V sistemih ogrevanja, prezračevanja in klimatizacije je adiabatsko izhlapevanje običajno povezano z vlaženjem zraka, vendar novejši čas ta proces postaja vse bolj priljubljen v večini različne države svetu in se vse bolj uporablja za "naravno" hlajenje zraka.

KAJ JE EVAPORATIVNO HLAJENJE?

Hlajenje z izhlapevanjem je v središču enega najzgodnejših sistemov za hlajenje prostorov, ki jih je izdelal človek, kjer se zrak hladi z naravnim izhlapevanjem vode. Ta pojav je zelo pogost in ga najdemo povsod: en primer bi bil občutek mraza, ki ga doživite, ko voda zaradi vpliva vetra izhlapi s površine vašega telesa. Enako se zgodi z zrakom, v katerega se razprši voda: saj ta proces poteka brez zunanji vir energije (to pomeni beseda "adiabatsko"), se toplota, potrebna za izhlapevanje vode, vzame iz zraka, ki v skladu s tem postane hladnejši.

Uporaba tega načina hlajenja v sodobnih klimatskih sistemih zagotavlja visoko hladilno zmogljivost z nizko porabo energije, saj se v tem primeru električna energija porabi samo za vzdrževanje procesa izhlapevanja vode. Hkrati kot hladilnik namesto kemične sestave uporablja se navadna voda, zaradi česar je hlajenje z izhlapevanjem stroškovno učinkovitejše in okolju prijazno.

VRSTE hlajenja z izhlapevanjem

Obstajata dve glavni metodi hlajenja z izhlapevanjem - neposredno in posredno.

Neposredno hlajenje z izhlapevanjem

Neposredno hlajenje z izhlapevanjem je proces zniževanja temperature zraka v prostoru z neposrednim vlaženjem. Z drugimi besedami, zaradi izhlapevanja razpršene vode se okoliški zrak ohladi. V tem primeru se distribucija vlage izvaja bodisi neposredno v prostoru z uporabo industrijskih vlažilnikov in šob ali z nasičenjem dovodnega zraka z vlago in hlajenjem v delu prezračevalne enote.

Treba je opozoriti, da je v pogojih neposrednega hlajenja z izhlapevanjem neizogibno znatno povečanje vlažnosti dovodnega zraka v prostoru, zato je za oceno uporabnosti te metode priporočljivo vzeti za osnovo formulo, znano kot "indikator temperature in neugodja". Formula izračuna udobno temperaturo v stopinjah Celzija, ob upoštevanju odčitkov vlažnosti in temperature suhega termometra (tabela 1). Če pogledamo naprej, ugotavljamo, da se sistem direktnega hlajenja z izhlapevanjem uporablja le v primerih, ko ulični zrak v poletno obdobje ima visoke temperature po suhem merilniku in nizke ravni absolutne vlažnosti.

Indirektno hlajenje z izhlapevanjem

Za izboljšanje učinkovitosti hlajenja z izhlapevanjem, ko visoka vlažnost zunanji zrak, je priporočljivo kombinirati hlajenje z izhlapevanjem z rekuperacijo toplote. Ta tehnologija je znana kot "posredno hlajenje z izhlapevanjem" in je primerna za skoraj vse države na svetu, vključno z državami z zelo vlažnim podnebjem.

Splošna shema delovanje dovodnega in prezračevalnega sistema z rekuperacijo pomeni, da se vroč dovodni zrak, ki poteka skozi posebno kaseto za izmenjavo toplote, hladi s hladnim zrakom, ki je odstranjen iz prostora. Princip delovanja indirektnega hlajenja z izhlapevanjem je vgradnja adiabatnega sistema vlaženja v izpušni kanal dovodne in izpušne centralne klimatske naprave, čemur sledi prenos hladu skozi rekuperator na dovodni zrak.

Kot je prikazano v primeru, se zaradi uporabe ploščnega toplotnega izmenjevalnika zunanji zrak v prezračevalnem sistemu ohladi za 6 °C. Aplikacije za hlajenje z izhlapevanjem izpušni zrak bo povečalo temperaturno razliko s 6 °C na 10 °C brez povečanja porabe energije in vlažnosti v prostoru. Uporaba posrednega hlajenja z izhlapevanjem je učinkovita pri visokih toplotnih dobičkih, na primer v pisarniških in nakupovalnih centrih, podatkovnih centrih, industrijskih prostorih itd.

Indirektni hladilni sistem z adiabatnim vlažilcem humiFog CAREL:

Primer: ocena stroškov posrednega adiabatnega hladilnega sistema v primerjavi s hlajenjem z uporabo hladilnih naprav.

Na primeru pisarniškega centra s stalnim prebivališčem 2000 ljudi.

Plačilo

• Za izračun izračunamo relativno vlažnost zraka pri napi.
• Pri temperaturi v hladilnem sistemu 7/12 ° C bo rosišče izpušnega zraka ob upoštevanju notranjega sproščanja vlage +8 ° C.
• Relativna vlažnost v napi bo 38%.

* Upoštevati je treba, da so stroški vgradnje hladilnega sistema ob upoštevanju vseh stroškov bistveno višji v primerjavi s posrednimi hladilnimi sistemi.

Investicijski odhodki

Za analizo vzamemo stroške opreme – hladilnih naprav za hladilni sistem in vlažilnega sistema za indirektno hlajenje z izhlapevanjem.

• Kapitalski stroški hlajenja dovodnega zraka za indirektni hladilni sistem.

Cena enega stojala za vlaženje Optimist proizvajalca Carel (Italija) v klimatski napravi je 7570 €.

• Kapitalski stroški za hlajenje dovodnega zraka brez posrednega hlajenja.

Stroški hladilnika s hladilno močjo 62,3 kW znašajo približno 12.460 €, glede na strošek 200 € za 1 kW hladilne zmogljivosti. Upoštevati je treba, da so stroški vgradnje hladilnega sistema ob upoštevanju vseh stroškov bistveno višji v primerjavi s posrednimi hladilnimi sistemi.

Stroški operacije

Za analizo vzamemo stroške voda iz pipe 0,4 € za 1 m3 in strošek električne energije 0,09 € za 1 kWh.

• Stroški delovanja hlajenja dovodnega zraka za indirektni hladilni sistem.

Poraba vode za posredno hlajenje je 117 kg/h za enega enota za obdelavo zraka, ob upoštevanju 10-odstotnih izgub ga bomo vzeli kot 130 kg / h.

Poraba energije vlažilnega sistema je 0,375 kW za eno klimatsko napravo.

Skupni strošek na uro je 0,343 € za 1 uro delovanja sistema.

• Obratovalni stroški za hlajenje dovodnega zraka brez posrednega hladilnega sistema.

Hladilni koeficient vzamemo 3 (razmerje med močjo hlajenja in porabo energije).

Skupni strošek na uro je 7,48 € za 1 uro delovanja.

Izhod

Uporaba posrednega hlajenja z izhlapevanjem omogoča:

Zmanjšati investicijski odhodki ohladiti dovodni zrak za 39 %.

Zmanjšajte porabo energije za klimatske sisteme stavb s 729 kW na 647 kW ali za 11,3 %.

Znižajte obratovalne stroške gradnje klimatskih naprav s 65,61 €/uro na 58,47 €/uro oziroma za 10,9%.

Tako kljub dejstvu, da hlajenje svež zrak predstavlja približno 10–20 % celotnega povpraševanja po hlajenju pisarniških in nakupovalnih centrov, prav tu so največje rezerve za izboljšanje energetske učinkovitosti stavbe brez bistvenega povečanja kapitalskih stroškov.

Članek so pripravili strokovnjaki podjetja TERMOCOM za objavo v reviji ON št. 6-7 (5) junij-julij 2014 (str. 30-35)

Uporaba klimatskih sistemov (SCR) z izhlapevalnim hlajenjem kot ena izmed energetsko učinkovitih rešitev pri projektiranju sodobnih zgradb in objektov.

Danes so najpogostejši porabniki toplote in električna energija v sodobnih upravnih in javne zgradbe so prezračevalni in klimatski sistemi. Pri projektiranju sodobnih javnih in upravnih stavb za zmanjšanje porabe energije v prezračevalnih in klimatskih sistemih je smiselno dati posebno prednost zmanjševanju moči v fazi proizvodnje. tehnični pogoji in zmanjšane obratovalne stroške. Znižanje obratovalnih stroškov je najpomembnejše za lastnike ali najemnike nepremičnin. Poznanih je veliko že pripravljenih metod in različnih ukrepov – za zmanjšanje porabe energije v klimatskih sistemih, v praksi pa je izbira energetsko učinkovitih rešitev zelo težka.

Nekateri od številnih prezračevalnih in klimatskih sistemov, ki jih lahko uvrstimo med energetsko učinkovite, so klimatski sistemi z izhlapevanjem, o katerih razpravljamo v tem članku.

Uporabljajo se v stanovanjskih, javnih in industrijskih prostorih. Proces hlajenja izhlapevanja v klimatskih sistemih zagotavljajo razpršilne komore, filmske, pakirane in penaste naprave. Obravnavani sistemi imajo lahko neposredno, posredno in tudi dvostopenjsko hlajenje z izhlapevanjem.

Od zgornjih možnosti so najbolj ekonomična oprema za zračno hlajenje sistemi z neposrednim hlajenjem. Zanje se domneva, da se standardne tehnike uporabljajo brez uporabe dodatni viri umetna hladilna in hladilna oprema.

Shematski diagram klimatskega sistema z neposrednim hlajenjem z izhlapevanjem je prikazan na sl. 1.

Prednosti takšnih sistemov vključujejo minimalni stroški vzdrževanje sistemov med delovanjem, pa tudi zanesljivost in enostavnost oblikovanja. Njihove glavne pomanjkljivosti so nezmožnost vzdrževanja parametrov dovodnega zraka, izključitev recirkulacije v sobi s posadko in odvisnost od zunanjih podnebnih razmer.

Poraba energije v takih sistemih se zmanjša na gibanje zraka in recirkulacije vode v adiabatnih vlažilcih, nameščenih v AHU. Pri uporabi adiabatnega vlaženja (hlajenja) v AHU je treba uporabiti pitno vodo. Uporaba takšnih sistemov je lahko omejena na klimatske cone s prevladujočim suhim podnebjem.

Področja uporabe klimatskih sistemov z izhlapevalnim hlajenjem so objekti, ki ne zahtevajo natančnega vzdrževanja toplotnega in vlažnega režima. Običajno jih vodijo podjetja različne industrije industrijo, kjer je to potrebno poceni način hlajenje notranjega zraka pri visoki toplotni gostoti prostorov.

Druga možnost za ekonomično hlajenje zraka v klimatskih sistemih je uporaba posrednega hlajenja z izhlapevanjem.

Sistem s takšnim hlajenjem se najpogosteje uporablja v primerih, ko parametrov notranjega zraka ni mogoče doseči z neposrednim hlajenjem z izhlapevanjem, kar poveča vsebnost vlage dovodnega zraka. V "posredni" shemi se dovodni zrak hladi v rekuperativnem ali regenerativnem izmenjevalniku toplote v stiku s pomožnim zračnim tokom, ohlajenim z hlajenjem izhlapevanja.

Na sl. 2. Shema SCR z indirektnim hlajenjem z izhlapevanjem in uporabo rekuperacijskih toplotnih izmenjevalnikov je prikazana na sl. 3.

Klimatske naprave z posrednim hlajenjem z izhlapevanjem se uporabljajo, kadar je potreben dovodni zrak brez razvlaževanja. Zahtevani parametri zračno okolje podpirajo lokalna zapirala, nameščena v prostoru. Določanje pretoka dovodnega zraka se izvede v sanitarni standardi, ali glede na zračno ravnovesje v prostoru.

Klimatske naprave z indirektnim hlajenjem z izhlapevanjem uporabljajo zunanji ali odvodni zrak kot pomožni zrak. V prisotnosti lokalnih zapiral je prednost slednja, saj poveča energetsko učinkovitost procesa. Opozoriti je treba, da uporaba izpušnega zraka kot pomožnega zraka ni dovoljena v prisotnosti strupenih, eksplozivnih nečistoč, pa tudi visoke vsebnosti suspendiranih delcev, ki onesnažujejo površino izmenjave toplote.

Zunanji zrak se uporablja kot pomožni tok, kadar je nesprejemljivo, da odpadni zrak priteka v dovodni zrak skozi puščanje v izmenjevalniku toplote (tj. toplotni izmenjevalnik).

Pomožni zračni tok se očisti pred dovajanjem za vlaženje. zračni filtri... Klimatska naprava z regenerativnimi toplotnimi izmenjevalniki je energetsko učinkovitejša in cenejša.

Pri načrtovanju in izbiri shem za klimatske sisteme z posrednim hlajenjem z izhlapevanjem je treba upoštevati ukrepe za uravnavanje procesov rekuperacije toplote v hladni sezoni, da se prepreči zmrzovanje toplotnih izmenjevalnikov. Poskrbeti je treba za ogrevanje odpadnega zraka pred toplotnim izmenjevalnikom, obmikanje dela dovodnega zraka v ploščni toplotni izmenjevalec in regulacijo vrtilne hitrosti v rotacijskem izmenjevalniku toplote.

Uporaba teh ukrepov bo odpravila zmrzovanje toplotnih izmenjevalnikov. Tudi pri izračunih pri uporabi odvodnega zraka kot pomožnega toka je treba v hladni sezoni preveriti delovanje sistema.

Drug energetsko učinkovit klimatski sistem je dvostopenjski sistem hlajenja z izhlapevanjem. Zračno hlajenje v tej shemi je zagotovljeno v dveh stopnjah: metode neposrednega izhlapevanja in posredne izhlapevalne metode.

"Dvostopenjski" sistemi zagotavljajo natančnejši nadzor parametrov zraka ob izstopu iz centralne klimatske naprave. Ti klimatski sistemi se uporabljajo v aplikacijah, kjer je potrebno globlje hlajenje dovodnega zraka v primerjavi s hlajenjem pri neposrednem ali posrednem hlajenju z izhlapevanjem.

Zračno hlajenje v dvostopenjskih sistemih je zagotovljeno v regenerativnih, ploščnih toplotnih izmenjevalnikih ali v površinskih toplotnih izmenjevalnikih z vmesnim toplotnim nosilcem z uporabo pomožnega toka zraka - v prvi stopnji. Hlajenje zraka v adiabatnih vlažilcih - v drugi fazi. Osnovne zahteve za pretok pomožnega zraka, pa tudi za preverjanje delovanja SCR v hladni sezoni so podobne tistim, ki se uporabljajo za sheme SCR s posrednim hlajenjem z izhlapevanjem.

Klimatska naprava za hlajenje z izhlapevanjem (A/C) dosega boljše rezultate, ki z uporabo niso mogoči hladilni stroji.

Uporaba shem SCR z izhlapevalnim, posrednim in dvostopenjskim hlajenjem izhlapevanja omogoča v nekaterih primerih opustitev uporabe hladilnih strojev in umetnega mraza ter tudi znatno zmanjša obremenitev hlajenja.

Energetska učinkovitost klimatizacije se pogosto doseže z uporabo teh treh shem, kar je zelo pomembno pri načrtovanju sodobnih zgradb.

Zgodovina sistemov za hlajenje z izhlapevanjem zraka

Skozi stoletja so civilizacije na svojih ozemljih našle izvirne metode za spopadanje s toploto. Zgodnja oblika hladilnega sistema, "lovilec vetra", je bila izumljena pred več tisoč leti v Perziji (Iran). To je bil sistem vetrobranskih jaškov na strehi, ki je lovil veter, ga prenašal skozi vodo in vpihoval ohlajen zrak v notranjih prostorih... Omeniti velja, da so številne od teh stavb imele tudi dvorišča z velikimi zalogami vode, zato, če ni bilo vetra, je posledica naravni proces izhlapevanje vode vroč zrak dvignila navzgor, izhlapela vodo na dvorišču, nakar je že ohlajen zrak šel skozi stavbo. Iran je danes "lovilce vetra" zamenjal z evaporativnimi hladilniki in jih široko uporablja, iranski trg pa zaradi suhega podnebja dosega 150 tisoč uparjalnikov letno.

V Združenih državah je bil izhlapevalni hladilnik v 20. stoletju predmet številnih patentov. Mnogi od njih so od leta 1906 predlagali uporabo lesnih ostružkov kot distančnika, ki prenaša veliko količino vode v stiku s premikajočim se zrakom in podpira intenzivno izhlapevanje. Standardna zasnova iz patenta iz leta 1945 vključuje rezervoar za vodo (običajno opremljen s plovcem za nastavitev nivoja), črpalko za kroženje vode skozi tesnila iz lesni ostružki in ventilator za dovajanje zraka skozi distančnike v bivalne prostore. Ta zasnova in materiali ostajajo temelj tehnologije izhlapevalnega hladilnika na jugozahodu Združenih držav. V tej regiji se dodatno uporabljajo za povečanje vlažnosti.

Hlajenje z izhlapevanjem je bilo običajno v letalskih motorjih v tridesetih letih prejšnjega stoletja, kot je motor za zračno ladjo Beardmore Tornado. Ta sistem je bil uporabljen za zmanjšanje ali odpravo radiatorja, ki bi sicer ustvaril veliko aerodinamični upor... Na nekaterih vozilih so za hlajenje notranjosti nameščene zunanje naprave za hlajenje z izhlapevanjem. Pogosto so jih prodajali kot dodatna oprema. Uporaba naprav za hlajenje izhlapevanja v avtomobilih se je nadaljevala, dokler ni postala zelo razširjena klimatska naprava s parno kompresijo.

Načelo hlajenja z izhlapevanjem se razlikuje od tistega, na katerem delujejo parni kompresijski hladilniki, čeprav zahtevajo tudi izhlapevanje (izhlapevanje je del sistema). V ciklu parne kompresije, potem ko hladilno sredstvo izhlapi v tuljavi uparjalnika, se hladilni plin stisne in ohladi ter kondenzira pod tlakom v tekoče stanje. V nasprotju s tem ciklom voda v izhlapevalnem hladilniku izhlapi le enkrat. Izhlapena voda v hladilni napravi se z ohlajenim zrakom odvaja v prostor. V hladilnem stolpu izhlapeno vodo odnaša zračni tok.

1. Bogoslovsky V.N., Kokorin O. Ya., Petrov L.V. Klimatska naprava in hlajenje. - M .: Stroyizdat, 1985.367 str.
2. Barkalov B.V., Karpis E.E. Klimatske naprave v industrijskih, javnih in stanovanjskih stavbah. - M .: Stroyizdat, 1982.312 str.
3. Koroleva N.A., Tarabanov M.G., Kopyshkov A.V. Energetsko učinkoviti sistemi prezračevanje in klimatizacija velikih nakupovalni center// AVOK, 2013. №1. S. 24-29.
4. Khomutsky Yu.N. Uporaba adiabatnega vlaženja za hlajenje zraka // Climate World, 2012. №73. S. 104-112.
5. P.V. Učastkin Prezračevanje, klimatizacija in ogrevanje v podjetjih lahke industrije: Učbenik. priročnik. za univerze. - M .: Lahka industrija, 1980.343 str.
6. Khomutsky Yu.N. Izračun sistema indirektnega hlajenja z izhlapevanjem // Climate World, 2012. №71. S. 174-182.
7. Tarabanov M.G. Indirektno hlajenje dovodnega zraka z izhlapevanjem v SCR z zapirali // AVOK, 2009. št. S. 20–32.
8. Kokorin O. Ya. Sodobni sistemi klima. - M .: Fizmatlit, 2003.272 str.

Sovjetska zveza

socialistično

republike

Državni odbor

ZSSR za izume in odkritja (53) UDK 629.113 .06.628.83 (088.8) (72) Avtorji

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

Inštitut za gradbeništvo v Odesi (71) Kandidat (54) KLIMATSKE KLIMATIZACIJE DVOSTOPENJSKI UPARILNIK

HLADNO (DENIA ZA VOZILO

Izum se nanaša na področje transportnega inženiringa in se lahko uporablja za klimatizacijo v vozilih.

Poznane klimatske naprave za vozila, ki vsebujejo izparilno šobo z zračno režo z zračnimi in vodnimi kanali, ki sta med seboj ločeni s stenami mikroporoznih plošč, medtem ko je spodnji del šobe potopljen v pladenj s tekočino (1)

Pomanjkljivost te klimatske naprave je nizka učinkovitost hlajenja zraka.

Najbližje tehnično rešitev k izumu je dvostopenjska klimatska naprava z izhlapevanjem za vozilo ki vsebuje izmenjevalnik toplote, pladenj s tekočino, v katerega je potopljena šoba, komoro za hlajenje tekočine, ki vstopa v toplotni izmenjevalnik, z elementi za dodatno hlajenje tekočine in kanalom za dovod zraka v komoro zunanje okolje, ki se zoži proti vhodu v komoro (2

V tem kompresorju so elementi za dodatno hlajenje zraka izdelani v obliki šob.

Vendar pa je tudi učinkovitost hlajenja v tem kompresorju nezadostna, saj je meja hlajenja zraka v tem primeru temperatura mokrega pretoka pomožnega zraka v koritu.

10 poleg tega je znana klimatska naprava strukturno zapletena in vsebuje dvojne enote (dve črpalki, dva rezervoarja).

Namen izuma je povečati stopnjo učinkovitosti hlajenja in kompaktnost naprave.

Cilj je dosežen z dejstvom, da so v predlagani klimatski napravi elementi za dodatno hlajenje izdelani v obliki pregrade za izmenjavo toplote, ki je nameščena navpično in pritrjena na eno od sten komore s tvorbo reže med njo in komoro. nasprotna stena komore in

25 je na strani ene od površin predelne stene rezervoar s tekočino, ki teče po omenjeni površini predelne stene, v tem primeru sta komora in paleta izdelani v enem kosu.

Embalaža je izdelana v obliki bloka kapilarno-poroznega materiala.

sl. 1 prikazuje diagram vezja klimatska naprava, na sl. 2 območje A-A na sl. 1.

Klimatska naprava je sestavljena iz dveh stopenj zračnega hlajenja: prva stopnja je hlajenje zraka v toplotnem izmenjevalniku 1, druga stopnja - njegovo hlajenje v šobi 2, ki je izdelana v obliki bloka kapilarno-poroznega materiala.

Pred toplotnim izmenjevalnikom je nameščen ventilator 3, ki ga poganja elektromotor 4 °. Za kroženje vode v toplotnem izmenjevalniku soosno z elektromotorjem je nameščena vodna črpalka 5, ki dovaja vodo po cevovodih 6 in 7 iz komore 8. v rezervoar 9 s tekočino. Toplotni izmenjevalec 1 je nameščen na paleti 10, ki je izdelana v enem kosu s komoro

8. Kanal meji na toplotni izmenjevalnik

11 za dovod zraka ee zunanjega okolja, medtem ko je kanal izdelan plosko zožen proti vstopu 12 zračne votline

13 komor 8. V notranjosti komore so elementi za dodatno zračno hlajenje. Izdelane so v obliki toplotne izmenjevalne pregrade 14, ki je nameščena navpično in pritrjena na steno 15 komore, nasproti stene 16, glede na katero se pregrada nahaja z režo. Pregrada deli komoro na dve komunikacijski votline 17 in 18.

V komori je predvideno okno 19, v katerem je nameščen ločevalnik kapljic 20, na zbiralniku pa je narejena odprtina 21. tok L

V zvezi z zasnovo kanala 11, ki se zoži proti vhodu 12! votline 13 se pretok poveča, zunanji zrak pa se vsesa v režo, ki je nastala med omenjenim kanalom in vstopno odprtino, s čimer se poveča masa pomožnega toka. Ta tok vstopi v votlino 17. Nato ta zračni tok, mimo predelne stene 14, vstopi v votlino 18 komore, kjer se premika v nasprotni smeri od gibanja v votlini 17. V votlini 17 proti gibanju zračnega toka vzdolž predelne stene teče film 22 tekočine - vode iz rezervoarja 9.

Ko pride tok zraka in vode v stik zaradi učinka izhlapevanja, se toplota iz votline 17 prenese skozi pregrado 14 na film 22 vode, kar prispeva k njenemu dodatnemu izhlapevanju. Po tem v votlino 18 vstopi tok zraka z nižjo temperaturo. To pa vodi do še večjega znižanja temperature pregrade 14, kar povzroči dodatno hlajenje zračnega toka v votlini 17. Zato se bo temperatura zračnega toka po obhodu pregrade in udarcu ponovno znižala. votlino

18. Teoretično se bo proces hlajenja nadaljeval, dokler njegova gonilna sila ni enaka nič. V v tem primeru gonilna sila proces hlajenja izhlapevanja je psihometrična razlika v -temperaturah zračnega toka po obračanju glede na predelno steno in stiku z vodnim filmom v votlini 18. Ker je zračni tok predhodno ohlajen v votlini 17 s konstantno vsebnosti vlage psihrometrična temperaturna razlika zračnega toka v votlini 18 teži k ničli, ko se približuje točki rosišča. Zato je meja vodnega hlajenja tukaj temperatura rosišča zunanjega zraka. Toplota iz vode vstopi v zračni tok v votlini 18, medtem ko se zrak segreje, vlaži in se skozi okno 19 in ločevalnik kapljic 20 izpusti v ozračje.

Tako je v komori 8 organizirano prototočno gibanje medija, ki izmenjuje toploto, ločilna toplotno izmenjevalna pregrada pa omogoča posredno predhlajenje zračnega toka, ki se dovaja za hladilno vodo zaradi procesa izhlapevanja vode. Celo s paleto , nato se od tam prečrpa v toplotni izmenjevalnik 1 in se zaradi intrakapilarnih sil porabi tudi za omočenje šobe.

Tako glavni zračni tok L., ki se je predhodno ohladil brez spremembe vsebnosti vlage v toplotnem izmenjevalniku 1, vstopi v embalažo 2 za nadaljnje hlajenje, ne da bi spremenil svojo toplotno vsebnost. Nadalje, glavni tok zraka skozi odprtino v paleti

59 da se ohladi, hkrati pa ohlaja particijo. Vstop v votlino

V 17 komorah se tudi zračni tok, ki teče okoli predelne stene, ohladi, vendar se vsebnost vlage ne spremeni. Zahtevaj

1. Dvostopenjska klimatska naprava z izhlapevanjem za vozilo, ki vsebuje toplotni izmenjevalnik, podcono s tekočino, v katero je potopljena šoba, komoro za hlajenje tekočine, ki vstopa v toplotni izmenjevalnik, z elementi za dodatno hlajenje tekočina in kanal za dovajanje zraka iz zunanjega okolja v komoro, ki se zoži v smeri do vstopa v kamero, od toplote. dejstvo, da so za povečanje stopnje učinkovitosti hlajenja in kompaktnosti kompresorja elementi za dodatno hlajenje zraka izdelani v obliki pregrade za izmenjavo toplote, ki je nameščena navpično in pritrjena na eno od sten komore s tvorbo reže med njo in nasprotno steno komore, s strani ene od na površinah predelne stene pa je rezervoar s tekočino, ki teče po omenjeni površini predelne stene, medtem ko sta komora in paleta naredil en kos.

V sodobni klimatski tehnologiji se veliko pozornosti namenja energetski učinkovitosti opreme. To pojasnjuje nedavno povečano zanimanje za sisteme hlajenja z izhlapevanjem vode, ki temeljijo na posredno-hlapnih izmenjevalnikih toplote (indirektno-hladilni sistemi). Sistemi za hlajenje z izhlapevanjem so lahko učinkovita rešitev za številne regije naše države, za podnebje katerih je značilna razmeroma nizka zračna vlažnost. Voda kot hladilno sredstvo je edinstvena – ima visoko toplotno kapaciteto in latentno toploto izhlapevanja, je neškodljiva in dostopna. Poleg tega je voda dobro raziskana, kar omogoča natančno napovedovanje njenega obnašanja v različnih tehničnih sistemih.

Značilnosti hladilnih sistemov z indirektnimi hlapnimi izmenjevalniki toplote

V indirektnih sistemih izhlapevanja se zrak lahko ohladi do točke "3" (slika 1). Postopek na diagramu v tem primeru poteka navpično navzdol po liniji konstantne vsebnosti vlage. Posledično je nastala temperatura nižja, vsebnost vlage v zraku pa se ne poveča (ostane konstantna).

Poleg tega imajo sistemi za izhlapevanje vode naslednje pozitivne lastnosti:

• Možnost skupne proizvodnje ohlajenega zraka in hladne vode.
• Nizka poraba energije. Glavni porabniki električne energije so ventilatorji in vodne črpalke.
• Visoka zanesljivost zaradi odsotnosti zapletenih strojev in uporabe neagresivnega delovnega medija - vode.
• Prijaznost do okolja: nizka raven hrupa in vibracij, neagresivna delovna tekočina, nizka nevarnost za okolje industrijska proizvodnja sistemi zaradi nizke zahtevnosti izdelave.
• Preprostost strukturna zmogljivost in relativno nizki stroški, povezani z odsotnostjo strogih zahtev za tesnost sistema in njegovih posameznih enot, odsotnostjo zapletenih in dragi avtomobili (kompresorji za hlajenje), nizki nadtlaki v ciklu, nizka poraba kovin in možnost široke uporabe plastike.

Hladilni sistemi, ki uporabljajo učinek absorpcije toplote z izhlapevanjem vode, so poznani že zelo dolgo. Vendar pa trenutno sistemi za hlajenje z izhlapevanjem vode niso dovolj razširjeni. Skoraj celotna niša industrijskih in gospodinjskih hladilnih sistemov na področju zmernih temperatur je zapolnjena s kompresijskimi sistemi freona.

To stanje je očitno povezano s težavami delovanja sistemov za izhlapevanje vode pri negativnih temperaturah in njihovo neprimernostjo za delovanje pri visoki relativni vlažnosti zunanjega zraka. Prav tako je vplivalo na dejstvo, da so glavne naprave takšnih sistemov (hladilni stolpi, toplotni izmenjevalniki), ki so bile uporabljene prej, imele velike dimenzije, težo in druge pomanjkljivosti, povezane z delom v pogojih visoke vlažnosti. Poleg tega so potrebovali sistem za čiščenje vode.

Vendar pa so danes, zahvaljujoč tehničnemu napredku, zelo učinkoviti in kompaktni hladilni stolpi postali razširjeni, ki lahko ohlajajo vodo na temperature, ki se razlikujejo le od 0,8 ... 1,0 ° C od temperature mokrega zračnega toka, ki vstopa v hladilni stolp.

Tu je treba posebej izpostaviti hladilne stolpe podjetij. Muntes in SRH-Lauer... Tako majhna temperaturna razlika je bila dosežena predvsem zaradi izvirni dizajn pakiranje hladilnega stolpa edinstvene lastnosti- dobra omočljivost, uporabnost, kompaktnost.

Opis sistema indirektnega hlajenja z izhlapevanjem

Po toplotnem izmenjevalniku je glavni zračni tok razdeljen na dva: pomožni in delovni, usmerjen k potrošniku.

Pomožni tok ima hkrati vlogo tako hladilnega kot ohlajenega toka – za toplotnim izmenjevalnikom se usmeri nazaj proti glavnemu toku (slika 2).

V tem primeru se voda dovaja v kanale pomožnega toka. Pomen oskrbe z vodo je "upočasniti" dvig temperature zraka zaradi njegovega vzporednega vlaženja: kot veste, lahko eno in isto spremembo toplotne energije dosežemo tako s spreminjanjem samo temperature kot s spreminjanjem temperature in vlažnost hkrati. Ko se pomožni tok navlaži, se torej doseže enaka izmenjava toplote z manjšo spremembo temperature.

Pri posrednih izhlapevalnih toplotnih izmenjevalnikih druge vrste (slika 3) pomožni tok ni usmerjen v toplotni izmenjevalnik, temveč v hladilni stolp, kjer hladi vodo, ki kroži skozi posredni izhlapevalni izmenjevalnik toplote: voda se v njem segreva zaradi na glavni tok in se zaradi pomožnega toka ohladi v hladilnem stolpu. Gibanje vode vzdolž tokokroga se izvaja s pomočjo obtočne črpalke.

Izračun indirektnega hlapnega izmenjevalnika toplote

• φ OS je relativna vlažnost zunanjega zraka, %;
• t OS - temperatura zunanjega zraka, ° C;
• ∆t х - temperaturna razlika na hladnem koncu toplotnega izmenjevalnika, ° С;
• ∆t m - temperaturna razlika na toplem koncu toplotnega izmenjevalnika, ° C;
• ∆t wgr je razlika med temperaturo vode, ki izstopa iz hladilnega stolpa, in temperaturo zraka, ki se vanj dovaja po mokrem merilniku, ° С;
• ∆t min je najmanjša temperaturna razlika (temperaturna višina) med tokovi v hladilnem stolpu (∆t min.<∆t wгр), ° С;
• G p je masni pretok zraka, ki ga zahteva porabnik, kg / s;
• η in - učinkovitost ventilatorja;
• ∆P in - izguba tlaka v aparatih in ceveh sistema (potreben tlak ventilatorja), Pa.

Metodologija izračuna temelji na naslednjih predpostavkah:

• Predpostavlja se, da so procesi prenosa toplote in mase ravnotežni,
• V vseh delih sistema ni zunanjih toplotnih dotokov,
• Zračni tlak v sistemu je enak atmosferskemu (lokalne spremembe zračnega tlaka zaradi njegovega vbrizgavanja z ventilatorjem ali prehoda skozi aerodinamični upor so zanemarljive, kar omogoča uporabo Id diagrama vlažnega zraka za atmosferski tlak v celotnem izračunu sistema).

Postopek inženirskega izračuna obravnavanega sistema je naslednji (slika 4):

1. Po diagramu I d ali s programom za izračun vlažnega zraka se določijo dodatni parametri zunanjega zraka (točka "0" na sl. 4): specifična entalpija zraka i 0, J/kg in vsebnost vlage d 0, kg / kg.
2. Prirast specifične entalpije zraka v ventilatorju (J/kg) je odvisen od vrste ventilatorja. Če motor ventilatorja ne piha (hladi) glavni zračni tok, potem:

Če vezje uporablja kanalski ventilator (ko je električni motor ohlajen z glavnim zračnim tokom), potem:

kje:
η dv - učinkovitost elektromotorja;
ρ 0 - gostota zraka na vstopu v ventilator, kg / m 3

kje:
B 0 - zračni tlak okolja, Pa;
R in - plinska konstanta zraka, enaka 287 J / (kg.K).

3. Specifična entalpija zraka za ventilatorjem (točka "1"), J / kg.

i 1 = i 0 + ∆i in; (3)

Ker proces "0-1" poteka pri konstantni vsebnosti vlage (d 1 = d 0 = const), potem z znanimi φ 0, t 0, i 0, i 1 določimo temperaturo zraka t1 po ventilatorju (točka "1").

4. Točka rosišča zunanjega zraka t rosa, °C, je določena z znanim φ 0, t 0.

5. Psikrometrična razlika v temperaturah zraka glavnega toka na izhodu iz toplotnega izmenjevalnika (točka "2") ∆t 2-4, ° С

∆t 2-4 = ∆t x + ∆t wgr; (4)

kje:
∆t х se dodeli glede na specifične obratovalne pogoje v območju ~ (0,5 ... 5,0), ° С. Upoštevati je treba, da bodo majhne vrednosti ∆t x povzročile relativno velike dimenzije toplotnega izmenjevalnika. Za zagotovitev nizkih vrednosti ∆t x je potrebno uporabiti visoko učinkovite površine za prenos toplote;

∆t wgr je izbran v območju (0,8 ... 3,0), ° С; manjše vrednosti ∆t wgr je treba vzeti, če je potrebno doseči najnižjo možno temperaturo hladne vode v hladilnem stolpu.

6. Predpostavljamo, da proces vlaženja pomožnega toka zraka v hladilnem stolpu iz stanja "2-4" z zadostno natančnostjo za inženirske izračune poteka po črti i 2 = i 4 = const.

V tem primeru, če poznamo vrednost ∆t 2-4, določimo temperature t 2 in t 4, točki "2" oziroma "4", ° C. Za to poiščemo takšno črto i = const, tako da med točko "2" in točko "4" najdemo temperaturno razliko ∆t 2-4. Točka "2" je na presečišču črt i 2 = i 4 = const in konstantne vsebnosti vlage d 2 = d 1 = d OS. Točka "4" je na presečišču premice i 2 = i 4 = const in krivulje φ 4 = 100 % relativne vlažnosti.

Tako s pomočjo danih diagramov določimo preostale parametre na točkah "2" in "4".

7. Določite t 1w - temperaturo vode na izhodu iz hladilnega stolpa, na točki "1w", ° С. Pri izračunih lahko zanemarimo ogrevanje vode v črpalki, zato bo imela voda na vstopu v toplotni izmenjevalnik (točka "1w") enako temperaturo t 1w

t 1w = t 4 + .∆t wgr; (5)

8.t 2w - temperatura vode za toplotnim izmenjevalnikom na vhodu v hladilni stolp (točka "2w"), ° С

t 2w = t 1 - .∆t m; (6)

9. Temperaturo zraka, ki se izpusti iz hladilnega stolpa v okolje (točka "5") t 5 določimo z grafično analitično metodo z uporabo id diagrama za izračun uporabljenega id diagrama). Navedena metoda je naslednja (slika 5):

• točka "1w", ki označuje stanje vode na vstopu v indirektni izhlapevalni izmenjevalnik toplote, z vrednostjo specifične entalpije točke "4" je postavljena na izotermo t 1w, odmaknjeno od izoterme t 4 na razdalji ∆t wgr.
• Od točke "1w" vzdolž izentalpe odložimo odsek "1w - p", tako da je t p = t 1w - ∆t min.
• Ker vemo, da proces segrevanja zraka v hladilnem stolpu poteka po φ = const = 100 %, zgradimo iz točke "p" tangento na φ pr = 1 in dobimo točko stika "k".
• Od stične točke "k" vzdolž izentalpa (adiabat, i = const) odložimo odsek "k - n" tako, da je t n = t k + ∆t min. Tako je zagotovljena (dodeljena) minimalna temperaturna razlika med ohlajeno vodo in zrakom pomožnega toka v hladilnem stolpu. Ta temperaturna razlika zagotavlja, da bo hladilni stolp deloval, kot je načrtovano.
• Nariši premo črto od točke "1w" skozi točko "n" do presečišča s premo črto t = const = t 2w. Dobimo točko "2w".
• Od točke "2w" potegnite ravno črto i = const do presečišča s φ pr = const = 100%. Dobimo točko "5", ki označuje stanje zraka na izhodu iz hladilnega stolpa.
• S pomočjo diagrama določimo želeno temperaturo t5 in ostale parametre točke "5".

10. Sestavimo sistem enačb, da najdemo neznane masne pretoke zraka in vode. Toplotna obremenitev hladilnega stolpa s pretokom pomožnega zraka, W:

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

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

kje:
С pw - specifična toplotna zmogljivost vode, J / (kg.K).

Toplotna obremenitev toplotnega izmenjevalnika z glavnim zračnim tokom, W:

Q mo = G o (i 1 - i 2); (9)

Toplotna obremenitev toplotnega izmenjevalnika s pretokom vode, W:

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

Materialna bilanca glede na pretok zraka:

G o = G in + G p; (11)

Toplotna bilanca hladilnega stolpa:

Q gr = Q wgr; (12)

Toplotna bilanca toplotnega izmenjevalnika kot celote (količina toplote, ki jo prenese vsak od tokov, je enaka):

Q wmo = Q mo; (13)

Kombinirana toplotna bilanca hladilnega stolpa in toplotnega izmenjevalnika z vodo:

Q wgr = Q wmo; (14)

11. Če skupaj rešimo enačbe od (7) do (14), dobimo naslednje odvisnosti:
masni pretok zraka za pomožni pretok, kg / s:

masni pretok zraka za glavni zračni tok, kg / s:

G o = G p; (16)

Masni pretok vode skozi hladilni stolp glede na glavni pretok, kg / s:

12. Količina vode, potrebna za sestavo vodnega kroga hladilnega stolpa, kg/s:

G wn = (d 5 -d 2) G in; (18)

13. Poraba energije v ciklu je določena z močjo, porabljeno za pogon ventilatorja, W:

N in = G o ∆i in; (19)

Tako so bili najdeni vsi parametri, potrebni za strukturne izračune elementov sistema posrednega hlajenja z izhlapevanjem zraka.

Upoštevajte, da se delovni tok ohlajenega zraka, ki se dovaja potrošniku (točka "2"), lahko dodatno ohladi, na primer z adiabatnim vlaženjem ali na kakršen koli drug način. Kot primer, sl. 4 označuje točko "3 *", ki ustreza adiabatnemu vlaženju. V tem primeru točki "3 *" in "4" sovpadata (slika 4).

Praktični vidiki sistemov indirektnega hlajenja z izhlapevanjem

Če primerjamo hlajenje z adiabatsko in posredno evaporativno metodo, je iz I d-diagrama razvidno, da je v prvem primeru zrak s temperaturo 28 ° C in relativno vlažnostjo 45 % mogoče ohladiti na 19,5 ° C, medtem ko v drugem primeru - do 15 ° C (slika 6).

"Psevdoposredno" izhlapevanje

Kot je bilo omenjeno zgoraj, sistem posrednega hlajenja z izhlapevanjem doseže nižjo temperaturo kot tradicionalni sistem adiabatnega vlaženja zraka. Pomembno je tudi poudariti, da se vsebnost vlage v želenem zraku ne spreminja. Tovrstne prednosti v primerjavi z adiabatnim vlaženjem je mogoče doseči z uvedbo pomožnega zračnega toka.

Trenutno je malo praktičnih uporab sistema indirektnega hlajenja z izhlapevanjem. Pojavile pa so se naprave podobnega, a nekoliko drugačnega principa delovanja: toplotni izmenjevalniki zrak-zrak z adiabatskim vlaženjem zunanjega zraka (sistemi "psevdoposrednega" izhlapevanja, kjer drugi tok v toplotnem izmenjevalniku ni nekaj vlažen del glavnega toka, vendar drug, popolnoma neodvisen krog).

Takšne naprave se uporabljajo v sistemih z veliko količino recirkulacijskega zraka, ki potrebuje hlajenje: v klimatskih sistemih za vlake, dvoranah za različne namene, podatkovnih centrih in drugih objektih.

Namen njihove izvedbe je čim bolj zmanjšati trajanje delovanja energetsko intenzivne kompresorske hladilne opreme. Namesto tega se za zunanje temperature do 25 °C (in včasih tudi višje) uporablja toplotni izmenjevalnik zrak-zrak, v katerem se recirkulacijski zrak v prostoru hladi z zunanjim zrakom.

Za učinkovitejše delovanje naprave je zunanji zrak predhodno navlažen. V kompleksnejših sistemih se vlaženje izvaja tudi v procesu toplotne izmenjave (vbrizgavanje vode v kanale toplotnega izmenjevalnika), kar dodatno poveča njegov izkoristek.

Zahvaljujoč uporabi tovrstnih rešitev se trenutna poraba energije klimatskega sistema zmanjša do 80%. Skupna letna poraba energije je odvisna od podnebnega območja delovanja sistema, v povprečju se zmanjša za 30-60%.

Jurij Khomutsky, tehnični urednik revije "Climate World"

Članek uporablja metodologijo Moskovske državne tehnične univerze. N.E.Bauman za izračun indirektnega izhlapevalnega hladilnega sistema.