Задача №17

В системе кондиционирования общественного здания воздух окружающей среды с температурой t_н = - 9С и относительной влажностью ϕ_н = 45% поступает в камеру смешения, где смешивается с частью вытяжного воздуха. Пройдя термовлажностную обработку в центральном кондиционере 2, воздух поступает в обслуживаемое помещение 3 с параметрами t₂ = 22 С и ϕ₂ = 51%. Температуру и относительную влажность воздуха на выходе из цеха принять соответственно равными t₃ = 28 С и ϕ₃ = 48%. Расход приточного воздуха считать равным G₀ = 15,46 кг/с. Степень рециркуляции α_р = 0,53.

Постройте процесс термовлажностной обработки воздуха в системе кондиционирования в h,d - диаграмме. Определите, какую тепловую мощность можно сэкономить при применении рециркуляции в схеме кондиционирования воздуха по сравнению с прямоточной схемой.

Решение

Для решения задачи используем графо-аналитический метод с применением h-d диаграммы.

1. Наносим на диаграмму точки 1,2 и 3, соответствующие параметрам наружного, приточного и вытяжного воздуха. Положение этих точек определяется по пересечению соответствующих изотерм и линий постоянной относительной влажности. По диаграмме находим энтальпии Н₁= 8,5кДж/кг с.в., Н₂= 39кДж/кг с.в, Н₃= 49кДж/кг с.в., влагосодержания d₁= 0,7г/кг с.в., d₂= 7,5г/кг с.в., d₃= 10,3г/кг с.в.

2. Наносим на диаграмму точку «О» - конечную точку процесса адиабатного увлажнения воздуха в камере орошения. Положение точки «О» определяется пересечением линии постоянного влагосодержания d₂ и линии относительной влажности, соответствующей 95%.

Задача разбивается на два этапа: построение процессов влажного воздуха для системы с рециркуляцией и прямоточной системы.

Энтальпию и влагосодержание воздуха после камеры орошения определяем по диаграмме: Н_о=32 кДж/кг с.в., d_о=7,9 г/кг с.в.

3. Определяем параметры воздуха после смешения двух потоков (свежего наружного с параметрами «1» и рециркулирующего с параметрами «3») Точка «С» на диаграмме находится, как точка пересечения отрезка «1-3» и изоэнтальпы Нс (или линии dс=const). Численное значение энтальпии Нс находится из уравнений теплового и материального баланса.

G₀= G₁+G₃, G1 = (1−α_р)G0 , G3 =α_рG₀

G₀Н_с= G₁Н₁+ G₃Н₃

G₀d_c= G₁d₁+ G₃d₃

В приведенных уравнениях G – массовый расход воздуха (кг/с), Н – энтальпия (кДж/кг). Энтальпия и влагосодержание перед подогревателем первой ступени согласно приведенным уравнениям баланса будут:

Н_с= αH₃ + 1−(α_р Н₁) = 0,54*49+1 - (0,54*8,5) = 24,9 кдж/кг с.в.

d_с = α₃ + (1−α_р) d₁ = 0,54*0,7+(1 - 0,54)*10,3 = 6,2 г/кг с.в.

4. Находим положение точки «П1» (параметры воздуха после подогревателя первой ступени кондиционера). Положение точки «П1» на диаграмме находится по пересечению линии dс=const и изоэнтальпы Но. Параметры воздуха после подогревателя первой ступени определяются по положению на диаграмме точки «П1», они равны t_П1=27С, Н_П1=Нс=24,9 кдж/кг с.в.

5. Для прямоточной системы положение точки «П1» находится по пересечению линий постоянной энтальпии Нс и постоянного влагосодержания d1.

6. На диаграмме в итоге нанесено следующее:

• смешение двух потоков 1-С, 3-С;

• подогрев воздуха в воздухоподогревателе 1-й ступени 1-П1 (прямоточная система) и С-П1 (система с рециркуляцией);

• адиабатное увлажнение в камере орошения П1-О;

• подогрев воздуха в воздухоподогревателе 2-й ступени О-2;

• политропный процесс нагрева и увлажнения воздуха в обслуживаемом помещении.

7. Рассчитываем энергосберегающий эффект от применения рециркуляции.

Затраты тепловой мощности в прямоточной системе:

Q_пр=(Н₀-Н₁)+(Н₂-Н₀)=Н₂-Н₁

Затраты тепловой мощности в системе с рециркуляцией воздуха:

Q_р=(Н₀-Н_с)+(Н₂-Н₀)=Н₂-Н_с

Экономия тепловой мощности:

ΔQ = Q_пр - Q_р = H_с - Н₁ = 24,9 - 8,5 = 16,4 кДж/кг с.в.

Аналитический расчет

1. Рассчитываем энтальпию влажного воздуха (параметры воздуха 1 и 3) по формуле

10,3 кДж/кг с.в., Н₃ = 49 кДж/кг с.в.

2. Рассчитываем энтальпию воздуха после смешения:

кдж/кг с.в.

3. Экономия тепловой мощности:

ΔQ = Q_пр - Q_р = H_с - Н₁ = 22,9 - 8,5 = 14,4 кДж/кг с.в.