Виды аппаратов контактного типа

Для тепловлажностной обработки воздуха водой в технике кондиционирования применяют различные аппараты контактного типа, отличающиеся друг от друга методами образования развитой поверхности контакта между воздухом и водой: форсуночные камеры, в которых развитая поверхность контакта воздуха с водой образуется дроблением воды на капли с помощью механических распылителей воды (обычно форсунок); проходящий через такие камеры воздух взаимодействует с поверхностью многочисленных капель, вылетающих из форсунок; аппараты с орошаемой насадкой, в которых поверхностью взаимодействия воздуха и воды служит поверхность движущейся по стенкам каналов пленки воды, которую омывают струйки воздуха, проходящего через каналы орошаемого водой слоя пористого материала; пенные аппараты, в которых создается водовоздушная эмульсия или пена вследствие пропуска под давлением через слой воды потока воздуха; поверхностью взаимодействия воздуха с водой в этом случае является поверхность, которую приобретает вода, находящаяся в совместном движении с раздробленным потоком воздуха; пленочные камеры, в которых поверхность контакта воздуха с водой образуется пленкой воды, стекающей по пластинам, расположенным в камере вертикально; воздух проходит между пластинами горизонтально. Если парциальное давление водяного пара в воздухе за пределами пограничного слоя больше парциального давления насыщенного водяного пара в слое воздуха непосредственно на поверхности воды, то водяной пар будет поступать из потока воздуха к слою воздуха на поверхности воды, так как в этом слое водяной пар находится в насыщенном состоянии, он будет конденсироваться на поверхности воды, а влагосодержание потока воздуха будет уменьшаться. Если парциальное давление водяного пара в потоке воздуха меньше парциального давления насыщенного водяного пара в слое воздуха непосредственно на поверхности воды, то водяной пар будет переходить из этого слоя воздуха через пограничный слой в поток воздуха, увеличивая его влагосодержание. Компенсация убыли водяного пара из слоя воздуха, примыкающего к поверхности воды, будет происходить за счет испарения воды. Таким образом, в результате влагообмена может уменьшаться влагосодержание потока воздуха (осушка воздуха) или увеличиваться влагосодержание (увлажнение воздуха). Аппараты контактного типа обладают рядом достоинств, которые обеспечили им широкое использование в технике кондиционирования воздуха. К числу достоинств этих аппаратов относятся: возможность осуществлять в них самые различные процессы тепловлажностной обработки воздуха водой (охлаждение с осушкой воздуха, охлаждение с увлажнением, увлажнение при постоянной энтальпии, нагрев с увлажнением и др.); тепловлажностная обработка воздуха сопровождается очисткой его от пыли и бактерий, а также некоторых газов, которые растворяются в воде; при взаимодействии воздуха с водой происходит некоторая ионизация воздуха в результате образования легких отрицательных ионов вследствие баллоэлектрического эффекта.

Устройство поверхностных теплообменных аппаратов

Поверхностными теплообменными аппаратами называются такие устройства, в которых температурно-влажностное состояние воздуха изменяется в результате взаимодействия его с твердой поверхностью, имеющей температуру, отличающуюся от температуры воздуха. Если температура теплообменной поверхности выше, чем температура воздуха, то воздух нагревается. Теплообменный аппарат в этом случае называется воздухонагревателем. Если температура поверхности ниже температуры воздуха, то воздух охлаждается, а теплообменный аппарат называется воздухоохладителем. Поверхностный теплообменный аппарат состоит из теплообменной поверхности, образованной пучком гладких или оребренных трубок, трубных решеток и боковых стенок, образующих корпус теплообменника. Посредством фланцев корпус присоединяется к воздуховодам или к смежным секциям системы. Внутри трубок, образующих теплообменную поверхность, проходит тепло- или холодоноситель или располагается электрический нагревательный элемент. Наружную поверхность трубок омывает обрабатываемый воздух. В отличие от аппаратов контактного типа в поверхностных теплообменниках непосредственно взаимодействие между воздухом и тепло- или холодносителем отсутствует. Теплообмен между ними происходит через разделяющую их стенку трубы. По форме теплообменной поверхности, с которой соприкасается воздух, поверхностные теплообменные аппараты подразделяют на гладкотрубные и ребристые. Гладкотрубные поверхностные теплообменники в системах вентиляции и кондиционирования воздуха в настоящее время не применяют, так как они имеют малоразвитую поверхность контакта с воздухом. Развитие этой поверхности в гладкотрубных теплообменниках возможно только за счет увеличения числа труб и их длины, что приводит к увеличению габаритных размеров и массы теплообменного аппарата. Теплообменную поверхность современных аппаратов выполняют из оребренных трубок. Увеличением поверхности контакта с воздухом за счет оребрения достигается некоторое сближение возможностей по теплообмену на внешней, омываемой воздухом, и внутренней, омываемой тепло- или холодоносителем, поверхности труб. В современных ребристых поверхностных теплообменниках 90-95 % теплообмена совершается на ребрах и только 5-10 % — на поверхности трубок в просветах между ребрами. Трубы, образующие теплообменную поверхность, могут быть изготовлены из стали, алюминия, меди, латуни, мельхиора. Сечение труб обычно круглой формы, иногда овальной или лепестковой. Расположение ребер на трубе поперечное или спиральное. Спиральное оребрение выполняют накатным или навивным. Поперечные ребра насаживают на одну или несколько трубок. Для создания плотного контакта между трубками и ребрами, а также для предохранения от коррозии пакеты труб с насаженными или навитыми на них ребрами подвергают цинкованию, либо производят их лужение, либо применяют другие способы, обеспечивающие надежный контакт поверхности труб и ребра. Относительно потока воздуха оребренные трубки в теплообменнике размещают в коридорном, шахматном или смешанном порядке. Взаимное движение воздуха и тепло- и холодоносителей в теплообменном аппарате может осуществляться по перекрестной, перекрестно-прямоточной, перекрестно-противоточной, многократно перекрестной схемам. В теплообменных аппаратах с внутренним источником энергии применяют не два, как обычно, а один теплоноситель — воздух, который отводит теплоту, выделенную в самом аппарате; примерами таких аппаратов являются электронагреватели.