книги / Отопление и вентиляция
..pdf5. При последовательном перемещении воды через трубки калорифера скорость движения воды
_________ Q_________ __________ 145000__________
= 0,098 м/сек;
3600-1000 / тр (tr— t0) 3600-1000-0,0092 (105— 60)
tv и t0 при tH= — 15,2° соответственно равны 105 и 60° С.
6. Коэффициент теплопередачи калориферов после интерполяции по
таблице приложения |
22 k = 17,9 ккал/м2 -ч-град. |
|
|
7. Необходимая поверхность нагрева калориферной установки |
|||
Q |
145 |
000 |
96,6 .«а. |
|
105 + 60 |
— 15,2+18 |
|
|
|
||
|
17,9 |
|
|
22
8.Количество устанавливаемых калориферов КФС-7.
96,6
п — |
= 3,8, |
30,4 |
|
где 30,4 м2 — поверхность нагрева |
одного калорифера КФС-7 |
9. Следовательно, необходимо |
установить четыре калорифера КФС-7 |
по схеме 3 (рис. X V II,11).
10. Запас при принятой поверхности нагрева около 22%.
Воздушно-отопительные агрегаты
В системах воздушного отопления могут быть применены воз душно-отопительные агрегаты, включающие в качестве основных элементов калориферы, вентиляторы и электродвигатели.
Рис. XVII. 12. Агрегат отопительный АПВС
Основные требования, предъявляемые к агрегатам: расход металла и электроэнергии на единицу тепла должен быть наимень шим; уровень громкости шума при работе агрегата должен быть не больше максимально допустимых; конструкция агрегата — компактной.
Для того или иного направления потока воздуха агрегаты снабжены направляющими лопатками.
На рис. XVII. 12 приведен агрегат АПВС с осевым вентилято ром, а в таблице приложения 23 приведены размеры.
9 Зак621 |
241 |
В обозначениях агрегатов первая |
цифра соответствует их про |
|||||
изводительности ( б |
т ы с . |
ккал!ч) при |
теплоносителе паре с давле |
|||
нием 2 |
кг!см2, а вторая цифра — при теплоносителе воде с парамет |
|||||
рами |
tr = 130° С и |
t0 = |
70° С. |
|
|
|
|
|
Е ---------- |
н |
»------------- |
Ж |
Рис. XVII. 13. Агрегат отопительный АГ1В
На рис. XVII. 13 приводится агрегат АПВ, а в таблице прило жения 24 — его размеры. Технические показатели агрегатов АПВС и АПВ приведены в таблице приложения 25, а характеристика их оборудования — в таблице приложения 26.
Рис. XVII. 14. Агрегат отопительный СТД-300 М
На рис. XVII. 14 приведен |
отопительный агрегат СТД-300М |
с центробежным вентилятором, |
технические показатели которого |
даны в таблице приложения 2 7 . |
|
Г л а в а XVIII
ВИДЫ СИСТЕМ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА И ИХ УСТРОЙСТВО
Внутренний воздух помещения в результате технологических и бытовых выделений тепла и влаги изменяет свое тепловлажност ное состояние. Параметры наружного воздуха в течение года также непрерывно изменяются. Для поддержания заданных характе ристик внутреннего воздуха в помещение необходимо подавать приточный воздух определенного состояния. В годовом периоде, особенно летом и зимой, температура и влажность приточного воздуха может заметно отличаться от температуры и влажности наружного воздуха. Поэтому наружный воздух, прежде чем его подать в помещение, необходимо специально приготовить, придать ему определенные кондиции. Этот процесс называют к о н д и ц и о н и р о в а н и е м в о з д у х а . В общем случае под кондицио нированием воздуха имеют в виду нагревание или охлаждение, увлажнение или осушку и очистку воздуха от пыли. В некоторых случаях дополнительно необходимо исключить неприятные запахи, ионизировать воздух, придать ему приятные для обоняния чело века свойства. Тепловлажностная обработка воздуха обычно яв ляется основной в процессе его кондиционирования.
В жаркие летние дни наружный воздух имеет высокие темпе ратуру и влагосодержание. Прежде чем подать в помещение та кой воздух, его необходимо охладить и осушить. Зимой воздух имеет низкие температуру и влагосодержание, поэтому его при ходится перед подачей в помещение нагревать и увлажнять. Тер мовлажностная обработка воздуха производится в специальных ка мерах или аппаратах. Установки кондиционирования воздуха состоят из ряда специальных устройств, в которых воздух подвер гается всем необходимым видам обработки.
Воздух нагревают обычно в калориферах, где он получает тепло от оребренных или гладких поверхностей труб, по которым протекает теплоноситель.
Воздух охлаждается в воздухоохладителях, которые бывают двух типов: поверхностные и контактные. В поверхностных воз духоохладителях, которые по устройству подобны калориферам, воздух отдает тепло поверхности труб,1 по которым пропускают холодную воду или хладоагент (аммиак, фреон и т. д.). Если эти поверхности будут иметь температуру ниже точки росы воздуха, то из них будет выпадать конденсат. Воздух при этом будет
9* 243
и охлаждаться, и осушаться. Поверхность воздухоохлади теля в некоторых случаях специально орошают водой. Воздух интенсивнее отдает тепло смоченной поверхности. Кроме того, в этом случае воздух можно наряду с охлаждением осушать и ув лажнять. В контактных охладителях воздух охлаждается в резуль тате непосредственного контакта с охлажденной водой. Воздух проходит через дождевое пространство оросительной камеры, в которой форсунками разбрызгивается охлажденная вода. В неко торых случаях используют контактные охладители с орошаемой насадкой. В них охлажденной водой орошается слой (насадка) из фарфоровых, металлических или пластмассовых колец. Воздух, проходя через лабиринтовые ходы смоченной насадки, охлажда ется и осушается или увлажняется.
Для осушки воздуха иногда используют твердые (силикагель, алюкагель) или жидкие (растворы солей) влагопоглощающие вещества.
§ 61. КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА
Системы кондиционирования воздуха (рис. XVIII. 1) состоят: из устройств или аппаратов, в которых происходит тепловлажност ная обработка воздуха; сетей для транспортирования воздуха и
распределения |
его |
по |
отдельным помещениям; приспособлений, |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
служащих |
для |
|
подачи |
|
возду |
||||
|
|
|
|
|
|
|
ха в помещения. Камеры или |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
аппараты, |
в которых |
происхо |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
дит передача воздуху тепла и |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
влаги или осуществляется |
сток |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
тепла и влаги, имеют свою |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
систему |
теплохладоснабжения, |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
которая |
в свою очередь состоит |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
из |
сети |
теплохолодопровода |
и |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
генератора |
тепла и |
|
холода. |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
Согласно |
расположению |
трех |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
основных |
элементов |
|
системы |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
кондиционирования |
|
воздуха |
|||||||
Рис. XVIII. 1. Расположение основ |
разделяют |
на |
центральные |
и |
||||||||||||
ных |
элементов |
устройства |
систем |
местные. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
кондиционирования |
воздуха |
и |
их |
|
В центральных системах ис |
|||||||||||
|
теплохладоснабжения |
|
|
точники и стоки |
тепла и влаги |
|||||||||||
/ , А —тепловлагообменные аппараты |
кон |
|||||||||||||||
диционера; 2 —распределительные возду |
расположены в |
одном |
|
конди |
||||||||||||
ховоды системы; 3—раздача воздуха |
по |
ционере, от которого |
приготов |
|||||||||||||
требителю; Б— сеть теплохододопроводов; |
||||||||||||||||
В — генераторы |
тепла и холода |
|
ленный |
воздух |
|
распределяется |
||||||||||
В |
местных системах |
воздух |
по |
отдельным |
помещениям, |
|
||||||||||
обрабатывается в |
|
кондиционерах, |
расположенных в отдельных помещениях. Распределительная система воздуховодов в здании в этом случае отсутствует.
244
Системы кондиционирования разделяются по принципу цент рализации их отдельных элементов и характеру теплохолодоснабжения на автономные и неавтономные.
Автономные системы отличаются тем, что каждый кондиционер имеет свою систему теплохолодоснабжения, состоящую из встро енной в него холодильной машины, подводящей сети трубопро водов и аппаратов, служащих источниками или стоками тепла и влаги для воздуха.
Неавтономные системы имеют централизованные, единые для всего здания генераторы тепла и холода, от которых разветвлен ной сетью теплохолодоноситель может подводиться к отдельным местным кондиционерам.
В больших общественных и промышленных зданиях применяют комбинированные системы. В них производят централизованную первичную обработку наружного воздуха, который подается в местные доводчики, расположенные в отдельных зонах или поме щениях здания. В доводчиках дополнительно обрабатывают и по лучают приточный воздух нужных для данного помещения кон диций.
По сезонности режима работы системы кондиционирования разделяют: на летние, зимние и круглогодичные. Летние служат для очистки, охлаждения и осушения воздуха, зимние—для его очистки, нагрева и увлажнения, а круглогодичные— для выпол нения всех указанных функций.
Системы, создающие в помещениях полный постоянный ком
форт |
для человека, называют |
системами |
к о м ф о р т н о г о |
к о н д и ц и о н и р о в а н и я . |
В промышленных помещениях за |
||
дача |
кондиционирования часто |
состоит в |
поддержании в них |
условий, требуемых для нормального протекания технологических процессов. В этом случае систему называют системой т е х н о л о г и ч е с к о г о к о н д и ц и о н и р о в а н и я .
Рассмотрим некоторые из наиболее распространенных видов устройств кондиционирования воздуха.
§ 62. ЦЕНТРАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ
Центральные кондиционеры имеют разнообразные конструк ции. По признаку использования рециркуляционного воздуха помещения они подразделяются на прямоточные, обрабатываю щие только наружный воздух, и на работающие с одной или двумя рециркуляциями, т. е. с подмешиванием в определенных пропор циях внутреннего воздуха к основному потоку обрабатываемого наружного воздуха до его увлажнения и после его увлажнения. Наиболее распространенными в настоящее время являются так называемые форсуночные кондиционеры. Название их определено наличием камеры орошения, в которых форсунками распыляется вода, а проходящий через камеру воздух находится в непосредст венном контакте с капельками разбрызгиваемой воды.
245
На рис. XVII 1.2 приведен пример схемы форсуночного конди ционера с двумя рециркуляциями. Наружный воздух через воз духозаборное устройство У, утепленный клапан 2 и воздушный фильтр 3, где производится очистка его от пыли, поступает в зим нее время в калориферы первого подогрева 4. Калориферы имеют обводной канал 5. Перед обводным каналом и калорифером уста навливаются регулирующие клапаны 6, с помощью которых мож но изменять соотношения количеств воздуха, проходящего через калорифер и обводной канал. На подводках теплоносителя к ка лорифер'} 7 также установлены регулирующие устройства 7. После
Рис. XVIII.2. Принципиальная схема форсуночного конди ционера с двумя рециркуляциями
калорифера к подогретому наружному воздуху подмешивается воздух, поступающий из кондиционируемого помещения (первая рециркуляция 8). Подмешивание происходит в камере смешения 9. После смешения воздух через каплеотделитель 10, выравниваю щий воздушный поток и предупреждающий вынос капель в камеру смешения, поступает в оросительную камеру. В оросительной ка мере 11 устанавливается несколько рядов форсунок, которые разбрызгивают воду. Форсунки размещают так, чтобы их факелы перекрывали все сечение камеры. Воздух проходит через дожде вое пространство и в процессе зимнего кондиционирования адиа батически увлажняется. После камеры орошения устанавливается второй каплеотделитель 12. В нижней части камеры орошения располагается поддон 13, в который стекает разбрызгиваемая вода. Далее к увлажненному воздуху вновь подмешивается внутренний, поступающий из обслуживаемого ‘помещения, воздух (вторая ре циркуляция 14). На рециркуляционных каналах устанавливаются регулирующие клапаны 15. После камеры смешения располага ются фильтр 16 и калорифер второго подогрева 17 который, как
246
й калориферы первого подогрева^ имеет обводной Канал, регули рующие клапаны и регулирующие задвижки на подводках тепло носителя. Приготовленный таким образом воздух поступает в вен тилятор 18, которым он нагнетается в распределительную сеть воздуховодов 19.
При летнем режиме кондиционирования калориферы первой ступени не работают. В камеру орошения подают предварительно охлажденную воду 20, имеющую температуру ниже температуры точки росы обрабатываемого воздуха. В этом случае воздух в ка мере орошения охлаждается и осушается. Вода из поддона камеры перетекает в баки холодильной установки и частично использу ется для рециркуляции. Температура воды, поступающей из хо лодильной установки к форсункам, регулируется с помощью трех ходового смесительного крана 21 за счет подмешивания воды из поддона камеры 22 к воде, идущей из холодильной установки 20. Калорифер второго подогрева может использоваться в некоторых схемах летнего кондиционирования для подогрева сильно увлаж ненного и охлажденного воздуха после камеры орошения.
Прямоточная схема и схема с одной рециркуляцией по существу являются разновидностью рассмотренной общей системы. В пря моточной схеме не будет первой и второй рециркуляции внут реннего воздуха 8 и 14, а при одной рециркуляции сохраняется только первая подача 8 внутреннего воздуха.
Ту или иную схему обработки воздуха в кондиционере выби рают по данным расчета тепловлажностного режима помещения, расчетным наружным параметрам и с учетом функциональной спе цифики обслуживаемого объекта.
В НИИ СТ совместно с харьковским и домодедовским заводами, изготавливающими кондиционеры, разработана боль шая серия типовых элементов (узлов и секций) для компоновки центральных кондиционеров производительностью от 10 до 240 тыс. м3/ч. Наличие таких типовых секций позволяет проекти ровщику упростить расчет кондиционирования воздуха подбором необходимых типовых элементов.
В серию типовых элементов входят калориферы первого и вто рого подогрева, оросительные двухрядные и трехрядные камеры, воздушные фильтры, промежуточные, смесительные и поворотные
камеры, |
смесительные клапаны с пневматическим и электрическим |
||
приводами, а также узлы вентиляторных установок. |
|
||
Типовые секции изготавливаются семи размеров исходя из |
|||
скорости |
движения воздуха в оросительной камере |
от 2,5 до |
|
3 м/сек |
на |
номинальную производительность 10, 20, 30, 40, 50, |
|
60, 80, 120, |
160, 200, 240 тыс. м3/ч воздуха (фактическая произво |
||
дительность |
может отклоняться от этих цифр на ± 2 0 %). |
||
В двухрядных оросительных камерах первый ряд |
форсунок |
||
распыляет |
воду попутно, а второй ряд — навстречу |
движению |
воздуха. В трехрядных камерах первый ряд разбрызгивает воду попутно, а второй и третий — навстречу движению воздуха.
247
В камерах устанавливаются тангенциальные форсунки с диаметром выходных отверстий 3—5,5 мм. Плотность расположения форсунок в одном ряду принимается равной 18 и 24 шгп/м2.
Интенсивность орошения составляет около 6 м31ч на 1 м2 се чения камеры. Производительность каждой форсунки обычно составляет от 300 до 500 кг!ч при давлении перед форсунками около
2ати.
Внастоящее время разработан ряд методов расчета процессов тепло- и массообмена в оросительных камерах, которые приводятся
вспециальной литературе. Для ориентировочных расчетов мож но принимать коэффициент орошения, представляющий собой
отношение количества разбрызгиваемой воды в килограммах к 1 кг воздуха. Величина его для процесса адиабатического увлаж нения принимается около 1 кг/кг, для политропического процесса около 2,5 кг!кг. Для расчета подогрева воды в политропическом процессе можно считать, что вода после орошения воздуха подо гревается на 1—2 °.
При адиабатическом увлажнении испаряется около 3 % раз брызгиваемой воды, которую требуется пополнять.
Во избежание засорения форсунок циркулирующую в камере воду очищают. Обычно используют сетчатые фильтры, которые располагают в поддоне камеры, или так называемые бутылочные фильтры, которые устанавливают вне поддона. Фильтрация воды в этих фильтрах происходит через латунные сетки с размером
отверстий от 0,5 до 1,25 мм. Производительность |
их от 10 до |
30 мг1м2-ч. При наличии в воздухе волокнистой |
пыли воду очи |
щают с помощью коксовых или гравийных фильтров. Производи тельность таких фильтров равна от 5 до 8 м3/м2-ч.
Остальные виды типовых секций, из которых собираются кон диционеры, не имеют особенностей, вызывающих необходимость рассмотрения их в данном разделе курса.
Как указывалось выше, в кондиционерах с контактными ох ладителями могут использоваться вместо форсуночных камер оро шаемые насадки. Воздухоохладители с орошаемыми насадками (рис. XVIII.3) имеют горизонтально расположенный слой металли ческих или фарфоровых колец или слой из хорошо воздухопро ницаемого гигроскопичного материала, который орошается через перфорированные трубы или форсунками грубого распыла. Слой насадки представляет собой сильно развитую поверхность, кото
рая |
при |
применении, |
например, фарфоровых |
колец, составляет |
220 |
м2 на |
1 м? объема |
слоя. Воздух, проходя |
по лабиринтовому |
ходу, образованному кольцами, тепловлагообменивается с водой, стекающей по поверхности. Для предупреждения выноса капель воздухом располагается второй отбойный слой насадки. Вода из орошаемого слоя стекает в поддон. Закономерности изменения состояния воздуха при контакте его с водой в орошаемом слое принципиально те же, что и в форсуночной камере.
В последнее время широкое применение в кондиционерах по
248
лучают поверхностные охладители. В этих аппаратах воздух ох лаждается. проходя через гладкотрубную или оребренную поверх ность теплообмена, по трубам которого протекает холодная вода или другой холодоноситель. Поверхностные воздухоохладители могут использоваться совместно с увлажнительными камерами. Однако такое совмещение устройств, хотя и позволяет произво дить полную тепловлажностную обработку воздуха, сложно в конструктивном исполнении. Поэтому НИИСТ были разработаны для центральных кондиционеров типовые элементы поверхностных воздухоохладителей, орошаемых водой. На рис. XVIII.4 приведен чертеж орошаемого поверхностного воздухоохладителя производи-
2
Рис. XVIII. 3. |
Воздухоохладитель с орошаемой насадкой |
1 — попгилягор; |
2 — отбойный слой колец; 3 — оросительное у с т |
ройство; 4 -рабочий слой колец; 5 — поддон
тельностью 10, 20 и 40 тыс. м3/ч, собранного из типовых элемен тов секций центрального кондиционера. Он состоит из укорочен ной оросительной камеры с одним рядом форсунок и теплообмен ника со спиральнонавивным оребрением трубок. Воздухоохлади тель можно собирать из типовых секций разной поверхности охлаждения. Предполагается изготовление воздухоохладителей на производительность по воздуху 240 тыс. м31ч. При скорости боль ше 5 м/сек после орошаемого воздухоохладителя устанавливается каплеотделитель, а для сбора воды под ним — поддон. Орошение производится с коэффициентом 0,7— 1 кг/кг.
Как указывалось выше, орошение интенсифицирует процесс тепло- и влагообмена воздуха на поверхности воздухоохладителя. Кроме того, оно способствует очистке воздуха от пыли и удале нию из воздуха неприятных запахов.
Широко начинают применяться кондиционеры прямого и кос венного испарительного охлаждения. В схеме прямого испаритель ного охлаждения используется возможность заметного понижения температуры воздуха в камере адиабатического увлажнения за счет использования явного тепла воздуха на испарение воды в
9В Зак. 021 |
249 |
камере. Однако область применения таких систем ограничена кли матическими районами строительства и временем года и суток с высокой температурой и достаточно низкой относительной влаж ностью наружного воздуха. Более широкую область применения имеет двухтупенчатая схема прямого и косвенного испаритель-
Рис. XVIII. 4. Поверхностный воздухоохладитель, |
орошаемый водой |
|
/ — корпус; |
2 — трехрядная секция; 4 — четырехрядная секция; 4 — выходной |
|
сепаратор; |
5 — смотровое стекло; 6 — стояк с форсунками; |
7 — циркуляционный |
|
насос |
|
ного охлаждения (рис. XVII 1.5). Установка состоит из основного и вспомогательного кондиционеров. В основном кондиционере воз дух охлаждается сначала в сухом поверхностном воздухоохлади теле. Охлаждающей средой для воздухоохладителя является вода, поступающая из поддона камеры орошения вспомогательного кон диционера. В камере орошения вспомогательного кондиционера
250