U sustavima grijanja, ventilacije i klimatizacije, adijabatsko isparavanje obično je povezano s ovlaživanjem zraka, ali u U zadnje vrijeme Ovaj proces u većini dobiva sve veću popularnost različite zemlje 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 koji se raspršuje voda: budući da se ovaj proces odvija bez vanjski izvor energije (to znači riječ "adijabatski"), toplina potrebna za isparavanje vode uzima se iz zraka, koji u skladu s tim postaje hladniji.

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. U isto vrijeme, kao rashladno sredstvo umjesto kemijski sastavi koristi se 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 po suhom termometru (tablica 1). Gledajući unaprijed, napominjemo da se izravni sustav hlađenja isparavanjem koristi samo u slučajevima kada ulični zrak V ljetno razdoblje ima visoke temperature suhog termometra i niske razine apsolutne vlažnosti.

Neizravno hlađenje isparavanjem

Za poboljšanje učinkovitosti hlađenja isparavanjem kada visoka vlažnost zraka vanjskog zraka, preporučuje 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 Rad opskrbnog i ventilacijskog sustava s rekuperacijom sastoji se u tome da se vrući dovodni zrak, prolazeći kroz posebnu kazetu za izmjenu topline, hladi hladnim zrakom uklonjenim 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, korištenjem pločastog izmjenjivača topline, ulični zrak u ventilacijskom sustavu se hladi za 6 °C. Primjena hlađenja isparavanjem ispušni zrakće povećati 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, proizvodni prostori 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.

Kalkulacija

• Za izračun izračunavamo relativnu vlažnost ispušnog zraka.
• Pri temperaturi u rashladnom sustavu od 7/12 °C, rosište ispušnog zraka, uzimajući u obzir unutarnje ispuštanje 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 rashodi

Za analizu uzimamo cijenu opreme - rashladne uređaje za rashladni sustav i sustav ovlaživanja za indirektno hlađenje isparavanjem.

• Kapitalni trošak hlađenja 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 uzimamo trošak voda iz pipe 0,4 € po 1 m3 i trošak električne energije 0,09 € po 1 kW/h.

• Operativni troškovi za hlađenje dovodnog zraka za neizravni sustav hlađenja.

Potrošnja vode po neizravno hlađenje je 117 kg/h za jedan jedinica za obradu zraka, 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).

Ukupni trošak po satu je 7,48 € po 1 satu rada.

Zaključak

Korištenje neizravnog hlađenja isparavanjem omogućuje vam sljedeće:

Smanjiti kapitalni rashodi 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%.

Ovako, iako hlađenje svježi zrakčini otprilike 10–20% ukupnih potreba za hlađenjem uredskih i trgovačkih centara, upravo su tu najveće rezerve za povećanje energetske učinkovitosti zgrade bez značajnog povećanja kapitalnih troškova.

Članak su pripremili stručnjaci TERMOKOM-a za objavu u ON magazinu br. 6-7 (5) lipanj-srpanj 2014. (str. 30-35)

Primjena sustava klimatizacije (ACS) s evaporativnim hlađenjem kao jedno od energetski učinkovitih rješenja u projektiranju suvremenih zgrada i građevina.

Danas su najčešći potrošači toplinske i električna energija u suvremenoj upravnoj i javne zgrade su sustavi ventilacije i klimatizacije. Prilikom projektiranja suvremenih javnih i upravnih zgrada za smanjenje potrošnje energije u sustavima ventilacije i klimatizacije, ima smisla dati posebnu prednost smanjenju snage u fazi prijema. Tehničke specifikacije i smanjenje operativnih troškova. Smanjenje operativnih troškova najvažnije je za vlasnike ili stanare nekretnina. Postoji mnogo gotovih metoda i raznih mjera za smanjenje troškova energije u sustavima klimatizacije, ali u praksi je izbor energetski učinkovitih rješenja vrlo težak.

Jedan od mnogih HVAC sustava koji se mogu smatrati energetski učinkovitim su klimatizacijski sustavi hlađenja isparavanjem o kojima se govori u ovom članku.

Koriste se u stambenim, javnim i industrijskim prostorima. Proces hlađenja isparavanjem u klimatizacijskim sustavima osiguravaju komore s mlaznicama, uređaji za film, mlaznice i pjenu. Sustavi koji se razmatraju mogu imati izravno, neizravno ili dvostupanjsko hlađenje isparavanjem.

Od gore navedenih opcija, najekonomičnija oprema za hlađenje zraka su sustavi izravnog hlađenja. Za njih se pretpostavlja da se standardna oprema koristi bez uporabe dodatni izvori oprema za umjetno hlađenje i hlađenje.

Shematski dijagram klimatizacijskog sustava s izravnim hlađenjem isparavanjem prikazan je na sl. 1.

Prednosti takvih sustava uključuju minimalni troškovi za održavanje sustava tijekom rada, kao i pouzdanost i jednostavnost dizajna. Njihovi glavni nedostaci su nemogućnost održavanja parametara dovodnog zraka, isključenje recirkulacije u servisiranim prostorijama i ovisnost o vanjskim klimatskim uvjetima.

Troškovi energije u takvim sustavima svode se na kretanje zraka i recirkulirane vode u adijabatskim ovlaživačima ugrađenima u centralni klima uređaj. Kod korištenja adijabatskog ovlaživanja (hlađenja) u centralnim klimatizacijskim uređajima potrebno je koristiti vodu pitke kvalitete. Korištenje takvih sustava može biti ograničeno klimatske zone s pretežno suhom klimom.

Područja primjene klimatizacijskih sustava s hlađenjem isparavanjem su objekti koji ne zahtijevaju precizno održavanje uvjeta topline i vlažnosti. Obično ih vode tvrtke razne industrije industriju gdje je to potrebno jeftin način hlađenje unutarnjeg zraka pri visokom toplinskom intenzitetu prostorija.

Sljedeća mogućnost ekonomičnog hlađenja zraka u klimatizacijskim sustavima je korištenje neizravnog hlađenja isparavanjem.

Sustav s ovakvim hlađenjem najčešće se koristi u slučajevima kada se parametri unutarnjeg zraka ne mogu postići izravnim hlađenjem isparavanjem, čime se povećava sadržaj vlage u dovodnom zraku. U "indirektnoj" shemi dovodni zrak se hladi u izmjenjivaču topline rekuperativnog ili regenerativnog tipa u kontaktu s pomoćnom strujom zraka hlađenom evaporativnim hlađenjem.

Dijagram varijante sustava klimatizacije s neizravnim hlađenjem isparavanjem i uporabom rotacijskog izmjenjivača topline prikazan je na sl. 2. Shema SCR s neizravnim hlađenjem isparavanjem i korištenjem rekuperativnih izmjenjivača topline prikazana je na sl. 3.

Indirektni klimatizacijski sustavi hlađenja isparavanjem koriste se kada je potreban dovod zraka bez odvlaživanja. Potrebni parametri zračni okoliš podržavaju lokalne zatvarače instalirane u zatvorenom prostoru. Protok dovodnog zraka određuje se u sanitarni standardi, ili balansom zraka u prostoriji.

Indirektni klimatizacijski sustavi za hlađenje isparavanjem koriste vanjski ili ispušni zrak kao pomoćni zrak. Ako su dostupni lokalni zatvarači, prednost se daje potonjem jer povećava energetsku učinkovitost procesa. Treba napomenuti da korištenje ispušnog zraka kao pomoćnog zraka nije dopušteno u prisutnosti otrovnih, eksplozivnih nečistoća, kao i visokog sadržaja suspendiranih čestica koje zagađuju površinu za izmjenu topline.

Vanjski zrak se koristi kao pomoćni protok u slučaju kada je protok otpadnog zraka u dovodni kroz nepropusnost izmjenjivača topline (tj. izmjenjivača) neprihvatljiv.

Pročišćava se pomoćni protok zraka filteri za zrak. Dizajn sustava klimatizacije s regenerativnim izmjenjivačima topline ima veću energetsku učinkovitost i niže troškove opreme.

Prilikom projektiranja i odabira krugova za klimatizacijske sustave s neizravnim hlađenjem isparavanjem, potrebno je uzeti u obzir mjere za regulaciju procesa povrata topline tijekom hladne sezone kako bi se spriječilo smrzavanje izmjenjivača topline. Potrebno je predvidjeti dodatno zagrijavanje odvodnog zraka ispred izmjenjivača topline, zaobilazeći dio dovodnog zraka u pločasti izmjenjivač topline i regulacija brzine u rotacijskom izmjenjivaču topline.

Primjenom ovih mjera spriječit ćete smrzavanje izmjenjivača topline. Također u izračunima kada se ispušni zrak koristi kao pomoćni protok, potrebno je provjeriti operativnost sustava tijekom hladne sezone.

Još jedan energetski učinkovit sustav klimatizacije je dvostupanjski sustav hlađenja isparavanjem. Hlađenje zrakom u ovoj shemi je predviđeno u dva stupnja: metode izravnog isparavanja i neizravne metode isparavanja.

“Dvostupanjski” sustavi omogućuju preciznije podešavanje parametara zraka pri izlasku iz centralnog klima uređaja. Takvi klimatizacijski sustavi koriste se u slučajevima kada je potrebno veće hlađenje dovodnog zraka u odnosu na izravno ili neizravno hlađenje isparavanjem.

Hlađenje zrakom u dvostupanjskim sustavima provodi se u regenerativnim, pločastim izmjenjivačima topline ili u površinskim izmjenjivačima topline s međurashladnim sredstvom pomoću pomoćnog strujanja zraka - u prvom stupnju. Hlađenje zraka kod adijabatskih ovlaživača je u drugom stupnju. Osnovni zahtjevi za pomoćni protok zraka, kao i za provjeru rada SCR-a tijekom hladne sezone, slični su onima koji se primjenjuju na SCR krugove s neizravnim hlađenjem isparavanjem.

Korištenje klimatizacijskih sustava s hlađenjem isparavanjem omogućuje postizanje boljih rezultata koji se ne mogu postići rashladni strojevi.

Korištenje SCR shema s evaporativnim, neizravnim i dvostupanjskim evaporativnim hlađenjem omogućuje, u nekim slučajevima, odustajanje od upotrebe rashladnih strojeva i umjetnog hlađenja, kao i značajno smanjenje rashladnog opterećenja.

Korištenjem ove tri sheme često se postiže energetska učinkovitost u klimatizaciji, što je vrlo važno kod projektiranja modernih zgrada.

Povijest sustava zračnog hlađenja isparavanjem

Tijekom stoljeća civilizacije su pronašle originalne metode za borbu protiv vrućine na svojim teritorijima. Rani oblik rashladnog sustava, "hvatač vjetra", izumljen je prije mnogo tisuća godina u Perziji (Iran). Bio je to sustav vjetrobrana na krovu koji je hvatao vjetar, propuštao ga kroz vodu i puhao ohlađeni zrak u unutarnji prostori. Važno je napomenuti da su mnoge od tih zgrada imale i dvorišta s velikim zalihama vode, pa ako nije bilo vjetra, onda je rezultat prirodni proces isparavanje vode vrući zrak, dižući se prema gore, ispario je vodu u dvorištu, nakon čega je već ohlađeni zrak prošao kroz zgradu. Iran je danas “hvatače vjetra” zamijenio evaporativnim rashlađivačima i široko ih koristi, a iransko tržište, zbog suhe klime, dostiže promet od 150 tisuća isparivača godišnje.

U SAD-u je evaporativni hladnjak bio predmet brojnih patenata u 20. stoljeću. Mnogi od njih, koji datiraju iz 1906. godine, predlagali su korištenje drvenih strugotina kao brtvila, prenoseći velike količine vode u dodir s pokretnim zrakom i održavajući intenzivno isparavanje. Standardni dizajn iz patenta iz 1945. uključuje spremnik za vodu (obično opremljen ventilom s plovkom za podešavanje razine), pumpu za cirkuliranje vode kroz brtve drvene strugotine i ventilator za dovod zraka kroz brtve u stambene prostore. Ovaj dizajn i materijali ostaju ključni za tehnologiju hladnjaka isparavanja u jugozapadnim Sjedinjenim Državama. U ovoj regiji dodatno se koriste za povećanje vlažnosti.

Hlađenje isparavanjem bilo je uobičajeno u zrakoplovnim motorima 1930-ih, poput motora za zračni brod Beardmore Tornado. Ovaj sustav je korišten za smanjenje ili potpuno uklanjanje radijatora, koji bi inače stvarao značajne aerodinamički otpor. Na neka su vozila ugrađene vanjske jedinice za hlađenje isparavanjem za hlađenje unutrašnjosti. Često su se prodavale kao dodatna oprema. Upotreba uređaja za hlađenje isparavanjem u automobilima nastavila se sve dok klima uređaj s kompresijom pare nije postao raširen.

Hlađenje isparavanjem drugačiji je princip od rashladnih jedinica s kompresijom pare, iako i one zahtijevaju isparavanje (isparavanje je dio sustava). U ciklusu kompresije pare, nakon što rashladno sredstvo ispari unutar zavojnice isparivača, rashladni plin se komprimira i hladi, kondenzirajući pod pritiskom u tekuće stanje. Za razliku od ovog ciklusa, u evaporativnom hladnjaku voda isparava samo jednom. Isparena voda u rashladnom uređaju ispušta se u prostor s ohlađenim zrakom. U rashladnom tornju isparenu vodu odnosi strujanje zraka.

1. Bogoslovsky V.N., Kokorin O.Ya., Petrov L.V. Klimatizacija i hlađenje. - M.: Stroyizdat, 1985. 367 str.
2. Barkalov B.V., Karpis E.E. Klimatizacija industrijskih, javnih i stambenih objekata. - M.: Stroyizdat, 1982. 312 str.
3. Koroleva N.A., Tarabanov M.G., Kopyshkov A.V. Energetski učinkoviti sustavi velika ventilacija i klimatizacija šoping centar// ABOK, 2013. br.1. 24–29 str.
4. Khomutski Yu.N. Primjena adijabatskog ovlaživanja za hlađenje zraka // Svijet klime, 2012. br. 73. 104–112 str.
5. Učastkin P.V. Ventilacija, klimatizacija i grijanje u poduzećima lake industrije: Udžbenik. džeparac za sveučilišta. - M.: Laka industrija, 1980. 343 str.
6. Khomutski Yu.N. Proračun neizravnog sustava hlađenja isparavanjem // Klimatski svijet, 2012. br. 71. str 174–182.
7. Tarabanov M.G. Indirektno evaporativno hlađenje dovodnog vanjskog zraka u SCR sa zatvaračima // ABOK, 2009. Br. 3. str. 20–32.
8. Kokorin O.Ya. Moderni sustavi klimatizacija. - M.: Fizmatlit, 2003. 272 ​​​​str.

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.

Najbliži tehničko rješenje Izum je dvostupanjski klima uređaj za hlađenje isparavanjem 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 dodatno hlađenje tekućine i kanal za dovod zraka u komoru. vanjsko okruženje, sužava 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, sa strane jedne od ploha pregrade nalazi se rezervoar sa tekućinom koja teče niz navedenu plohu pregrade, dok su komora i tacna izrađeni u jednom komadu.

Mlaznica je izrađena u obliku bloka od kapilarno-poroznog materijala.

Na sl. 1 prikazano kružni dijagram klima uređaj, 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 tako da se vrti pomoću elektromotora 4 °. Za cirkulaciju vode u izmjenjivaču topline, pumpa za vodu 5 postavljena je koaksijalno s elektromotorom, opskrbljujući vodom 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, smještene okomito i pričvršćene na zid 15 komore, nasuprot zidu 16, u odnosu na koji se pregrada nalazi s razmakom. Pregrada dijeli komoru u dvije međusobno povezane šupljine 17 i 18.

Komora ima prozor 19, u koji je ugrađen eliminator kapanja 20, au posudi 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, protok se povećava, 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 u ovom slučaju pokretačka snaga proces hlađenja isparavanjem je psihometrijska razlika u temperaturi protoka zraka nakon što se zarotirao u odnosu na pregradu i došao u dodir s filmom vode u šupljini 18. Budući da je struja zraka prethodno ohlađena u šupljini 17 s konstantan sadržaj vlage, psihrometrijska temperaturna razlika protoka zraka u šupljini 18 teži nuli kada 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 indirektno predhlađenje protoka zraka koji se dovodi za rashladnu vodu uslijed procesa isparavanja vode. ohlađena voda teče duž pregrade do dna komore, a budući da je potonja 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 posudi

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. Zahtjev

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. .

U modernoj tehnologiji kontrole klime velika se pažnja posvećuje energetskoj učinkovitosti opreme. Ovo objašnjava nedavni povećani interes za sustave hlađenja isparavanjem vode koji se temelje na neizravnim izmjenjivačima topline isparavanjem (sustavi neizravnog evaporativnog hlađenja). 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

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 oblikovati i relativno niska cijena, povezana s nepostojanjem strogih zahtjeva za nepropusnost sustava i njegovih pojedinačnih komponenti, nepostojanje složenih i skupi automobili (rashladni kompresori), niske prekomjerne tlakove u ciklusu, nisku potrošnju metala i mogućnost široke uporabe plastike.

Sustavi hlađenja koji koriste efekt apsorpcije topline tijekom isparavanja vode poznati su jako dugo. Međutim, trenutno sustavi hlađenja isparavanjem vode nisu dovoljno rašireni. Gotovo cijela niša industrijskih i kućnih rashladnih sustava u području umjerenih temperatura ispunjena je 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 također utjecala 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.

Međutim, danas su, zahvaljujući tehnološkom napretku, vrlo učinkoviti i kompaktni rashladni tornjevi postali 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 istaknuti 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

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

• φ os — relativna vlažnost okolnog zraka, %;
• 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 (temperaturni tlak) 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 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 strujanja 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 je osigurana (zadana) minimalna temperaturna razlika između ohlađene vode i pomoćnog 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

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.

Trenutno 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, u prosjeku se smanjuje 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.