Теплотехника 3 (стр. 3 из 4)

Часто наружный воздух, подаваемый в помещение, смешивают с внутренним воздухом. Возможны и другие случаи, связанные с перемешиванием масс воздуха разного состояния. Процесс смешения воздуха на i,d-диаграмме изображается прямой, соединяющей точки, отвечающие состоянию смешиваемых масс воздуха. Точка смеси всегда располагается на этой прямой и делит ее на отрезки, обратно пропорциональные смешиваемым порциям воздуха. Если смешивать воздух состояния 1 (рис. 3) в количестве G с воздухом состояния 2 в количестве nG, то точка смеси 3 разделит отрезок 1–2 или его проекцию на части 1–3 и 3–2. Таким образом, чтобы найти точку смеси, нужно прямую 1–2 или ее проекцию разделить на (n + 1) частей и отложить от точки 1 одну часть, оставив n частей до точки 2. Такое построение определит положение точки смеси. Возможен случай, когда точка смеси окажется в области ниже линии φ = 100%. Это значит, что при смешении будет образовываться туман (рис. 4). Снижение влагосодержания воздуха за счет конденсации влаги будет равно Δd.

Рис. 3 – i, d-диаграмма с режимом смешения двух масс воздуха различного состояния.

Рис. 4 – i, d-диаграмма с режимом смешения двух масс воздуха при расположении точки смеси φ = 100%.

Увлажнение воздуха осуществляют путем непосредственного подмешивания к воздуху водяного пара или путем разбрызгивания воды в камерах орошения при адиабатическом процессе. Тонкий слой воды или ее капли при контакте с воздухом приобретают температуру, равную температуре мокрого термометра. При контакте воздуха с водой, имеющей такую температуру, происходит процесс адиабатного (изоэнтальпийного) увлажнения воздуха, энтальпия воздуха остается практически неизменной. В i,d-диаграмме этот процесс можно проследить по линиям i = const (слева – вниз – направо) (рис. 5). Если воздух состояния 1 (рис. 5) находится в контакте с водой, имеющей температуру мокрого термометра t_м1, то его состояние изменится по линии i₁= const, например, до точки 2 с ассимиляцией Δd₁ граммов влаги на один килограмм сухой части воздуха. Предельное состояние воздуха в этом процессе соответствует его насыщению влагой (точка 3, отвечающая пересечению луча процесса с кривой φ = 100%). При кондиционировании часто используют адиабатное увлажнение воздуха рециркуляционной водой. Для этого в оросительной камере разбрызгивают воду, имеющую температуру, близкую к температуре мокрого термометра. При этом небольшая часть воды (до 1÷3%) испаряется и увлажняет воздух, проходящий через камеру. Реальный процесс несколько отклоняется вверх от линии i = const, но это отклонение практически незначительно. Если в воздух подать пар, имеющий ту же температуру, что и воздух по «сухому» термометру, то он будет увлажняться, не изменяя своей температуры. Изотермический процесс увлажнения паром в i,d-диаграмме изображается линией 1–4 (рис. 5). После увлажнения состояние воздуха может соответствовать произвольной точке на этой изотерме, например точке 4 при ассимиляции Δd₂ влаги. Предельное состояние в этом процессе соответствует точке 5 пересечения линии t₁ с линией φ = 100%.

При кондиционировании воздуха используют процесс увлажнения воздуха острым паром, который обычно имеет температуру более 100°С, т. е. значительно отличающуюся от температуры воздуха. Однако в связи с тем что содержание явного тепла в паре, ассимилируемом воздухом, незначительно, луч процесса идет с небольшим отклонением вверх от изотермы. Изменение энтальпии воздуха в основном определяется теплотой парообразования водяного пара, при этом температура воздуха немного повышается. На практике принимают процесс увлажнения паром, протекающий по линии постоянной температуры.

Рис. 5 – i, d-диаграмма с режимами изоэнтальпийного и изотермического увлажнения воздуха.

4. Центробежные вентиляторы. Устройство, принцип работы, область применения.

Вентиляция — это совокупность технических средств и мероприятий, необходимых для поддержания в помещении нормального воздухообмена.

Для устранения проблем, связанных с опасностью для здоровья людей, влажный, испорченный воздух должен выводиться наружу и заменяться свежим. Вновь поступающий воздух должен проникать во все комнаты дома, так, чтобы обеспечивалось его полное и эффективное проветривание. Дыхание каждого человека и обычное испарение влаги сквозь поры на коже может добавлять в воздух до 4,3 литров пара в день. Там, где исчезает ветерок свежести, помочь владельцам домов защитить здоровье близких, сохранить и даже увеличить свои денежные вложения могут высокоэффективные системы вентиляции. В холодное время года, когда окна плотно закрыты на всю зиму, приточно-вытяжные системы вентиляции помогут обеспечить жилые помещения воздухом очень высокого качества. Эти системы специально предназначены для быстрого удаления влаги, несвежего воздуха, всякого рода загрязнителей прямо от источников их возникновения через разветвленную вентиляционную сеть. Кроме того, эти системы вентиляции через разветвленную систему забора и распределения раздают свежий воздух по всему дому.

В механической вентиляции необходимый для ее функционирования перепад давления создается вентиляторами. Это позволяет расширить возможный диапазон действия вентиляционной системы за счет подбора необходимого перепада давления в системе. Применение вентиляторов расширяет возможности вентиляционных систем, приближая их к более современным системам жизнеобеспечения — системам кондиционирования, т.е. позволяет применять в системах агрегаты и системы, позволяющие решать сложные совокупные задачи подготовки среды в помещении, наилучшим образом удовлетворяющие санитарно — гигиеническим требованиям. Это устройства очистки, увлажнения или нагрева воздуха, подаваемого в помещение.

Вентиляторы, используемые в вентиляционных системах, могут быть подразделены на: низконапорные — до 103 Па; средненапорные — до 3 103 Па; высоконапорные — до 15 104 Па.

По конструктивному исполнению вентиляторы делятся на центробежные (рис. 6) и осевые. На кровле здания устанавливаются специальные крышные вентиляторы. Существуют центробежные вентиляторы одностороннего и двухстороннего всасывания. По направлению вращения центробежные вентиляторы делятся на вентиляторы правого и левого вращения. Вентиляторами правого вращения называются те, у которых колесо вращается по часовой стрелке, если смотреть со стороны всасывания, а вентиляторами левого вращения — те, у которых колесо вращается против часовой стрелки.

По типу привода различают следующие соединения колеса с валом электродвигателя: с постоянным передаточным отношением и с регулируемой бесступенчатой передачей (вариаторы, гидро- и индукторные люфты скольжения). Технические характеристики вентиляторов приводятся для стандартных условий чистого воздуха при барометрическом давлении.

Рис. 6 – центробежный вентилятор.

Центробежный вентилятор (рис. 6) состоит из трех основных частей: рабочего колеса с лопатками (ротор), улиткообразного кожуха и станины с валом подшипниками и шкивом.

Поток воздуха входит в вентилятор в осевом направлении, т.е. параллельно его оси вращения, а покидает в направлении перпендикулярном оси. Центробежные вентиляторы различают по направлению вращения рабочего колеса — ротора. Если смотреть на вентилятор со стороны, противоположной входному отверстию, то вентилятор, вращающийся по часовой стрелке, называется вентилятором правостороннего вращения.

Колесо вентилятора должно всегда вращаться по ходу разворота улиточного кожуха. При обратном вращении производительность вентилятора падает на 70 - 80%. Вентилятору присваивается номер, соответствующий диаметру кольца в дециметрах. Например, №2 – 2 дм, №8 – 8 дм.

В системах вентиляции используются чаще всего вентиляторы низкого давления. Центробежные крышные вентиляторы могут применяться для установок общеобменной вытяжной вентиляции, как без сети, так и с сетью воздуховодов. Кроме того, их используют для удаления воздуха от местных укрытий, если не требуется производить предварительную очистку воздуха и в том случае, когда температура воздуха не превышает 60 - 70 ^°С.

5. Воздух с параметрами t₁ = 30°С и φ₁ = 50% охлаждается до t₂ = 10°С. Определить количество тепла, выделившегося при охлаждении, если обработке подвергалось 5500 кг воздуха. Определить параметры воздуха после охлаждения.

Решение:

Для определения количества тепла выделяемого при охлаждении воздуха массой 5500 кг используем формулу, учитывая, что воздух охлаждается при постоянном давлении:

Q = G·c_cp·(t₁ – t₂),

где c_cp – средняя теплоемкость воздуха, c_cp = 1,005 кДж/(кг·град) при давлении 760 мм рт. ст.;

G – масса воздуха.

Q = 5500·1,005·(30 – 10) = 110550 кДж

Для определения параметров воздуха после охлаждения воспользуемся I – d-диаграммой. Найдем точку А, соответствующую t₁ = 30°С и φ₁ = 50%. Определим влагосодержание d_А = 13 г/кг и энтальпию i_А = 62 кДж/кг. Далее на диаграмме из точки А проводим вертикальную прямую до изотермы t₂ = 10°С. Из рисунка 1 видим, что такое пересечение невозможно, так как оно ниже температуры точки росы для данного состояния влажного воздуха. Получаем точку В на пересечении с линией относительной влажности φ = 100%. Это говорит о том, что воздух достигает полного насыщения при t_н = 18°С и дальнейшее его охлаждение приведет к перенасыщению влагой и выпадению ее в виде росы. После точки В помимо понижения температуры начинается увлажнение. Определим энтальпию в точке С (пересечение изотермы t₂ = 10°С с линией энтальпии i = const, проведенной от точки В): i_С = i_В = 50 кДж/кг, а также влагосодержание d_С = 16,4 г/кг.