Както е показано в примера, с помощта на пластинчат топлообменник външният въздух във вентилационната система се охлажда с 6 °C. Използването на изпарително охлаждане на отработения въздух ще увеличи температурната разлика от 6°C до 10°C, без да увеличава консумацията на електроенергия и нивата на вътрешна влажност. Използването на индиректно изпарително охлаждане е ефективно при високи топлинни вложения, например в офиси и търговски центрове, центрове за данни, промишлени помещения и др.
Система за индиректно охлаждане, използваща адиабатен овлажнител CAREL humiFog:
Казус: Оценка на цената на непряка адиабатна хладилна система срещу охлаждане с охладител.
На примера на офис център с постоянен престой от 2000 души.
| Условия за плащане | |
| Външна температура и съдържание на влага: | +32ºС, 10,12 g/kg (показателите са взети за Москва) |
| Температура на въздуха в помещението: | +20 ºС |
| Вентилационна система: | 4 климатични камери с капацитет 30 000 m3/h (подаване на въздух съгласно санитарните норми) |
| Мощността на охладителната система, като се вземе предвид вентилацията: | 2500 kW |
| Температура на подавания въздух: | +20 ºС |
| Температура на изходящия въздух: | +23 ºС |
| Чувствителна ефективност на възстановяване на топлината: | 65% |
| Централизирана охладителна система: | Чилър-вентилаторна система с температура на водата 7/12ºС |
Изчисляване
- За изчисление изчисляваме относителната влажност на въздуха при аспиратора.
- При температура в охладителната система 7/12 °С, точката на оросяване на отработения въздух, като се вземат предвид вътрешните емисии на влага, ще бъде +8 °С.
- Относителната влажност на въздуха в ауспуха ще бъде 38%.
*Трябва да се има предвид, че разходите за инсталиране на хладилна система, като се вземат предвид всички разходи, са значително по-високи в сравнение със системите за индиректно охлаждане.
Капиталови разходи
За анализ вземаме разходите за оборудване - чилъри за хладилната система и овлажнителни системи за индиректно изпарително охлаждане.
- Капиталови разходи за охлаждане на подавания въздух за индиректна охладителна система.
Цената на една стойка за овлажняване Optimist, произведена от Carel (Италия) в климатична камера, е 7570 €.
- Капиталови разходи за охлаждане на подавания въздух без индиректна охладителна система.
Цената на чилър с капацитет на охлаждане от 62,3 kW е приблизително 12 460 €, въз основа на цена от 200 € за 1 kW капацитет на охлаждане. Трябва да се има предвид, че разходите за инсталиране на хладилна система, като се вземат предвид всички разходи, са значително по-високи в сравнение със системите за индиректно охлаждане.
Оперативни разходи
За анализ вземаме цената на чешмяната вода 0,4 € за 1 m3 и цената на електроенергията 0,09 € за 1 kWh.
- Експлоатационни разходи за охлаждане на подавания въздух за индиректна охладителна система.
Разходът на вода за индиректно охлаждане е 117 kg/h за една климатична камера, като се вземат предвид загуби от 10%, ще го приемем 130 kg/h.
Консумираната мощност на системата за овлажняване е 0,375 kW за една климатична камера.
Общата цена на час е 0,343 € за 1 час работа на системата.
- Експлоатационни разходи за охлаждане на подавания въздух без индиректна охладителна система.
Вземаме коефициента на производителност равен на 3 (съотношението на мощността на охлаждане към консумацията на енергия).
Общата цена на час е 7,48 € за 1 час работа.
Заключение
Използването на индиректно изпарително охлаждане позволява:
Намалете капиталовите разходи за охлаждане на подавания въздух с 39%.
Намалете консумацията на енергия за сградни климатични системи от 729 kW на 647 kW, или с 11,3%.
Намалете експлоатационните разходи на сградните климатични системи от 65,61 €/ч на 58,47 €/ч, или с 10,9%.
По този начин, въпреки факта, че охлаждането с чист въздух представлява приблизително 10-20% от общото търсене на охлаждане на офиси и търговски центрове, именно тук има най-големи резерви за подобряване на енергийната ефективност на сграда без значително увеличение на капитала разходи.
Статията е подготвена от специалисти на ТЕРМОКОМ за публикуване в сп. ОН № 6-7 (5) юни-юли 2014 (стр. 30-35)
Зареждане...