Sustav koji se razmatra sastoji se od dva klima uređaja"
glavni, u kojem se obrađuje zrak za servisirane prostorije, i pomoćni - rashladni toranj. Glavna namjena rashladnog tornja je zračno-evaporativno hlađenje vode za napajanje prvog stupnja glavnog klima uređaja tijekom tople sezone (površinski izmjenjivač topline PT). Drugi stupanj glavnog klima uređaja - komora za navodnjavanje OK, koja radi u režimu adijabatskog ovlaživanja, ima premosni kanal - premosnicu B za regulaciju vlažnosti zraka u prostoriji.
Osim klima uređaja - rashladni tornjevi, industrijski rashladni tornjevi, fontane, prskalni bazeni i dr. mogu se koristiti za hlađenje vode. U područjima s vrućom i vlažnom klimom, u nekim slučajevima, uz neizravno hlađenje isparavanjem, može se koristiti i strojno hlađenje. koristi se.
višestupanjski sustavi hlađenje isparavanjem. Teoretska granica za hlađenje zrakom pomoću takvih sustava je temperatura rosišta.
Sustavi klimatizacije koji koriste izravno i neizravno hlađenje isparavanjem imaju više široko područje primjene) u usporedbi sa sustavima koji koriste samo izravno (adijabatsko) hlađenje zrakom isparavanjem.
Poznato je da je dvostupanjsko hlađenje isparavanjem najprikladnije u
područja sa suhom i vrućom klimom. Uz dvostupanjsko hlađenje, više niske temperature, manja izmjena zraka i manja relativna vlažnost u prostorijama nego kod jednostupanjskog hlađenja. Ova nekretnina dvostupanjsko hlađenje potaknuo je prijedlog da se u potpunosti prijeđe na neizravno hlađenje i niz drugih prijedloga. Međutim, pod jednakim uvjetima, učinak akcije moguće sustave Hlađenje isparavanjem izravno ovisi o promjenama u uvjetima vanjskog zraka. Stoga takvi sustavi ne osiguravaju uvijek održavanje potrebnih parametara zraka u klimatiziranim prostorijama tijekom cijele sezone ili čak jednog dana. Ideja o uvjetima i granicama odgovarajuće uporabe dvostupanjskog hlađenja isparavanjem može se dobiti usporedbom normaliziranih parametara unutarnjeg zraka s mogućim promjenama parametara vanjskog zraka u područjima sa suhom i vrućom klimom.
proračun takvih sustava treba provesti s pomoću J-d dijagrame u sljedećem nizu.
Na J-d dijagram ucrtane su točke s izračunatim parametrima vanjskog (H) i unutarnjeg (B) zraka. U primjeru koji se razmatra, prema specifikacijama dizajna, prihvaćaju se sljedeće vrijednosti: tn = 30 °S; tv = 24 °S; fv = 50%.
Za točke H i B određujemo vrijednost temperature mokrog termometra:
tmn = 19,72 °C; tmv = 17,0 °C.
Kao što vidite, vrijednost tmn je gotovo 3 °C viša od tmv, dakle, za veće hlađenje vode, a zatim vanjskog dovodni zrak, preporučljivo je dovesti zrak uklonjen u rashladni toranj ispušni sustavi iz uredskih prostorija.
Imajte na umu da prilikom izračuna rashladnog tornja, potrebni protok zraka može biti veći od onog koji se uklanja iz klimatiziranih prostorija. U tom slučaju, mješavina vanjskog i ispušnog zraka mora se dovoditi u rashladni toranj, a temperatura mokrog termometra smjese mora se uzeti kao izračunata temperatura.
Iz izračunatog računalni programi vodeći proizvođači rashladnih tornjeva smatraju da bi minimalna razlika između konačne temperature vode na izlazu iz rashladnog tornja tw1 i mokre temperature twm termometra zraka koji se dovodi u rashladni toranj trebala biti najmanje 2 °C, to jest:
tw2 =tw1 +(2,5...3) °C. (1)
Da bi se postiglo dublje hlađenje zraka u centralnom klimatizacijskom uređaju, konačna temperatura vode na izlazu iz hladnjaka zraka i na ulazu u rashladni toranj tw2 nije više od 2,5 viša nego na izlazu iz rashladnog tornja. , odnosno:
tvk ≥ tw2 +(1...2) °S. (2)
Napominjemo da konačna temperatura ohlađenog zraka i površine hladnjaka zraka ovisi o temperaturi tw2, jer kod poprečnog strujanja zraka i vode konačna temperatura ohlađenog zraka ne može biti niža od tw2.
Obično se preporučuje da konačna temperatura ohlađenog zraka bude 1–2 °C viša od konačne temperature vode na izlazu iz hladnjaka zraka:
tvk ≥ tw2 +(1...2) °S. (3)
Dakle, ako su ispunjeni zahtjevi (1, 2, 3), moguće je dobiti odnos koji povezuje temperaturu mokrog termometra zraka koji se dovodi u rashladni toranj i konačnu temperaturu zraka koji napušta hladnjak:
tvk =tvm +6 °S. (4)
Imajte na umu da u primjeru na Sl. 7.14 uzete vrijednosti su tbm = 19 °C i tw2 – tw1 = 4 °C. Ali s takvim početnim podacima, umjesto vrijednosti tin = 23 °C navedene u primjeru, moguće je dobiti konačnu temperaturu zraka na izlazu iz hladnjaka zraka ne nižu od 26–27 °C, što čini cijelu shemu besmislen pri tn = 28,5 °C.
U modernom tehnologija kontrole klime Velika pažnja posvećuje se energetskoj učinkovitosti opreme. To objašnjava povećanje u posljednje vrijeme interes za rashladne sustave isparavanjem vode koji se temelje na neizravnom isparavanju izmjenjivači topline(indirektni sustavi hlađenja isparavanjem). Sustavi hlađenja isparavanjem vode mogu biti učinkovito rješenje za mnoge regije naše zemlje, čiju klimu karakterizira relativno niska vlažnost zraka. Voda kao rashladno sredstvo je jedinstveno – ima veliki toplinski kapacitet i latentnu toplinu isparavanja, bezopasna je i dostupna. Osim toga, voda je dobro proučena, što omogućuje prilično točno predviđanje njenog ponašanja u različitim tehničkim sustavima.
Značajke rashladnih sustava s neizravnim evaporativnim izmjenjivačima topline
Glavna značajka a prednost neizravnih evaporativnih sustava je mogućnost hlađenja zraka na temperaturu ispod temperature vlažnog termometra. Dakle, tehnologija konvencionalnog hlađenja isparavanjem (u adijabatskim ovlaživačima), kada se voda ubrizgava u struju zraka, ne samo da snižava temperaturu zraka, već i povećava njegovu vlažnost. U ovom slučaju procesna linija na I d-dijagramu vlažnog zraka slijedi adijabatski put, a minimalna moguća temperatura odgovara točki “2” (slika 1).U neizravnim sustavima isparavanja, zrak se može ohladiti do točke “3” (slika 1). Proces na dijagramu u ovom slučaju ide okomito prema dolje duž linije konstantnog sadržaja vlage. Kao rezultat, rezultirajuća temperatura je niža, a sadržaj vlage u zraku se ne povećava (ostaje konstantan).
Osim toga, sustavi za isparavanje vode imaju sljedeće pozitivne osobine:
- Mogućnost kombinirane proizvodnje ohlađenog zraka i hladne vode.
- Mala potrošnja energije. Glavni potrošači električne energije su ventilatori i vodene pumpe.
- Visoka pouzdanost zbog odsutnosti složenih strojeva i upotrebe neagresivne radne tekućine - vode.
- Ekološki prihvatljiv: niske razine buke i vibracija, neagresivna radna tekućina, niska opasnost za okoliš industrijska proizvodnja sustava zbog male složenosti proizvodnje.
- Jednostavnost dizajn i relativno niska cijena, povezana s nepostojanjem strogih zahtjeva za nepropusnost sustava i njegovih pojedinačnih komponenti, nepostojanje složenih i skupi automobili(rashladni kompresori), niski nadtlaci u ciklusu, mala potrošnja metala i mogućnost široke uporabe plastike.
Sustavi hlađenja koji koriste efekt apsorpcije topline tijekom isparavanja vode poznati su već jako dugo. Međutim, na u trenutku Sustavi hlađenja isparavanjem vode nisu dovoljno rašireni. Gotovo cijela niša industrijske i kućanskih sustava hlađenje u prostoru umjerene temperature ispunjen sustavima kompresije pare rashladnog sredstva.
Ova situacija je očito povezana s problemima rada sustava za isparavanje vode na temperaturama ispod ništice i njihovom neprikladnošću za rad pri visokoj relativnoj vlažnosti vanjskog zraka. Na to je utjecala i činjenica da su glavni uređaji takvih sustava (rashladni tornjevi, izmjenjivači topline), koji su se prethodno koristili, imali velike dimenzije, težinu i druge nedostatke povezane s radom u uvjetima visoke vlažnosti. Osim toga, zahtijevali su sustav za pročišćavanje vode.
Ipak, danas hvala tehnički napredak Visoko učinkoviti i kompaktni rashladni tornjevi postali su široko rasprostranjeni, sposobni hladiti vodu do temperatura koje se samo 0,8 ... 1,0 °C razlikuju od temperature vlažnog termometra protoka zraka koji ulazi u rashladni toranj.
Ovdje vrijedi posebno spomenuti rashladne tornjeve poduzeća Muntes i SRH-Lauer. Tako niska temperaturna razlika postignuta je uglavnom zahvaljujući originalni dizajn mlaznice rashladnog tornja sa jedinstvena svojstva— dobra sposobnost vlaženja, mogućnost izrade, kompaktnost.
Opis neizravnog sustava hlađenja isparavanjem
U neizravnom sustavu hlađenja isparavanjem atmosferski zrak iz okruženje s parametrima koji odgovaraju točki "0" (slika 4), pumpa se u sustav pomoću ventilatora i hladi na konstantan sadržaj vlage u neizravnom isparljivom izmjenjivaču topline.Nakon izmjenjivača topline, glavni protok zraka podijeljen je na dva: pomoćni i radni, usmjeren prema potrošaču.
Pomoćni tok istovremeno ima ulogu i hladnjaka i hlađenog toka - nakon izmjenjivača topline usmjerava se natrag prema glavnom toku (slika 2).
Istodobno se voda dovodi u pomoćne protočne kanale. Smisao dovoda vode je „usporiti“ porast temperature zraka zbog njegovog paralelnog ovlaživanja: kao što je poznato, ista promjena toplinske energije može se postići ili samo promjenom temperature ili istovremenom promjenom temperature i vlage. Stoga, kada se pomoćni protok ovlaži, ista izmjena topline postiže se manjom temperaturnom promjenom.
U neizravnim izmjenjivačima topline za isparavanje drugog tipa (slika 3), pomoćni tok nije usmjeren na izmjenjivač topline, već u rashladni toranj, gdje hladi vodu koja cirkulira kroz neizravni izmjenjivač topline za isparavanje: voda se zagrijava u njemu zbog glavnog toka i hlađen u rashladnom tornju zbog pomoćnog. Voda se kreće duž kruga pomoću cirkulacijske pumpe.
Proračun neizravnog evaporativnog izmjenjivača topline
Kako bi se izračunao ciklus neizravnog sustava za hlađenje isparavanjem s cirkulacijskom vodom, potrebni su sljedeći početni podaci:- φ os — relativna vlažnost zraka okolni zrak,%;
- t os - temperatura okolnog zraka, ° C;
- ∆t x - temperaturna razlika na hladnom kraju izmjenjivača topline, ° C;
- ∆t m - temperaturna razlika na toplom kraju izmjenjivača topline, ° C;
- ∆t wgr - razlika između temperature vode koja napušta rashladni toranj i temperature zraka koji mu se dovodi prema mokrom termometru, ° C;
- ∆t min - minimalna temperaturna razlika (temperaturna razlika) između protoka u rashladnom tornju (∆t min<∆t wгр), ° С;
- G r — maseni protok zraka potreban potrošaču, kg/s;
- η in — učinkovitost ventilatora;
- ∆P in - gubitak tlaka u uređajima i vodovima sustava (potrebni tlak ventilatora), Pa.
Metodologija izračuna temelji se na sljedećim pretpostavkama:
- Pretpostavlja se da su procesi prijenosa topline i mase ravnotežni,
- Nema vanjskih dotoka topline u svim područjima sustava,
- Tlak zraka u sustavu jednak je atmosferskom tlaku (lokalne promjene tlaka zraka zbog njegovog upuhivanja ventilatorom ili prolaska kroz aerodinamički otpor su zanemarive, što omogućuje korištenje I d dijagrama vlažnog zraka za atmosferski tlak kroz cijeli cjelokupni proračun sustava).
Postupak inženjerskog proračuna razmatranog sustava je sljedeći (slika 4):
1. Pomoću I d dijagrama ili pomoću programa za proračun vlažnog zraka određuju se dodatni parametri okolnog zraka (točka “0” na sl. 4): specifična entalpija zraka i 0, J/kg i sadržaj vlage d 0 , kg/kg.
2. Povećanje specifične entalpije zraka u ventilatoru (J/kg) ovisi o vrsti ventilatora. Ako motor ventilatora nije puhan (hlađen) glavnim protokom zraka, tada:
Ako krug koristi ventilator tipa kanala (kada se električni motor hladi glavnim protokom zraka), tada:
Gdje:
η dv — učinkovitost elektromotora;
ρ 0 — gustoća zraka na ulazu u ventilator, kg/m 3
Gdje:
B 0 - barometarski tlak okoline, Pa;
R in je plinska konstanta zraka, jednaka 287 J/(kg.K).
3. Specifična entalpija zraka iza ventilatora (točka “1”), J/kg.
i 1 = i 0 +∆i in; (3)
Budući da se proces “0-1” odvija pri konstantnom sadržaju vlage (d 1 =d 0 =const), tada pomoću poznatih φ 0, t 0, i 0, i 1 određujemo temperaturu zraka t1 nakon ventilatora (točka “1”).
4. Rosište okolnog zraka t dew, °C, određuje se iz poznatog φ 0, t 0.
5. Psihrometrijska temperaturna razlika glavnog protoka zraka na izlazu iz izmjenjivača topline (točka “2”) ∆t 2-4, °C
∆t 2-4 =∆t x +∆t wgr; (4)
Gdje:
∆t x se dodjeljuje na temelju specifičnih radnih uvjeta u rasponu ~ (0,5…5,0), °C. Treba imati na umu da će male vrijednosti ∆t x podrazumijevati relativno velike dimenzije izmjenjivača topline. Za osiguranje malih vrijednosti ∆t x potrebno je koristiti visoko učinkovite površine za prijenos topline;
∆t wgr je odabran u rasponu (0,8…3,0), °C; Niže vrijednosti ∆t wgr treba uzeti ako je potrebno postići minimalnu moguću temperaturu hladne vode u rashladnom tornju.
6. Prihvaćamo da se proces ovlaživanja pomoćnog protoka zraka u rashladnom tornju iz stanja “2-4”, s dovoljnom točnošću za inženjerske proračune, odvija po liniji i 2 =i 4 =const.
U ovom slučaju, znajući vrijednost ∆t 2-4, određujemo temperature t 2 i t 4, točke “2” odnosno “4”, °C. Da bismo to učinili, pronaći ćemo liniju i=const tako da između točke “2” i točke “4” temperaturna razlika bude pronađena ∆t 2-4. Točka “2” nalazi se na sjecištu pravaca i 2 =i 4 =const i konstantnog sadržaja vlage d 2 =d 1 =d OS. Točka “4” nalazi se na sjecištu pravca i 2 =i 4 =const i krivulje φ 4 = 100% relativne vlažnosti.
Dakle, koristeći gornje dijagrame, određujemo preostale parametre u točkama "2" i "4".
7. Odredite t 1w - temperaturu vode na izlazu iz rashladnog tornja, u točki “1w”, °C. U izračunima možemo zanemariti zagrijavanje vode u crpki, stoga će na ulazu u izmjenjivač topline (točka “1w’”) voda imati istu temperaturu t 1w
t 1w =t 4 +.∆t wgr; (5)
8. t 2w - temperatura vode nakon izmjenjivača topline na ulazu u rashladni toranj (točka “2w”), °C
t 2w =t 1 -.∆t m; (6)
9. Temperatura zraka koji se ispušta iz rashladnog tornja u okolinu (točka “5”) t 5 određuje se grafičko-analitičkom metodom pomoću i d dijagrama (uz veliku pogodnost može se odrediti skup Q t i i t dijagrama korišteni, ali su rjeđi, stoga je u ovom i d dijagram korišten u izračunima). Navedena metoda je sljedeća (slika 5):
- točka "1w", koja karakterizira stanje vode na ulazu u izmjenjivač topline neizravnog isparavanja, sa specifičnom vrijednošću entalpije točke "4" nalazi se na izotermi t 1w, odvojena od izoterme t 4 na udaljenosti ∆t wgr .
- Iz točke “1w” duž izentalpa crtamo segment “1w - p” tako da je t p = t 1w - ∆t min.
- Znajući da se proces zagrijavanja zraka u rashladnom tornju odvija pri φ = const = 100%, konstruiramo tangentu na φ pr = 1 iz točke “p” i dobijemo tangentu “k”.
- Od točke dodira “k” duž izentalpe (adijabatske, i=const) crtamo segment “k - n” tako da je t n = t k + ∆t min. Time se osigurava (postavlja) minimalna temperaturna razlika između ohlađene vode i pomoćnog protoka zraka u rashladnom tornju. Ova temperaturna razlika jamči rad rashladnog tornja u projektiranom načinu rada.
- Povlačimo ravnu liniju od točke “1w” kroz točku “n” dok se ne siječe s pravom linijom t=const= t 2w. Dobivamo točku "2w".
- Iz točke “2w” povlačimo ravnu liniju i=const dok se ne siječe s φ pr =const=100%. Dobivamo točku "5", koja karakterizira stanje zraka na izlazu iz rashladnog tornja.
- Pomoću dijagrama određujemo željenu temperaturu t5 i ostale parametre točke "5".
10. Sastavljamo sustav jednadžbi za pronalaženje nepoznatih masenih protoka zraka i vode. Toplinsko opterećenje rashladnog tornja pomoćnim protokom zraka, W:
Q gr =G u (i 5 - i 2); (7)
Q wgr = G ow C pw (t 2w - t 1w); (8)
Gdje:
C pw je specifični toplinski kapacitet vode, J/(kg.K).
Toplinsko opterećenje izmjenjivača topline duž glavnog protoka zraka, W:
Q mo =G o (i 1 - i 2); (9)
Toplinsko opterećenje izmjenjivača topline protokom vode, W:
Q wmo = G ow C pw (t 2w - t 1w) ; (10)
Materijalna ravnoteža protokom zraka:
G o =G u +G p; (11)
Toplinska bilanca za rashladni toranj:
Q gr =Q wgr; (12)
Toplinska bilanca izmjenjivača topline kao cjeline (količina topline prenesena svakim protokom je ista):
Q wmo = Q mo; (13)
Kombinirana toplinska ravnoteža rashladnog tornja i vodenog izmjenjivača topline:
Q wgr = Q wmo; (14)
11. Zajedničkim rješavanjem jednadžbi od (7) do (14) dobivamo sljedeće ovisnosti:
maseni protok zraka uz pomoćni protok, kg/s:
maseni protok zraka duž glavnog protoka zraka, kg/s:
G o = G p; (16)
Maseni protok vode kroz rashladni toranj duž glavnog toka, kg/s:
12. Količina vode potrebna za punjenje vodenog kruga rashladnog tornja, kg/s:
G wn =(d 5 -d 2)G in; (18)
13. Potrošnja energije u ciklusu određena je snagom utrošenom na pogon ventilatora, W:
N in =G o ∆i in; (19)
Time su pronađeni svi parametri potrebni za konstrukcijski proračun elemenata neizravnog sustava zračnog hlađenja isparavanjem.
Imajte na umu da se radni tok ohlađenog zraka koji se dovodi do potrošača (točka “2”) može dodatno ohladiti, na primjer, adijabatskim ovlaživanjem ili nekom drugom metodom. Kao primjer na Sl. 4 označava točku "3*", koja odgovara adijabatskom ovlaživanju. U ovom slučaju, točke "3*" i "4" se podudaraju (slika 4).
Praktični aspekti neizravnih sustava za hlađenje isparavanjem
Na temelju prakse proračuna neizravnih evaporativnih rashladnih sustava, treba napomenuti da je u pravilu pomoćni protok 30-70% glavnog protoka i ovisi o potencijalnoj rashladnoj sposobnosti zraka koji se dovodi u sustav.Usporedimo li hlađenje adijabatskim i neizravnim metodama isparavanja, tada se iz I d-dijagrama može vidjeti da se u prvom slučaju zrak s temperaturom od 28 ° C i relativnom vlagom od 45% može ohladiti na 19,5 ° C , dok u drugom slučaju - do 15°C (slika 6).
"Pseudo-indirektno" isparavanje
Kao što je gore spomenuto, neizravni sustav hlađenja isparavanjem može postići niže temperature od tradicionalnog adijabatskog sustava ovlaživanja. Također je važno naglasiti da se sadržaj vlage željenog zraka ne mijenja. Slične prednosti u usporedbi s adijabatskim ovlaživanjem mogu se postići uvođenjem pomoćnog protoka zraka.
Trenutačno postoji nekoliko praktičnih primjena neizravnih sustava hlađenja isparavanjem. Međutim, pojavili su se uređaji sličnog, ali malo drugačijeg principa rada: izmjenjivači topline zrak-zrak s adijabatskim ovlaživanjem vanjskog zraka (sustavi "pseudoindirektnog" isparavanja, gdje drugi tok u izmjenjivaču topline nije neki ovlaženi dio glavnog protoka, ali drugi, potpuno neovisni krug).
Takvi se uređaji koriste u sustavima s velikom količinom recirkuliranog zraka koji treba hladiti: u klimatizacijskim sustavima za vlakove, gledalištima raznih namjena, centrima za obradu podataka i drugim objektima.
Svrha njihove implementacije je maksimalno smanjiti vrijeme rada energetski intenzivne kompresorske rashladne opreme. Umjesto toga, za vanjske temperature do 25°C (a ponekad i više), koristi se izmjenjivač topline zrak-zrak, u kojem se recirkulirani sobni zrak hladi vanjskim zrakom.
Za veću učinkovitost uređaja, vanjski zrak je prethodno ovlažen. U složenijim sustavima ovlaživanje se također provodi tijekom procesa izmjene topline (ubrizgavanje vode u kanale izmjenjivača topline), što dodatno povećava njegovu učinkovitost.
Zahvaljujući korištenju ovakvih rješenja, trenutna potrošnja energije klimatizacijskog sustava smanjena je do 80%. Godišnja potrošnja energije ovisi o klimatskom području rada sustava, smanjuje se za 30-60%.
Yuri Khomutski, tehnički urednik časopisa Climate World
U članku se koristi metodologija MSTU-a. N. E. Bauman za proračun neizravnog sustava hlađenja isparavanjem.
Za opsluživanje pojedinačnih malih prostorija ili njihovih skupina prikladni su lokalni klimatizacijski uređaji s dvostupanjskim evaporativnim hlađenjem, temeljenim na neizravnom evaporativnom hlađenju izmjenjivača topline od aluminijskih valjanih cijevi (slika 139). Zrak se pročišćava u filtru 1 i struji do ventilatora 2, nakon čijeg ispusnog otvora se dijeli na dva toka - glavni 3 i pomoćni 6. Pomoćni tok zraka prolazi unutar cijevi neizravnog izmjenjivača topline 14 za hlađenje isparavanjem i osigurava hlađenje isparavanjem vode koja teče niz unutarnje stijenke cijevi. Glavni protok zraka prolazi s rebraste strane cijevi izmjenjivača topline i prenosi toplinu kroz njihove stijenke vodi koja se hladi isparavanjem. Recirkulacija vode u izmjenjivaču topline provodi se pomoću pumpe 4, koja uzima vodu iz posude 5 i dovodi je za navodnjavanje kroz perforirane cijevi 15. Izmjenjivač topline neizravnog evaporativnog hlađenja ima ulogu prvog stupnja u kombiniranom dvostupanjskom evaporativnom hlađenju. klima uređaji.
U sustavima grijanja, ventilacije i klimatizacije, adijabatsko isparavanje obično se povezuje s ovlaživanjem zraka, ali u posljednje vrijeme taj proces postaje sve popularniji u svijetu i sve se više koristi za “prirodno” hlađenje zraka.
ŠTO JE HLAĐENJE ISPARIVANJEM?
Hlađenje isparavanjem osnova je jednog od prvih sustava za hlađenje prostora koje je izumio čovjek, gdje se zrak hladi prirodnim isparavanjem vode. Ovaj fenomen je vrlo čest i javlja se posvuda: jedan primjer bi bio osjećaj hladnoće koji osjetite kada voda isparava s površine vašeg tijela zbog utjecaja vjetra. Ista stvar se događa sa zrakom u kojem se voda atomizira: budući da se ovaj proces odvija bez vanjskog izvora energije (to znači riječ "adijabatski"), toplina potrebna za isparavanje vode uzima se iz zraka, koji, prema tome, postaje hladnije.
Korištenje ove metode hlađenja u modernim klimatizacijskim sustavima omogućuje visok rashladni kapacitet uz nisku potrošnju energije, budući da se u ovom slučaju električna energija troši samo za potporu procesu isparavanja vode. Pritom se umjesto kemijskih spojeva kao rashladno sredstvo koristi obična voda, što hlađenje isparavanjem čini ekonomski isplativijim i ne šteti okolišu.
VRSTE HLAĐENJA ISPARIVANJEM
Postoje dvije glavne metode hlađenja isparavanjem - izravna i neizravna.
Izravno hlađenje isparavanjem
Izravno hlađenje isparavanjem je proces smanjenja temperature zraka u prostoriji izravnim ovlaživanjem. Drugim riječima, zbog isparavanja atomizirane vode dolazi do hlađenja okolnog zraka. U tom slučaju, vlaga se distribuira ili izravno u prostoriju pomoću industrijskih ovlaživača zraka i mlaznica, ili zasićenjem dovodnog zraka vlagom i hlađenjem u dijelu ventilacijske jedinice.
Treba napomenuti da je u uvjetima izravnog hlađenja isparavanjem značajno povećanje vlažnosti dovodnog zraka u zatvorenom prostoru neizbježno, stoga se za procjenu primjenjivosti ove metode preporuča uzeti kao osnovu formulu poznatu kao „ indeks temperature i nelagode”. Formula izračunava ugodnu temperaturu u stupnjevima Celzijusa, uzimajući u obzir vlažnost i temperaturu suhog termometra (tablica 1). Gledajući unaprijed, napominjemo da se izravni sustav hlađenja isparavanjem koristi samo u slučajevima kada vanjski zrak ljeti ima visoke temperature suhog termometra i niske razine apsolutne vlažnosti.
Neizravno hlađenje isparavanjem
Kako bi se povećala učinkovitost hlađenja isparavanjem kada je vlažnost vanjskog zraka visoka, preporuča se kombinirati hlađenje isparavanjem s povratom topline. Ova tehnologija poznata je kao "neizravno hlađenje isparavanjem" i prikladna je za gotovo sve zemlje svijeta, uključujući zemlje s vrlo vlažnom klimom.
Opća shema rada opskrbnog i ventilacijskog sustava s rekuperacijom je da se topli dovodni zrak, prolazeći kroz posebnu kazetu za izmjenu topline, hladi hladnim zrakom koji se uklanja iz prostorije. Princip rada neizravnog evaporativnog hlađenja je ugradnja adijabatskog sustava ovlaživanja u ispušni kanal dovodnog i odsisnog centralnog klima uređaja, uz naknadni prijenos hladnoće kroz rekuperator na dovodni zrak.
Kao što je prikazano u primjeru, zbog upotrebe pločastog izmjenjivača topline, ulični zrak u ventilacijskom sustavu se hladi za 6 °C. Korištenje evaporativnog hlađenja ispušnog zraka povećat će temperaturnu razliku sa 6°C na 10°C bez povećanja potrošnje energije i razine vlažnosti u zatvorenom prostoru. Korištenje neizravnog hlađenja isparavanjem učinkovito je za velike toplinske tokove, na primjer u uredima i trgovačkim centrima, podatkovnim centrima, industrijskim prostorima itd.
Indirektni sustav hlađenja pomoću CAREL humiFog adijabatskog ovlaživača:
Slučaj: Procjena troškova neizravnog adijabatskog sustava hlađenja u usporedbi s hlađenjem pomoću rashladnih uređaja.
Na primjeru uredskog centra sa stalnim prebivalištem od 2000 ljudi.
| Uvjeti plaćanja | |
| Sadržaj vanjske temperature i vlage: | +32ºS, 10,12 g/kg (pokazatelji uzeti za Moskvu) |
| Sobna temperatura: | +20 ºS |
| Ventilacijski sustav: | 4 dovodno-ispušne jedinice kapaciteta 30 000 m3/h (dovod zraka prema sanitarnim standardima) |
| Snaga rashladnog sustava uključujući ventilaciju: | 2500 kW |
| Temperatura dovodnog zraka: | +20 ºS |
| Temperatura odvodnog zraka: | +23 ºS |
| Osjetna učinkovitost povrata topline: | 65% |
| Centralizirani sustav hlađenja: | Rashladni ventilokonvektorski sustav s temperaturom vode 7/12ºS |
Kalkulacija
- Za izračun izračunavamo relativnu vlažnost ispušnog zraka.
- Pri temperaturi u rashladnom sustavu od 7/12 °C, rosište ispušnog zraka, uzimajući u obzir unutarnje oslobađanje vlage, bit će +8 °C.
- Relativna vlažnost u otpadnom zraku bit će 38%.
*Mora se uzeti u obzir da je trošak ugradnje rashladnog sustava, uzimajući u obzir sve troškove, značajno veći u odnosu na indirektne sustave hlađenja.
Kapitalni troškovi
Za analizu uzimamo cijenu opreme - rashladne uređaje za rashladni sustav i sustav ovlaživanja za indirektno hlađenje isparavanjem.
- Kapitalni trošak za hlađenje dovodnog zraka za neizravni sustav hlađenja.
Cijena jednog stalka za ovlaživanje Optimist proizvođača Carel (Italija) u klima komori je 7570 €.
- Kapitalni troškovi za hlađenje dovodnog zraka bez neizravnog sustava hlađenja.
Cijena rashladnog uređaja s rashladnim kapacitetom od 62,3 kW iznosi približno 12.460 €, na temelju cijene od 200 € po 1 kW rashladnog kapaciteta. Mora se uzeti u obzir da je trošak ugradnje rashladnog sustava, uzimajući u obzir sve troškove, značajno veći u odnosu na neizravne rashladne sustave.
Operativni troškovi
Za analizu pretpostavljamo da je cijena vode iz slavine 0,4 € po 1 m3, a cijena električne energije 0,09 € po 1 kW/h.
- Operativni troškovi za hlađenje dovodnog zraka za neizravni sustav hlađenja.
Potrošnja vode za neizravno hlađenje je 117 kg/h za jednu dovodnu i odvodnu jedinicu uzimajući u obzir gubitke od 10%, uzet ćemo 130 kg/h.
Potrošnja energije sustava ovlaživanja je 0,375 kW za jednu klima komoru.
Ukupni trošak po satu je 0,343 € po 1 satu rada sustava.
- Operativni troškovi za hlađenje dovodnog zraka bez neizravnog sustava hlađenja.
Uzimamo koeficijent hlađenja jednak 3 (omjer snage hlađenja i potrošnje energije).
Ukupna cijena po satu je 7,48 € po 1 satu rada.
Zaključak
Korištenje neizravnog hlađenja isparavanjem omogućuje vam sljedeće:
Smanjite kapitalne troškove za hlađenje dovodnog zraka za 39%.
Smanjiti potrošnju energije za sustave klimatizacije zgrade sa 729 kW na 647 kW ili za 11,3%.
Smanjenje operativnih troškova za izgradnju klimatizacijskih sustava sa 65,61 €/sat na 58,47 €/sat ili za 10,9%.
Dakle, unatoč činjenici da hlađenje svježim zrakom čini približno 10-20% ukupnih potreba za hlađenjem uredskih i trgovačkih centara, upravo su tu najveće rezerve za povećanje energetske učinkovitosti zgrade bez značajnije dokapitalizacije troškovi.
Članak su pripremili stručnjaci TERMOKOM-a za objavu u ON magazinu br. 6-7 (5) lipanj-srpanj 2014. (str. 30-35)
Savez sovjeta
Socijalista
Republike
Državni odbor
SSSR za izume i otkrića (53) UDK 629. 113. .06.628.83 (088.8) (72) Autori izuma
V. S. Maisotsenko, A. B. Tsimerman, M. G. i I. N. Pecherskaya
Građevinski institut u Odesi (71) Podnositelj (54) DVOSTUPANJSKI ISPARIVAČKI KLIMA UREĐAJ
HLAĐENJE ZA VOZILA
Izum se odnosi na područje transportnog strojarstva i može se koristiti za klimatizaciju vozila.
Poznati su klima uređaji za vozila koji sadrže mlaznicu isparivača sa zračnim prorezom čiji su kanali za zrak i vodu međusobno odvojeni stijenkama od mikroporoznih ploča, dok je donji dio mlaznice uronjen u posudu s tekućinom (1).
Nedostatak ovog klima uređaja je niska učinkovitost hlađenja zraka.
Najbliže tehničko rješenje izumu je dvostupanjski isparivački rashladni klima uređaj za vozilo, koji sadrži izmjenjivač topline, posudu s tekućinom u koju je uronjena mlaznica, komoru za hlađenje tekućine koja ulazi u izmjenjivač topline s elementima za dop. hlađenje tekućine, te kanal za dovod zraka iz vanjskog okruženja u komoru, napravljen sužavajući se prema ulazu u komoru (2
U ovom kompresoru elementi za dodatno hlađenje zraka izrađeni su u obliku mlaznica.
Međutim, učinkovitost hlađenja u ovom kompresoru također je nedovoljna, budući da je granica hlađenja zraka u ovom slučaju temperatura mokrog termometra pomoćnog strujanja zraka u posudi.
10 Osim toga, poznati klima uređaj je konstrukcijski složen i sadrži duple komponente (dvije pumpe, dva spremnika).
Svrha izuma je povećanje stupnja učinkovitosti hlađenja i kompaktnosti uređaja.
Cilj se postiže činjenicom da su u predloženom klimatizacijskom uređaju elementi za dodatno hlađenje izrađeni u obliku pregrade za izmjenu topline postavljene okomito i pričvršćene na jednu od stijenki komore s formiranjem razmaka između nje i stijenke komore. nasuprot njemu, i
25, na bočnoj strani jedne od površina pregrade ugrađen je rezervoar s tekućinom koja teče niz navedenu površinu pregrade, dok su komora i tacna izrađeni u jednom komadu.
Mlaznica je izrađena u obliku bloka od kapilarno-poroznog materijala.
Na sl. 1 prikazuje shematski dijagram klima uređaja Sl. 2 raeree A-A na sl. 1.
Klima uređaj se sastoji od dva stupnja hlađenja zraka: prvi stupanj je hlađenje zraka u izmjenjivaču topline 1, drugi stupanj je hlađenje u mlaznici 2 koja je izrađena u obliku bloka od kapilarno-poroznog materijala.
Ventilator 3 je instaliran ispred izmjenjivača topline, pogonjen električnim motorom 4 ° Za cirkulaciju vode u izmjenjivaču topline, vodena pumpa 5 je instalirana koaksijalno s elektromotorom, koja dovodi vodu kroz cjevovode 6 i 7 iz. komore 8 do spremnika 9 s tekućinom. Izmjenjivač topline 1 ugrađen je na ladicu 10 koja je sastavljena od komore
8. Kanal je uz izmjenjivač topline
11 za dovod zraka iz vanjske sredine, dok je kanal izveden planski sužen u smjeru prema ulazu 12 zračne šupljine.
13 komora 8. Unutar komore su smješteni elementi za dodatno hlađenje zrakom. Izrađene su u obliku pregrade za izmjenu topline 14, postavljene okomito i pričvršćene na zid 15 komore, nasuprot zidu 16, u odnosu na koji se pregrada nalazi s razmakom koji dijeli komoru u dvije međusobno povezane šupljine 17 i 18.
Komora je opremljena prozorom 19, u koji je ugrađen eliminator kapanja 20, a na paleti je napravljen otvor 21. Kada klima uređaj radi, ventilator 3 pokreće ukupni protok zraka kroz izmjenjivač topline 1. U ovom slučaju , ukupni protok zraka L se hladi, a jedan njegov dio je glavni protok L
Zbog izvedbe kanala 11 sužava se prema ulaznom otvoru 12! šupljine 13, povećava se brzina protoka, a vanjski zrak se usisava u raspor formiran između spomenutog kanala i ulaznog otvora, čime se povećava masa pomoćnog protoka. Ovaj protok ulazi u šupljinu 17. Zatim ovaj protok zraka, obilazeći pregradu 14, ulazi u šupljinu komore 18, gdje se kreće u suprotnom smjeru od svog kretanja u šupljini 17. U šupljini 17, film 22 tekućine teče niz pregradu prema kretanju protoka zraka - vode iz spremnika 9.
Kada protok zraka i voda dođu u kontakt, kao rezultat efekta isparavanja, toplina iz šupljine 17 prenosi se kroz pregradu 14 na vodeni film 22, potičući njegovo dodatno isparavanje. Nakon toga, protok zraka s nižom temperaturom ulazi u šupljinu 18. To pak dovodi do još većeg pada temperature pregrade 14, što uzrokuje dodatno hlađenje protoka zraka u šupljini 17. Posljedično, temperatura protoka zraka će se ponovno smanjiti nakon što obiđe pregradu i uđe u šupljina
18. Teoretski, proces hlađenja će se nastaviti sve dok njegova pokretačka sila ne postane nula. U ovom slučaju, pokretačka sila procesa hlađenja isparavanjem je psihometrijska temperaturna razlika protoka zraka nakon njegove rotacije u odnosu na pregradu i kontakta s filmom vode u šupljini 18. Budući da je protok zraka prethodno ohlađen u šupljina 17 s konstantnim sadržajem vlage, psihrometrijska temperaturna razlika strujanja zraka u šupljini 18 teži nuli kako se približava točki rosišta. Stoga je granica vodenog hlađenja ovdje temperatura rosišta vanjskog zraka. Toplina iz vode ulazi u struju zraka u šupljini 18, dok se zrak zagrijava, ovlažuje i ispušta u atmosferu kroz prozor 19 i eliminator kapanja 20.
Tako je u komori 8 organizirano protustrujno kretanje medija za izmjenu topline, a razdjelna pregrada za izmjenu topline omogućuje posredno prethodno hlađenje protoka zraka koji se dovodi za rashladnu vodu zbog procesa isparavanja ohlađene vode teče duž pregrade do dna komore, a budući da je potonji u jednoj cjelini s pladnjem, odatle se pumpa u izmjenjivač topline 1, a također se troši na vlaženje mlaznice zbog intrakapilarnih sila.
Dakle, glavni tok zraka.L.„, koji je prethodno ohlađen bez promjena u sadržaju vlage u izmjenjivaču topline 1, dovodi se za daljnje hlađenje u mlaznicu 2. Ovdje, zbog izmjene topline i mase između navlažene površine mlaznice i glavnog protoka zraka, potonji se vlaži i hladi bez promjene sadržaja topline. Zatim, glavni protok zraka kroz otvor u tavi
59 da, hladi, ujedno hladi i pregradu. Ulazak u šupljinu
17 komore, protok zraka koji struji oko pregrade također se hladi, ali nema promjene u sadržaju vlage. potraživanja
1. Dvostupanjski isparivački rashladni klima uređaj za vozilo, koji sadrži izmjenjivač topline, podspremnik s tekućinom u koji je uronjena mlaznica, komoru za hlađenje tekućine koja ulazi u izmjenjivač topline s elementima za dodatno hlađenje tekućine. , i kanal za dovod zraka iz vanjskog okruženja u komoru, napravljen sužavajući se u smjeru ulaza u komoru, tj. pri čemu su, radi povećanja stupnja učinkovitosti hlađenja i kompaktnosti kompresora, elementi za dodatno hlađenje zraka izrađeni u obliku pregrade za izmjenu topline postavljene okomito i postavljene na jednu od stijenki komore s formiranjem raspora. između nje i stijenke komore koja joj je nasuprot, a sa strane jedne od njih. Na površini pregrade ugrađen je spremnik tekućine koja teče niz navedenu površinu pregrade, a komora i tacna su izrađene kao jedna cjelina. .
