İki aşamalı evaporatif soğutma yerel klimasında hava arıtımının şematik diyagramı. İki aşamalı evaporatif hava soğutması için cihaz Dolaylı evaporatif soğutma

İ - d şemasında süreçler oluştururken ve hava arıtma için teknolojik bir şema seçerken, bunun için çaba sarf etmek gerekir. rasyonel kullanım enerji, soğuk, sıcak, elektrik, suyun ekonomik tüketimini sağlamanın yanı sıra ekipmanların kapladığı bina alanından tasarruf sağlar. Bu amaçla, doğrudan ve dolaylı evaporatif hava soğutması, atık havanın ısı geri kazanımı ve gerekirse ikincil kaynaklardan ısı kullanımı ile bir şema kullanılması yoluyla yapay soğuktan tasarruf etme olasılığının analiz edilmesi gerekir. , birinci ve ikinci hava devridaiminin kullanımı, bir baypas şeması ve ısı eşanjörlerinde kontrollü işlemler.

Devridaim, aşırı ısının giderilmesi için belirlenen besleme havası akış hızı, gerekli dış hava akış hızından daha büyük olduğunda, önemli miktarda ısı fazlası olan odalarda kullanılır. Yılın sıcak döneminde, dış havanın entalpisi egzoz havasının entalpisinden daha yüksekse, devridaim, aynı kapasiteye sahip tek geçişli bir şemaya kıyasla soğuk maliyetini düşürmeyi ve ayrıca ikinci ısıtmayı bırakın. Soğuk dönemde - dış havayı ısıtmak için ısı maliyetini önemli ölçüde azaltın. Evaporatif soğutma kullanılırken, dış havanın entalpisi iç ve egzoz havasınınkinden daha düşük olduğunda, devridaim önerilmez. Devridaim havasının kanal ağı boyunca hareketi her zaman ek enerji maliyetleri ile ilişkilidir, devridaim kanallarını barındırmak için bir bina hacmi gerektirir. Kurulum ve çalıştırma maliyetleri, ısı ve soğukta elde edilen tasarruflardan daha azsa, devridaim uygun olacaktır. Bu nedenle, besleme havası debisini belirlerken, odadaki uygun hava dağıtım şemasını ve hava terminali tipini ve buna bağlı olarak, tek geçişli hava dağıtım şemasını alarak, onu her zaman minimum gerekli dış hava değerine yaklaştırmaya çalışmalıdır. şema. Devridaim, egzoz havasının ısı geri kazanımı ile de uyumlu değildir. Soğuk mevsimde dış havayı ısıtmak için ısı tüketimini azaltmak için, düşük dereceli kaynaklardan ikincil ısı kullanma olasılığını analiz etmek gerekir, yani: egzoz havasının ısısı, ısı üreticilerinden gelen atık gazlar ve teknolojik ekipman, soğutma makinelerinin yoğuşma ısısı, aydınlatma armatürlerinin ısısı, ısı atıksu vb. Egzoz havası ısı geri kazanımlı ısı eşanjörleri ayrıca soğuk tüketimin bir miktar azaltılmasını mümkün kılar. sıcak zaman sıcak iklimlerde yıllar.

Yapmak doğru seçim, olası hava arıtma şemalarını ve özelliklerini bilmek gerekir. en çok düşünün basit süreçler büyük bir odaya hizmet veren merkezi klimalarda havanın durumundaki değişiklikler ve sıraları.

Genellikle, teknolojik işleme şemasını seçmek ve klima sisteminin performansını belirlemek için belirleyici mod, yılın sıcak dönemidir. Yılın soğuk döneminde, yılın sıcak dönemi için belirlenen besleme havası akışını ve hava arıtma şemasını sürdürmeye çalışırlar.

İki aşamalı evaporatif soğutma

Dolaylı evaporatif soğutmanın yüzey ısı eşanjöründe soğutmadan sonra ana hava akışının yaş termometre sıcaklığı, evaporatif soğutmanın doğal bir sınırı olarak, dış hava yaş termometre sıcaklığına kıyasla daha düşük bir değere sahiptir. Bu nedenle, doğrudan evaporatif soğutma ile temas aparatındaki ana akışın müteakip işlenmesi sırasında, doğal limite kıyasla daha düşük hava parametreleri elde etmek mümkündür. Dolaylı ve doğrudan buharlaşmalı soğutma yöntemiyle ana hava akışının böyle bir sıralı hava arıtma şemasına iki aşamalı buharlaşmalı soğutma denir. İki aşamalı evaporatif hava soğutmasına karşılık gelen merkezi klima ekipmanının yerleşim şeması Şekil 5.7 a'da gösterilmektedir. Aynı zamanda iki hava akışının varlığı ile de karakterize edilir: ana ve yardımcı. dış hava, hangisi daha fazla düşük sıcaklık Islak bir ampul üzerinde, insanlı odadaki iç hava ana klimaya girer. Birinci hava soğutucusunda dolaylı evaporatif soğutma ile soğutulur. Daha sonra soğutulduğu ve nemlendirildiği adyabatik nemlendirme ünitesine girer. Ana klimanın yüzey hava soğutucularında dolaşan suyun, yardımcı akışta adyabatik nemlendirme ünitesinde püskürtülmesiyle buharlaşarak soğutulması gerçekleşir. Sirkülasyon pompası yardımcı akış adyabatik nemlendirme ünitesinin karterinden suyu alır ve ana akışın hava soğutucularına besler ve ayrıca - yardımcı akışta püskürtme için. Ana ve yardımcı akıştaki buharlaşmadan kaynaklanan su kaybı, şamandıra valfleri aracılığıyla yenilenir. İki aşamalı soğutmadan sonra odaya hava verilir.

Bakımın gerekli olduğu, hissedilir ısının fazla olduğu odalar için yüksek nem iç mekan havası, dolaylı evaporatif soğutma prensibini kullanan klima sistemleri kullanılmaktadır.

Şema, ana hava akışını işlemek için bir sistem ve bir buharlaşmalı soğutma sisteminden oluşur (Şekil 3.3. Şekil 3.4). Soğutma suyu için klima püskürtme odaları veya diğer temas cihazları, püskürtme havuzları, soğutma kuleleri ve diğerleri kullanılabilir.

Hava akımında buharlaşma ile soğutulan su, sıcaklık ile yüzey ısı eşanjörüne girer - havanın durumunu değerlerden değerlere değiştirdiği ana hava kanalının klimasının hava soğutucusu (t.), Su sıcaklığı yükselir. Isınan su temas aparatına girer, burada buharlaştırılarak bir sıcaklığa soğutulur ve döngü tekrar tekrarlanır. Kontak aparatından geçen hava, durumunu parametrelerden parametrelere (yani) değiştirir. Isı ve nemi özümseyen besleme havası, parametrelerini t durumuna ve ardından duruma değiştirir.

Şekil 3.3. Dolaylı evaporatif soğutma şeması

1-ısı eşanjörü-hava soğutucusu; 2 pinli cihaz

Şekil 3.4. dolaylı evaporatif soğutma diyagramı

Hat - doğrudan evaporatif soğutma.

Odadaki aşırı ısı ise, dolaylı olarak buharlaşmalı soğutma besleme hava akışı olacak

doğrudan evaporatif soğutma ile

> olduğundan, o zaman<.

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

Proseslerin karşılaştırılması, dolaylı evaporatif soğutma ile SCR'nin performansının doğrudan soğutmaya göre daha düşük olduğunu göstermektedir. Ayrıca dolaylı soğutma ile besleme havasının nem içeriği daha düşüktür (<), что позволяет расширить область возможного использования принципа испарительного охлаждения воздуха.

Dolaylı buharlaşmalı soğutmanın ayrı şemasının aksine, birleşik tipte cihazlar geliştirilmiştir (Şekil 3.5). Cihaz, duvarlarla ayrılmış iki grup alternatif kanal içerir. Yardımcı hava akımı kanal grubu 1'den geçer. Su dağıtım cihazından sağlanan su, kanal duvarlarının yüzeyinden aşağı akar. Su dağıtım cihazına bir miktar su verilir. Su buharlaştığında, yardımcı hava akışının sıcaklığı düşer (nem içeriğindeki artışla birlikte) ve kanal duvarı da soğur.

Ana hava akışının soğutma derinliğini arttırmak için, çiğ noktası sıcaklığına ulaşmanın teorik olarak mümkün olduğu çok aşamalı ana akış işleme şemaları geliştirilmiştir (Şekil 3.7).

Tesis klima ve soğutma kulesinden oluşmaktadır. Klimada, servis verilen tesislerdeki havanın dolaylı ve doğrudan izetalpik soğutması gerçekleştirilir.

Soğutma kulesi, klimanın yüzey hava soğutucusunu besleyen suyu buharlaşarak soğutur.

Pirinç. 3.5. Dolaylı buharlaşmalı soğutma için kombine aparatın cihazının şeması: 1,2 - kanal grubu; 3- su dağıtım cihazı; 4- palet

Pirinç. 3.6. SCR iki aşamalı evaporatif soğutma şeması. 1-yüzey hava soğutucusu; 2-sulama odası; 3- soğutma kulesi; 4-pompa; 5-hava valfli baypas; 6-fan

Evaporatif soğutma için ekipmanı birleştirmek için, bir soğutma kulesi yerine tipik merkezi klimaların sprey odaları kullanılabilir.

Dış hava klimaya girer ve sabit bir nem içeriği ile ilk soğutma aşamasında (hava soğutucu) soğutulur. Soğutmanın ikinci aşaması, izentalpi soğutma modunda çalışan sulama odasıdır. Su soğutucunun yüzeyini besleyen suyun soğutulması soğutma kulesinde gerçekleştirilir. Bu devredeki su bir pompa ile dolaştırılır. Soğutma kulesi, atmosferik hava ile suyu soğutmak için bir cihazdır. Soğutma, yerçekimi etkisi altında sprinklerden aşağıya akan suyun bir kısmının buharlaşması nedeniyle meydana gelir (%1'lik suyun buharlaşması, sıcaklığını yaklaşık 6 düşürür).

Pirinç. 3.7. iki aşamalı evaporatif mod ile diyagram

soğutma

Klima püskürtme odası, hava valfli bir baypas kanalı ile donatılmıştır veya servis verilen odaya fan tarafından gönderilen havayı düzenleyen kontrollü bir prosese sahiptir.

Söz konusu sistem iki klimadan oluşmaktadır.

hizmet verilen tesisler için havanın işlendiği ana ve yardımcı olan - soğutma kulesi. Soğutma kulesinin temel amacı, yılın sıcak döneminde (yüzey ısı eşanjörü PT) ana klimanın ilk aşamasını besleyen suyun hava buharlaşarak soğutulmasıdır. Ana klimanın ikinci aşaması - adyabatik nemlendirme modunda çalışan OK sulama odası, bir baypas kanalına sahiptir - odadaki nemi kontrol etmek için baypas B.

Klimalara ek olarak - soğutma kuleleri, endüstriyel soğutma kuleleri, çeşmeler, sprey havuzları vb. suyu soğutmak için kullanılabilir.Sıcak ve nemli iklime sahip bölgelerde, bazı durumlarda, dolaylı evaporatif soğutmaya ek olarak, makine soğutması yapılır. Kullanılmış.

çok kademeli sistemler buharlaşmalı soğutma. Bu tür sistemleri kullanan hava soğutması için teorik sınır, çiğ noktası sıcaklığıdır.

Doğrudan ve dolaylı evaporatif soğutma kullanan klima sistemleri, yalnızca doğrudan (adyabatik) evaporatif soğutma kullanan sistemlere kıyasla daha geniş bir uygulama alanına sahiptir.

İki aşamalı evaporatif soğutmanın en uygun olduğu bilinmektedir.

kuru ve sıcak bölgeler. İki aşamalı soğutma ile, odalarda tek aşamalı soğutmaya göre daha düşük sıcaklıklar, daha az hava değişimi ve daha düşük bağıl nem elde etmek mümkündür. İki aşamalı soğutmanın bu özelliği, bir teklifin tamamen dolaylı soğutmaya ve bir dizi başka teklife geçmesine neden oldu. Bununla birlikte, diğer her şey eşit olduğunda, olası evaporatif soğutma sistemlerinin etkisi doğrudan dış havanın durumundaki değişikliklere bağlıdır. Bu nedenle, bu tür sistemler, mevsim boyunca ve hatta bir gün boyunca klimalı odalarda gerekli hava parametrelerinin korunmasını her zaman sağlamaz. İki aşamalı evaporatif soğutmanın uygun kullanımının koşulları ve sınırları hakkında bir fikir, normalleştirilmiş iç hava parametrelerinin, kuru ve sıcak iklime sahip alanlarda dış hava parametrelerindeki olası değişikliklerle karşılaştırılmasıyla elde edilebilir.

bu tür sistemlerin hesaplanması aşağıdaki sırayla J-d diyagramı kullanılarak yapılmalıdır.

Noktalar, hesaplanan dış (H) ve iç (B) hava parametreleriyle J-d diyagramında çizilir. Söz konusu örnekte, tasarım atamasına göre aşağıdaki değerler alınmıştır: tн = 30 °С; tv = 24 °С; fa = %50.

H ve B noktaları için yaş termometrenin sıcaklık değerini belirleriz:

tmin = 19.72 °С; tmv = 17,0 °C.

Görüldüğü gibi, tm değeri tmw'den neredeyse 3 °C daha yüksektir, bu nedenle, suyun ve ardından dış besleme havasının daha fazla soğutulması için, egzoz ile uzaklaştırılan soğutma kulesine hava verilmesi tavsiye edilir. ofis binalarından sistemler.

Soğutma kulesini hesaplarken, gerekli hava akışının klimalı odalardan alınandan daha büyük olabileceğini unutmayın. Bu durumda soğutma kulesine dış ve egzoz havası karışımı verilmeli ve karışımın yaş termometre sıcaklığı hesaplanan değer olarak alınmalıdır.

Önde gelen soğutma kulesi üreticilerinin hesaplama bilgisayar programlarından, soğutma kulesinin çıkışındaki suyun son sıcaklığı tw1 ile soğutma kulesine verilen havanın yaş termometre sıcaklığı twm arasındaki minimum farkın alınması gerektiğini bulduk. en az 2 °C olarak, yani:

tw2 \u003d tw1 + (2,5 ... 3) ° С. (bir)

Merkezi klimada daha derin hava soğutması elde etmek için, hava soğutucunun çıkışındaki ve soğutma kulesinin tw2 girişindeki nihai su sıcaklığının, soğutma kulesinin çıkışındakinden 2,5'ten daha yüksek olmadığı varsayılır. dır-dir:

tvk ≥ tw2 +(1...2) °С. (2)

Soğutulmuş havanın son sıcaklığının ve hava soğutucunun yüzeyinin sıcaklığa tw2 bağlı olduğuna dikkat edin, çünkü enine bir hava ve su akışı ile soğutulmuş havanın son sıcaklığı tw2'den düşük olamaz.

Tipik olarak, soğutulmuş havanın son sıcaklığının, hava soğutucunun çıkışındaki suyun son sıcaklığından 1-2 °C daha yüksek olması önerilir:

tvk ≥ tw2 +(1...2) °С. (3)

Böylece, gereklilikler (1, 2, 3) karşılanırsa, soğutma kulesine verilen havanın yaş termometre sıcaklığı ile soğutucunun çıkışındaki nihai hava sıcaklığı arasında bir ilişki elde etmek mümkündür:

tvk \u003d tm +6 ° С. (4)

Şekil 2'deki örnekte olduğuna dikkat edin. 7.14 twm = 19 °С ve tw2 – tw1 = 4 °С değerleri kabul edilir. Ancak bu tür ilk verilerle, örnekte belirtilen tvk = 23 °С değeri yerine, hava soğutucusunun çıkışında en az 26–27 °С'lik bir nihai hava sıcaklığı elde etmek mümkündür, bu da tüm şemayı yapar. tn = 28,5 °С'de anlamsız.

Sovyetler Birliği

Sosyalist

Cumhuriyetler

Devlet Komitesi

Buluşlar ve Keşifler için SSCB (53) UDC 629. 113. .06.628.83 (088.8) (72) Mucitler

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

Odessa İnşaat Mühendisliği Enstitüsü (71) Başvuru Sahibi (54) İKİ KADEMELİ BUHARLAŞMA KLİMASI

ARAÇ İÇİN SOĞUTMA

Buluş, ulaşım mühendisliği alanı ile ilgilidir ve araçlarda iklimlendirme için kullanılabilir.

Araç klimaları, mikro gözenekli plakaların duvarları ile birbirinden ayrılmış hava ve su kanallarına sahip hava yarıklı bir buharlaştırıcı ağızlık içeren, ağızlığın alt kısmı sıvı içeren bir tepsiye daldırıldığı bilinmektedir (1).

Bu klimanın dezavantajı, hava soğutmanın düşük verimliliğidir.

Buluşa en yakın teknik çözüm, bir araç için bir ısı eşanjörü, içine bir memenin daldırıldığı sıvı içeren bir tepsi, ısı eşanjörüne giren sıvıyı soğutmak için bir bölme içeren, bir araç için iki aşamalı bir evaporatif soğutma klimasıdır. sıvının soğutulması ve dış ortamdan hazneye hava verilmesi için bir kanal, haznenin girişine doğru sivrilen (2

Bu kompresörde, ek hava soğutması için elemanlar nozul şeklinde yapılır.

Ancak bu kompresördeki soğutma verimliliği de yetersizdir, çünkü bu durumda hava soğutmanın limiti, karterdeki yardımcı hava akışının yaş termometresinin sıcaklığıdır.

10 Ayrıca, iyi bilinen klima yapısal olarak karmaşıktır ve çift üniteler (iki pompa, iki tank) içerir.

Buluşun amacı, cihazın soğutma verimliliği ve kompaktlık derecesini arttırmaktır.

Amaca, önerilen klimada ek soğutma elemanlarının, dikey olarak yerleştirilmiş ve oda duvarlarından birine sabitlenmiş bir ısı değişim bölmesi şeklinde yapılması ve bununla oda duvarı arasında bir boşluk oluşmasıyla elde edilir. karşısında ve

Şekil 25'te, bölmenin yüzeylerinden birinin yanına, bölmenin söz konusu yüzeyinden aşağı akan sıvı ile bir hazne kurulurken, oda ve tepsi tek parça halinde yapılmıştır.

Meme, kılcal gözenekli bir malzeme bloğu şeklinde yapılır.

İncirde. 1, bir klimanın şematik bir diyagramını gösterir, Şek. Şekil 2'de raeeee A-A. bir.

Klima, hava soğutmanın iki aşamasından oluşur: ilk aşama, ısı eşanjöründe 1 havayı soğutur, ikinci aşama, bir kılcal gözenekli malzeme bloğu şeklinde yapılan meme 2'de soğutur.

4 ° elektrik motoru tarafından tahrik edilen ısı eşanjörünün önüne bir fan 3 monte edilmiştir. Isı eşanjörü 1, hazne ile tek parça olarak yapılan palet 10 üzerine kurulur.

8. Isı eşanjörüne bitişik bir kanal

11 dış ortamdan hava sağlamak için kanal, hava boşluğunun 12 girişine doğru sivrilen bir plan olarak yapılırken

13 oda 8. Odanın içinde ek hava soğutması için elemanlar vardır. Dikey olarak yerleştirilmiş ve bölmenin bir boşluk ile yerleştirildiği bölmenin (16) karşısındaki bölmenin duvarına (15) sabitlenmiş bir ısı değişim bölmesi (14) şeklinde yapılırlar Bölme bölmeyi iki iletişim boşluğuna (17) ayırır. ve 18.

Bölmede bir damla tutucu 20'nin yerleştirildiği bir pencere 19 sağlanır ve palet üzerinde bir açıklık 21 yapılır.

Giriş 12'ye doğru sivrilen kanal 11'in uygulanması ile bağlantılı olarak ! boşluk 13'te akış hızı artar ve söz konusu kanal ile giriş arasında oluşan boşluğa dış hava emilir, böylece yardımcı akışın kütlesi artar. Bu akış kaviteye (17) girer. Daha sonra, bölmeyi (14) yuvarlayan bu hava akışı, haznenin boşluğuna (18) girer ve burada kavite (17) içindeki hareketine zıt yönde hareket eder. Boşlukta (17), hava akışının hareketine doğru, sıvıdan oluşan bir film (22) bölme boyunca bölmeden aşağı akar - hazneden (9) gelen su.

Hava ve su akışı, buharlaşma etkisinin bir sonucu olarak temas ettiğinde, boşluktan (17) gelen ısı, bölme (14) yoluyla su filmine (22) aktarılır ve bunun ilave buharlaşmasına katkıda bulunur. Bundan sonra, daha düşük sıcaklığa sahip bir hava akımı boşluğa 18 girer. Bu da, bölmenin (14) sıcaklığında daha da büyük bir düşüşe yol açar, bu da boşluktaki (17) hava akışının ek soğumasına neden olur. Bu nedenle, bölmeyi yuvarladıktan ve bölmeye girdikten sonra hava akışının sıcaklığı tekrar azalacaktır. boşluk

18. Teorik olarak soğutma işlemi, itici gücü sıfır olana kadar devam edecektir. Bu durumda, evaporatif soğutma işleminin itici gücü, bölmeye göre döndürüldükten ve boşluk 18'deki su filmi ile temas ettikten sonra hava akışının psikometrik farkı -sıcaklıklarıdır. sabit bir nem içeriğine sahip boşluk 17'de, boşluk 18'deki hava akışının psikrometrik sıcaklık farkı, çiy noktasına yaklaşırken sıfır olma eğilimindedir. Bu nedenle, burada su soğutmanın sınırı, dışarıdaki havanın çiy noktası sıcaklığıdır. Sudan gelen ısı, hava ısıtılırken, nemlendirilirken ve pencereden 19 geçerek boşluk 18'deki hava akışına girer ve damla tutucu 20 atmosfere salınır.

Böylece, oda 8'de, ısı alışverişi yapan ortamın akış hareketi organize edilir ve ayırıcı ısı alışverişi bölmesi, suyun buharlaşması sürecinden dolayı soğutma suyu için sağlanan hava akışının dolaylı olarak ön soğutulmasına izin verir. bölmeyi haznenin dibine indirir ve ikincisi bir palet ile bir bütün halinde yapıldığından, oradan ısı eşanjörüne (1) pompalanır ve ayrıca intrakapiler kuvvetler nedeniyle nozülü ıslatmak için harcanır.

Böylece, ısı eşanjöründeki (1) nem içeriği değiştirilmeden önceden soğutulan ana hava akışı L.n, ısı içeriğini değiştirmeden daha fazla soğutma için nozüle (2) girer. Ayrıca, tavadaki açıklıktan ana hava akışı

59 evet, bölmeyi soğuturken soğutur. Boşluğa girmek

Bölmenin 17. bölümünde, bölmenin etrafında akan hava akışı da soğutulur, ancak nem içeriğinde değişiklik olmaz. İddia

1. Bir ısı eşanjörü, içine bir memenin daldırıldığı bir sıvı trafo merkezi içeren bir araç için iki aşamalı bir evaporatif soğutma için bir klima, sıvının ilave soğutulması için elemanlarla birlikte ısı eşanjörüne giren sıvıyı soğutmak için bir oda, ve kamera girişine doğru sivrilen dış ortamdan hazneye hava beslemek için bir kanal, farklı olarak soğutma verimliliği derecesini ve kompresörün kompaktlığını arttırmak için, ek hava soğutması için elemanların, dikey olarak yerleştirilmiş ve bölme duvarlarından birine sabitlenmiş bir ısı değişim bölmesi şeklinde yapılması gerçeği. ile bölmenin karşı duvarı arasında ve bölmelerden birinin yanında bir boşluk oluşması Bölme yüzeylerinde, bölme ve tava yukarıdayken bölmenin söz konusu yüzeyinden aşağı akan sıvı ile bir hazne kurulur. bir bütün olarak yapılmıştır.

Modern iklim teknolojisinde, ekipmanın enerji verimliliğine çok dikkat edilir. Bu, dolaylı buharlaşmalı ısı eşanjörlerine (dolaylı buharlaşmalı soğutma sistemleri) dayanan su buharlaşmalı soğutma sistemlerine son zamanlarda artan ilgiyi açıklamaktadır. İklimi nispeten düşük hava nemi ile karakterize edilen ülkemizin birçok bölgesi için su buharlı soğutma sistemleri etkili bir çözüm olabilir. Soğutucu akışkan olarak su benzersizdir - yüksek bir ısı kapasitesine ve gizli buharlaşma ısısına sahiptir, zararsızdır ve ekonomiktir. Ek olarak, su iyi çalışılmış, bu da çeşitli teknik sistemlerdeki davranışını doğru bir şekilde tahmin etmeyi mümkün kılıyor.

Dolaylı evaporatif ısı eşanjörlü soğutma sistemlerinin özellikleri

Dolaylı evaporatif sistemlerde hava "3" noktasına kadar soğutulabilir (Şekil 1). Bu durumda diyagramdaki süreç, sabit nem içeriği çizgisinde dikey olarak aşağı iner. Sonuç olarak, ortaya çıkan sıcaklık daha düşüktür ve havanın nem içeriği artmaz (sabit kalır).

Ek olarak, su buharlaştırma sistemleri aşağıdaki olumlu niteliklere sahiptir:

• Soğutulmuş hava ve soğuk suyun ortak üretim imkanı.
• Küçük güç tüketimi. Elektriğin ana tüketicileri fanlar ve su pompalarıdır.
• Karmaşık makinelerin olmaması ve agresif olmayan bir çalışma sıvısı - su kullanımı nedeniyle yüksek güvenilirlik.
• Çevre temizliği: Düşük gürültü ve titreşim seviyeleri, agresif olmayan çalışma sıvısı, üretimin düşük emek yoğunluğu nedeniyle sistemin endüstriyel üretiminin düşük çevresel tehlikesi.
• Sistemin ve bireysel bileşenlerinin sızdırmazlığı için katı gereksinimlerin olmaması, karmaşık ve pahalı makinelerin (soğutma kompresörleri) olmaması, çevrimde düşük aşırı basınçlar, düşük metal tüketimi ve olasılık ile ilgili tasarımın basitliği ve nispeten düşük maliyet plastik kullanımının yaygınlaşması.

Suyun buharlaşması sırasında ısı absorpsiyonunun etkisini kullanan soğutma sistemleri çok uzun zamandan beri bilinmektedir. Ancak şu anda su buharlı soğutma sistemleri yeterince yaygın değil. Ilımlı sıcaklıklar bölgesindeki endüstriyel ve evsel soğutma sistemlerinin neredeyse tamamı, freon buhar sıkıştırma sistemleri ile doldurulur.

Bu durum, su buharlaştırma sistemlerinin negatif sıcaklıklarda çalışması ve dış havanın yüksek bağıl neminde çalışmaya uygun olmaması sorunlarıyla açık bir şekilde ilişkilidir. Ayrıca, daha önce kullanılan bu tür sistemlerin ana cihazlarının (soğutma kuleleri, ısı eşanjörleri) büyük boyutlara, ağırlığa ve yüksek nem koşullarında çalışma ile ilgili diğer dezavantajlara sahip olması da etkilenmiştir. Ayrıca, bir su arıtma sistemine ihtiyaçları vardı.

Ancak günümüzde teknolojik ilerlemeler sayesinde suyu soğutma kulesine giren hava akımının yaş termometre sıcaklığından sadece 0,8 ... 1,0 °C farklı sıcaklıklara kadar soğutabilen, yüksek verimli ve kompakt soğutma kuleleri yaygınlaşmıştır.

İşte firmaların soğutma kuleleri Muntes ve SRH-Lauer. Böyle küçük bir sıcaklık farkı, esas olarak benzersiz özelliklere sahip olan soğutma kulesi ambalajının orijinal tasarımı sayesinde elde edildi - iyi ıslanabilirlik, üretilebilirlik, kompaktlık.

Dolaylı evaporatif soğutma sisteminin tanımı

Isı eşanjöründen sonra ana hava akışı ikiye ayrılır: tüketiciye yönelik yardımcı ve çalışma.

Yardımcı akış aynı anda hem soğutucu hem de soğutulmuş akış rolünü oynar - ısı eşanjöründen sonra ana akışa doğru yönlendirilir (Şekil 2).

Bu durumda yardımcı akış kanallarına su verilir. Su kaynağının anlamı, paralel nemlendirme nedeniyle hava sıcaklığındaki artışı “yavaşlamaktır”: Bildiğiniz gibi, termal enerjide aynı değişiklik hem yalnızca sıcaklığı değiştirerek hem de sıcaklık ve nemi aynı anda değiştirerek elde edilebilir. zaman. Bu nedenle, yardımcı akış nemlendirildiğinde, daha küçük bir sıcaklık değişimi ile aynı ısı değişimi sağlanır.

Başka bir tipteki dolaylı buharlaşmalı ısı eşanjörlerinde (Şekil 3), yardımcı akış ısı eşanjörüne değil, dolaylı buharlaşmalı ısı eşanjöründen dolaşan suyu soğutduğu soğutma kulesine yönlendirilir: içindeki su ısıtılır. ana akış nedeniyle ve soğutma kulesinde yardımcı olandan dolayı soğur. Suyun devre boyunca hareketi bir sirkülasyon pompası kullanılarak gerçekleştirilir.

Dolaylı bir buharlaşmalı ısı eşanjörünün hesaplanması

• φ os, ortam havasının bağıl nemidir, %;
• t os - ortam hava sıcaklığı, ° С;
• ∆t x - ısı eşanjörünün soğuk ucundaki sıcaklık farkı, ° С;
• ∆t m - ısı eşanjörünün sıcak ucundaki sıcaklık farkı, ° С;
• ∆t wgr, soğutma kulesinden çıkan suyun sıcaklığı ile bir yaş termometreye göre kendisine verilen havanın sıcaklığı arasındaki farktır, ° С;
• ∆t min, soğutma kulesindeki akışlar arasındaki minimum sıcaklık farkıdır (sıcaklık farkı) (∆t min<∆t wгр), ° С;
• G p, tüketicinin ihtiyaç duyduğu kütle hava akışıdır, kg/s;
• η - fan verimliliği;
• ∆P in - sistem cihazlarında ve hatlarında basınç kaybı (gerekli fan basıncı), Pa.

Hesaplama metodolojisi aşağıdaki varsayımlara dayanmaktadır:

• Isı ve kütle transferi süreçlerinin denge olduğu varsayılır,
• Sistemin tüm bölümlerinde harici ısı girişi yoktur,
• Sistemdeki hava basıncı atmosfer basıncına eşittir (bir fan tarafından püskürtülmesi veya aerodinamik dirençlerden geçmesi nedeniyle hava basıncındaki yerel değişiklikler ihmal edilebilir, bu da nemli havanın Id diyagramının atmosferik basınç için hesaplanmasına izin verir. sistem).

İncelenen sistemin mühendislik hesaplama sırası aşağıdaki gibidir (Şekil 4):

1. I d şemasına göre veya nemli havayı hesaplama programı kullanılarak, ortam havasının ek parametreleri belirlenir (Şekil 4'te "0" noktası): belirli hava entalpisi i 0, J / kg ve nem içeriği d 0, kg / kg.
2. Fandaki havanın özgül entalpisindeki artış (J/kg) fanın tipine bağlıdır. Fan motoru ana hava akımı tarafından üflenmiyorsa (soğutulmuyorsa), o zaman:

Devre kanal tipi bir fan kullanıyorsa (elektrik motoru ana hava akışıyla soğutulduğunda), o zaman:

nerede:
η dv - elektrik motorunun verimliliği;
ρ 0 - fan girişindeki hava yoğunluğu, kg / m 3

nerede:
B 0 - ortamın barometrik basıncı, Pa;
R in - havanın gaz sabiti, 287 J / (kg.K)'ye eşittir.

3. Fandan sonra özgül hava entalpisi ("1" noktası), J/kg.

ben 1 \u003d ben 0 + ∆i içinde; (3)

"0-1" işlemi sabit bir nem içeriğinde (d 1 \u003d d 0 \u003d const) gerçekleştiğinden, o zaman bilinen φ 0, t 0, i 0, i 1'e göre, hava sıcaklığını t1'den sonra belirleriz. fan ("1" noktası).

4. Büyüyen ortam havasının çiy noktası, ° С, bilinen φ 0, t 0'dan belirlenir.

5. Isı eşanjörünün çıkışındaki ana akışın psikrometrik hava sıcaklık farkı ("2" noktası) ∆t 2-4, °С

∆t 2-4 =∆t x +∆t wgr; (4)

nerede:
∆t x, ~ (0.5…5.0), °C aralığındaki belirli çalışma koşullarına göre atanır. Bu durumda, küçük ∆t x değerlerinin, ısı eşanjörünün nispeten büyük boyutlarını gerektireceği akılda tutulmalıdır. ∆t x değerlerinin küçük olmasını sağlamak için yüksek verimli ısı transfer yüzeyleri kullanmak gerekir;

∆t wgr (0.8…3.0), °С aralığında seçilir; Soğutma kulesinde mümkün olan en düşük soğuk su sıcaklığını elde etmek gerekirse ∆t wgr'nin daha küçük değerleri alınmalıdır.

6. Soğutma kulesindeki yardımcı hava akışını mühendislik hesaplamaları için yeterli doğrulukla "2-4" durumundan nemlendirme işleminin i 2 =i 4 =sabit çizgisi boyunca ilerlediğini kabul ediyoruz.

Bu durumda, ∆t 2-4 değerini bilerek, t 2 ve t 4 sıcaklıklarını, sırasıyla "2" ve "4" noktalarını, °C'yi belirleriz. Bunu yapmak için, böyle bir i=const doğrusu bulacağız, böylece "2" noktası ile "4" noktası arasındaki sıcaklık farkı bulunan ∆t 2-4 olur. "2" noktası, i 2 =i 4 =sabit ve sabit nem içeriği d 2 =d 1 =d OS doğrularının kesişim noktasında bulunur. "4" noktası, i 2 =i 4 =sabit doğrusu ile φ 4 = %100 bağıl nem eğrisinin kesiştiği noktadadır.

Böylece, yukarıdaki diyagramları kullanarak "2" ve "4" noktalarında kalan parametreleri belirleriz.

7. t 1w — soğutma kulesinin çıkışındaki suyun "1w" noktasındaki sıcaklığını, °C'yi belirleyin. Hesaplamalarda, pompadaki suyun ısıtılmasını ihmal edebiliriz, bu nedenle, ısı eşanjörünün girişinde ("1w '" noktası), su aynı sıcaklığa sahip olacaktır t 1w

t 1w \u003d t 4 +.∆t wgr; (5)

8. t 2w - soğutma kulesinin girişindeki ısı eşanjöründen sonraki su sıcaklığı ("2w" noktası), °С

t 2w \u003d t 1 -.∆t m; (6)

9. Soğutma kulesinden ortama boşaltılan havanın sıcaklığı ("5" noktası) t 5, id diyagramı kullanılarak grafik-analitik yöntemle belirlenir (büyük kolaylık, Q t ve i t diyagramlarının bir kombinasyonu kullanılabilir, ancak daha az yaygındırlar, bu nedenle bu id diyagramında hesaplamada kullanılmıştır). Bu yöntem aşağıdaki gibidir (Şekil 5):

• Dolaylı buharlaşmalı ısı eşanjörünün girişindeki suyun durumunu karakterize eden "1w" noktası, "4" noktasının özgül entalpisinin değeri ile izoterm t 1w üzerine yerleştirilir, izoterm t 4'ten ∆ uzaklıkta t wgr.
• İzenthalpe boyunca "1w" noktasından "1w - p" segmentini bir kenara koyduk, böylece t p \u003d t 1w - ∆t min.
• Soğutma kulesindeki hava ısıtma işleminin φ=const=%100'e göre gerçekleştiğini bilerek, "p" noktasından φ pr =1'e bir teğet oluşturuyoruz ve "k" teğet noktasını alıyoruz.
• İzoentalp boyunca “k” temas noktasından (adyabatik, i = const), “k - n” segmentini bir kenara koyduk, böylece t n \u003d t k + ∆t min. Böylece soğutma kulesinde soğutulan su ile yardımcı akış havası arasındaki minimum sıcaklık farkı sağlanır (atanmış). Bu sıcaklık farkı, soğutma kulesinin tasarım modunda çalışmasını sağlar.
• "1w" noktasından "n" noktasından geçerek t=const= t 2w düz çizgisiyle kesişme noktasına kadar düz bir çizgi çiziyoruz. "2w" noktasını alıyoruz.
• "2w" noktasından φ pr =const=100% ile kesişim noktasına i=const düz bir çizgi çizin. Soğutma kulesinin çıkışındaki havanın durumunu karakterize eden "5" noktasını alıyoruz.
• Diyagrama göre, istenen sıcaklık t5'i ve "5" noktasının kalan parametrelerini belirliyoruz.

10. Hava ve suyun bilinmeyen kütle akış hızlarını bulmak için bir denklem sistemi oluşturuyoruz. Yardımcı hava akışı ile soğutma kulesinin termal yükü, W:

Q gr \u003d G in (i 5 - i 2); (7)

Q wgr \u003d G ow C pw (t 2w - t 1w) ; (8)

nerede:
C pw suyun özgül ısı kapasitesidir, J/(kg.K).

Ana hava akışı için ısı eşanjörünün ısı yükü, W:

Q mo =Go (i 1 - i 2) ; (9)

Su akışı açısından ısı eşanjörünün termal yükü, W:

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

Hava akışı ile malzeme dengesi:

Go =G'den +Gp'ye; (11)

Soğutma kulesi üzerindeki termal denge:

Q gr = Q wgr; (12)

Bir bütün olarak ısı eşanjörünün ısı dengesi (akışların her biri tarafından aktarılan ısı miktarı aynıdır):

Q wmo = Q mo; (13)

Su için soğutma kulesi ve ısı eşanjörünün birleşik ısı dengesi:

Q wgr = Q wmo ; (14)

11. (7) ile (14) arasındaki denklemleri birlikte çözerek aşağıdaki bağımlılıkları elde ederiz:
yardımcı akışta kütle hava akışı, kg/s:

ana hava akışındaki kütle hava akışı, kg/s:

Go =Gp; (16)

Ana akış boyunca soğutma kulesi boyunca suyun kütle akışı, kg/s:

12. Soğutma kulesinin su devresini beslemek için gereken su miktarı, kg/s:

G wn \u003d (d 5 -d 2) G in; (18)

13. Döngüdeki güç tüketimi, fan sürücüsünde harcanan güç tarafından belirlenir, W:

N =G o ∆i in; (19)

Böylece dolaylı evaporatif hava soğutma sisteminin elemanlarının yapıcı hesaplamaları için gerekli tüm parametreler bulunmuştur.

Tüketiciye sağlanan soğutulmuş havanın çalışma akışının ("2" noktası) örneğin adyabatik nemlendirme veya başka herhangi bir yolla ek olarak soğutulabileceğine dikkat edilmelidir. Örnek olarak, şek. Şekil 4, adyabatik nemlendirmeye karşılık gelen "3*" noktasını göstermektedir. Bu durumda, "3*" ve "4" noktaları çakışır (Şekil 4).

Dolaylı evaporatif soğutma sistemlerinin pratik yönleri

Adyabatik ve dolaylı buharlaşma yöntemleriyle soğutmayı karşılaştırırsak, o zaman I d-diyagramından, ilk durumda, 28 ° C sıcaklığa ve% 45 bağıl neme sahip havanın 19.5 ° C'ye soğutulabileceği görülebilir. , ikinci durumda ise — 15°С'ye kadar (Şek. 6).

"Sözde dolaylı" buharlaşma

Yukarıda bahsedildiği gibi, dolaylı evaporatif soğutma sistemi, geleneksel adyabatik hava nemlendirme sisteminden daha düşük bir sıcaklık elde etmenizi sağlar. İstenilen havanın nem içeriğinin değişmediğini de vurgulamak önemlidir. Adyabatik nemlendirmeye kıyasla benzer avantajlar, yardımcı bir hava akışı dahil edilerek elde edilebilir.

Şu anda dolaylı evaporatif soğutma sisteminin birkaç pratik uygulaması bulunmaktadır. Bununla birlikte, benzer, ancak biraz farklı bir çalışma prensibine sahip cihazlar ortaya çıktı: dış havanın adyabatik nemlendirilmesine sahip havadan havaya ısı eşanjörleri (ısı eşanjöründeki ikinci akışın olmadığı “sözde dolaylı” buharlaşma sistemleri). ana akışın nemli bir kısmı, ancak başka, kesinlikle bağımsız bir devre).

Bu tür cihazlar, soğutulması gereken büyük hacimli devridaim havası olan sistemlerde kullanılır: trenlerin klima sistemlerinde, çeşitli amaçlar için oditoryumlarda, veri merkezlerinde ve diğer tesislerde.

Girişlerinin amacı, enerji yoğun kompresör soğutma ekipmanının çalışma süresinde mümkün olan maksimum azalmadır. Bunun yerine, 25°C'ye kadar (ve bazen daha yüksek) dış ortam sıcaklıkları için, devridaim edilen oda havasının dış hava tarafından soğutulduğu bir havadan havaya ısı eşanjörü kullanılır.

Cihazın daha fazla verimliliği için dışarıdaki hava önceden nemlendirilir. Daha karmaşık sistemlerde, nemlendirme, ısı değişimi (ısı eşanjörünün kanallarına su enjeksiyonu) sürecinde de gerçekleştirilir, bu da verimliliğini daha da artırır.

Bu tür çözümlerin kullanımı sayesinde klima sisteminin mevcut enerji tüketimi %80'e varan oranda azaltılır. Toplam yıllık enerji tüketimi, sistem çalışmasının iklim bölgesine bağlıdır, ortalama olarak %30-60 oranında azalır.

Yuri Khomutsky, "İklim Dünyası" dergisinin teknik editörü

Makale, Moskova Devlet Teknik Üniversitesi'nin metodolojisini kullanıyor. N. E. Bauman, dolaylı bir evaporatif soğutma sisteminin hesaplanması için.