Проектирование систем кондиционирования воздуха

2. 1. Графоаналитические расчеты при проектировании СКВ с использованием I, d –диаграммы влажного воздуха.

Расчет и анализ процессов обработки воздуха проще и наглядней производить графоаналитическим путем с помощью I, d - диаграммы влажного воздуха, на которой графически представлены зависимости между основными параметрами воздуха. Схема I, d -диаграммы влажного воздуха представлена на рис.2.1.

На диаграмму нанесена сетка вертикальных линий d = const и линий i = const, проведенных под некоторым углом к линиям d = const. Обычно этот угол принимают равным 135°.

Линии t = const на I, d - диаграмме представляют собой прямые линии, немного расходящиеся по мере увеличения влагосодержания.

Рис.2.1. Изолинии I, d диаграммы влажного воздуха

Все поле диаграммы линией φ = 100% разделено на две части. Выше этой линии расположена область ненасыщенного влажного воздуха. Линия φ = 100% соответствует состоянию воздуха, насыщенного водяными парами. Ниже расположена область перенасыщенного состояния воздуха (состояние тумана). Данная область не представляет интереса для СКВ и поэтому является нерабочей частью диаграммы.

Каждая точка на I, d диаграмме соответствует определенному тепловлажностному состоянию воздуха.

Линия на I, d диаграмме отвечает процессу тепловлажностной обработки воздуха.

В нижней части диаграммы приведена кривая парциальных давлений водяных паров р _п". Поскольку значение р _п однозначно определяется соответствующим влагосодержанием воздуха, искомое значение р _п можно найти в точке пересечения заданного значения с указанной кривой.

Рабочий вариант I, d диаграммы влажного воздуха приведен на рис. 2.2.

Рис.2.2. I, d – диафрагма влажного воздуха

Состояние влажного воздуха в I, d -диаграмме характеризуется точкой, лежащей на пересечения соответствующих двух линий d = const и i = const либо Т = const и i = const и т. п. Нанеся эту точку, можно прочитать значения остальных параметров. Если точка лежит между линиями, образующими, сетку диаграммы, значения параметров находят интерполированием.

Для удобства построения процессов изменения состояния воздуха на I, d -диаграмме нанесены значения ε от — ∞ да + ∞ в виде пучка лучей, исходящих из нулевой точки диаграммы (i = 0, t = 0, d = 0).

Величину ε, кДж/кг, называют тепловлажностным отношением, или угловым коэффициентом. Значение ε _п находится из уравнения:

ε _п = (∑ Q_я +∑ Wi_ω )/ ∑ W = ∑ Q_я / ∑ W + i_ω , 2.1.1.

где ∑ Q _я — суммарный приток явной («сухой») теплоты, кВт; ∑ W — суммарный влагоприток, кг/с; i_ω — удельная энтальпия водяных паров (в кДж/кг) при температуре воздуха t, °С.

i _ω = 2500 + 1, 8 t.

Теплоту, переданную воздуху или отнятую от него, называют явной («сухой») теплотой Q _я. Таковы процессы нагревания воздуха в воздухонагревателе, нагревания воздуха в помещении вследствие теплопритоков через наружные ограждения, от солнечной радиации, от работающих электродвигателей и т. п.

Добавление в воздух влаги (увлажнение воздуха) или удаление ее из воздуха (осушение воздуха) в количестве W (в кг/с) равнозначно добавлению или удалению скрытой теплоты Q _скр (вкВт)

Q _скр = Wr, 2.1.2.

где r — теплота парообразования (r = 2500 кДж/кг).

Скрытой эту теплоту называют потому, что она как бы запасена в водяном паре и выделяется в воздух при конденсации водяных паров или затрачивается при испарении воды в воздух.

Полное количество добавляемой или удаляемой теплоты Q _п равно сумме явной и скрытой теплоты.

Чтобы выяснить направление процесса с тепловлажностным отношением ε, нужно на полях I, d -диаграммы найти конец луча с этим значением, соединить его с центром координат (i = 0, d = 0, t = 0) и провести из точки начального состояния воздуха d₁, i₁ линию, параллельную этому лучу-процессу.

Поскольку d, i и r зависят от барометрического давления, для каждого его значения должна быть своя I, d -диаграмма. Однако влияние барометрического давления не столь велико, поэтому для обычных расчетов кондиционирования пользуются диаграммами, построенными для давлений В = 0, 099 МПа (745 мм рт. ст.) или В = 0, 101 МПа (760 мм рт. ст.).

Чтобы температура и влажность воздуха в помещении были постоянными, в помещение необходимо подать воздух с такими параметрами (точка П, рис. 2.3.), чтобы после смешения с воздухом в помещении вновь установились заданные параметры. В летнее время для этого подают более холодный и более сухой воздух, а зимой — более теплый и влажный. Точка П должна, лежать на той же прямой с наклоном, соответствующим ε _п.

Рис. 2.3. Летний режим

Положение точки П на линии с наклоном, соответствующим ε _п, определяется допустимой (рабочей) разностью температур ∆ t_доп приточного воздуха и воздуха в помещений (расстояние между точками В и П). Рабочую разность температур выбирают, исходя из принятого способа распределения воздуха, а также в зависимости от высоты помещений.

Температуру приточного воздуха t_n можно определить по формуле

, (3.2)

где - допустимый перепад температур, °С. Он зависит от выбора принципиальной схемы воздухораспределения. Для расчета воздухообмена принимают при подаче воздуха:

- непосредственно в рабочую зону

= 2 °С;

- на высоту 2, 5 м и выше

= (4-6) °С;

- на высоту более 4 м от пола

= (6-8) °С;

- воздухораспределителями (плафонами)

= (8-15)°С.

Для торговых залов предприятий общественного питания ∆ t_доп = 4 ÷ 10°С. Для производственных помещений при подаче воздуха в рабочую зону ∆ t_доп = 6 ÷ 9°С, а при подаче воздуха под потолком допустимая разность температур может быть увеличена до 12 — 14°С (меньшие значения соответствуют помещениям высотой до 3 м).