Лекция №8

Лекция №8 Основные элементы центральных кондиционеров типа КТ и их расчет.

Центральные кондиционеры

В качестве центральных кондиционеров промышленного назначения в основном используются изготовляемые Харьковским машиностроительным заводом типа КТЦ 3 (К - кондиционер, Т - типовой, Ц - центральный, 3 - третья модернизация конструкции) и последнее время наряду с ними кондиционеры Домодедовского завода «ДоКОН». Как пример, рассмотрим кондиционерй типа КТЦ. Кондиционер рассчитан на номинальную подачу по воздуху 10; 20; 31,5; 40; 6,3; 80; 125; 160; 200 и 250 тыс. м3/ч. В соответствии с этим они обозначаются КТЦ 3-10, КТЦ 3-20 и т.д. Максимальная подача по воздуху указанных кондиционеров равняется 12,5; 25; 40; 50; 80; 100; 150; 200; 250 и 315 тыс. м3/ч соответственно.

Оборудование обычно располагается в корпусе центральных кондиционеров, которые собираются из типовых секций и камер - металлических или железобетонных. Типовые секции собираются из базовых секций с размерами: шириной 1655 м, высотой 2000 или 2500 мм. Пропускная способность каждой базовой секции составляет соответственно 30 и 40 тыс. м3/ч. Компоновки базовых секций в типовые секции с различной пропускной способностью по воздуху представлены на рис. 11.1.

Так как кондиционер работает в разные периоды года в разных режимах, то подлежат рассмотрению два периода года - теплый и холодный. Переход от теплого периода к холодному и наоборот происходит при достижении температуры наружного воздуха + 8 С.

Рис. 11.1 Базовые типовые секции На рис. 11.2. показан общий вид центрального кондиционера типа КТЦ3.

Рис. 2.3

1 – приемный утепленный клапан; 2 – промежуточная секция; 3 – сдвоенный клапан с приводом; 4 – секция первого подогрева; 5 – смесительная секция; 6

– камера орошения; 7 – секция фильтров; 8 – секция второго подогрева воздуха; 9 – подставки под секции; 10 – виброаммортизационная рама; 11 – переходная секция к вентилятору; 12 – вентиляторная установка; 13 – клапан вентилятора; 14 – воздуховод в помещение; 15 – воздуховод байпаса; 16 – проходной клапан с приводом; 17 – воздуховод рециркуляции.

На рис. 11.3 представлена полная схема кондиционера с рециркуляционной и байпасной линиями.

В теплый период года воздух, поступающий в обслуживаемые помещения, должен подвергнуться осушению (уменьшению влагосодержания d, г/кг) и охлаждению. В профильном сечении кондиционер представляем собой ряд последовательно соединенных секций.

Для того, чтобы разобраться, каким образом работает центральный кондиционер типа КТЦ3, рассмотрим полную конструктивную схему, представленную на рис. 11.3.

Рис. 11.3.

1, 8 – жалюзийные решетки; 2 – фильтр; 3 – рециркуляционный воздуховод; 4 – байпасный воздуховод; 5 – воздухоподогреватель первого

подогрева; 6 – сетка для выравнивания потока; 7 – камера орошения; 9 – форсунки; 10 – каплеотбойная сетка; 11 – воздухоподогреватель

второго подогрева; 12 – вентилятор; 13 – электродвигатель; 14 – поддон с водой; 15 – циркуляционный насос; 17 – шаровой клапан; 18 – сливная горловина.

Происходит это следующим образом (рассматривается работа кондиционера с полностью перекрытыми рециркуляционной и байпасной линиями - в прямоточном режиме).

Наружный воздух, проходя через фильтр 2, очищается от пыли и попадает в оросительную камеру 7. В летнее время воздухоподогреватель 5 отключен. В оросительной камере воздух встречается с мелко распыленной форсунками 9 охлажденной водой. Происходит тепломассообмен воздуха с капельками воды имеющих температуру меньше температуры точки росы воздуха во входе в оросительную камеру Влажность воздуха на выходе из оросительной камеры (обычно она лежит в пределах 92 – 97 %). Требуемая (расчетная) температура воды в капельках автоматически поддерживается подмешиванием к подаваемой охлажденной воде рециркуляционной из поддона изменением положения рабочего органа трехходового крана 15. Распыление воды форсунками 9 обеспечивается подачей насоса 16. Капельки воды отделяются от потока воздуха на каплеуловителе 10 и стекают в поддон

14.

Осушенный и охлажденный в оросительной камере воздух доводится до требуемой температуры и относительной влажности с помощью воздухонагревателя - доводчика 11. Воздух с такими (расчетными) параметрами называется подготовленным и вентилятором 12, который приводится во вращение электродвигателем 13, подается в обслуживаемое помещение. В помещении подготовленный воздух смешивается с воздухом внутри последнего. В результате компенсируется теплопритоки и избыточное влагосодержание в данном помещении. Таким образом, автоматически поддерживаются требуемыми санитарными нормами температура и относительная влажность

впомещении.

Вхолодный период года, как правило, используется тот же кондиционер, что и для теплого периода. Единственное конструктивное отличие - в работу включается воздухоподогреватель 5 (рис. 11.3.) первого подогрева. Другое технологическое отличие - не требуется охлажденная вода в оросительную камеру. Вода забирается из поддона 14 и циркуляционным насосом 16 подается на распыление в оросительную камеру.

Работает кондиционер следующим образом. Наружный воздух через фильтр 2 поступает на воздухоподогреватель первого нагрева 5, где нагревается до расчетной, необходимой для обеспечения процессов в оросительной камере температуры. Далее происходит тепло-, влажностная обработка воздуха в оросительной камере. Так как в зимний период год влага из наружного воздуха вымораживается (влагосодержание понижено), его следует увлажнить. Этот процесс осуществится в оросительной камере, если температура в капельках распыленной воды будет приблизительно равна температуре мокрого термометра воздуха во входе в оросительную камеру. Процесс близкий к изоэнтальпийному (адиабатическому) обеспечивается неоднократной рециркуляцией воды из поддона в объем оросительной камеры автоматически. Избыток воды в оросительной камере удаляется через сливную воронку 18, поддерживая постоянный уровень в поддоне. Остальной путь воздуха и его обработка такая же, как и в теплый период года.

Если позволяют санитарные нормы по содержанию вредных веществ в воздухе помещения, в целях экономии теплоты и холода, следует использовать, по возможности, рециркуляционную 3 и байпасную 4 линии .

Последовательно рассмотрим конструкцию базовых секций, следуя за потоком на рис. 11.3.

Фильтры для систем вентиляции и кондиционирования

Очистку подаваемого воздуха от пыли рекомендуется предусматривать в общественных зданиях (при соответствующем санитарно-гигиеническом обосновании); в производственных помещениях, когда этого требует технологический процесс и когда запыленность воздуха превышает 30 % допустимых концентраций пыли в рабочей зоне помещения.

С этой целью в приточных камерах, устанавливая до калориферов (по направлению потока воздуха), используют специальные фильтры - масляные,

бумажные, тканевые и др. Степень очистки воздуха от пыли оценивают коэффициентом эффективности очистки воздуха, %

E (c1 c2 ) / c1 100 ,

где с1, с2 - концентрация пыли в воздухе до и после очистки, мг/м3.

По эффективности очистки все фильтры делятся на три класса (табл. 11.1.). Принцип работы сухого воздушного фильтра основан в пропускании запыленного воздуха через слой фильтрующего материала, поры которого меньше размеров частиц пыли.

Масляные самоочищающиеся фильтры кондиционеров (см. таблицу 11.2) состоят из двух бесконечных непрерывно движущихся металлических сеток (фильтровальных панелей), смоченных минеральным или висциновым маслом. Сетки натянуты между двумя валами. Верхний - ведущий, приводится во вращение электродвигателем с помощью редуктора. Первая по ходу воздуха сетка движется со скоростью 16 см/м, вторая - в 2 раза медленнее.

Частицы пыли, проходя с воздухом через сетки, прилипают к ним, а затем во время прохождения через бак отводятся в воздух - около 100 Н/м2. Фильтры просты в эксплуатации, но требуют периодической смены масла в баке.

Периодичность смены в баке z, ч, масляного самоочищающегося

где - допускаемая концентрация пыли в масле, кг/л; s0 - начальная запыленность воздуха, мг/м3; - коэффициент очистки фильтра; V - полезная

емкость бака, л; V - часовой, расход воздуха через фильтр, м3/ч. Коэффициент очистки фильтров

1 (s / s0 ),

где s0 и s - концентрация пыли до и после фильтра, мг/м3. Из выражения следует

ss0 (1 ).

Вустановках кондиционирования воздуха последний после очистки

должен иметь s 0,25мг/м3 .

Необходимая площадь фасадного сечения фильтра для прохода воздуха,

м2,

Fф V / ,

где V - часовой проход воздуха, м3/ч.; - удельная нагрузка фильтрующей поверхности фильтра, м3 /(м2 с) .

Последнее время для кондиционеров масляные фильтры начинают заменять воздушными, сухими (фильтры типов ФРУ и ФР-2). На рис. 11.4 показан фильтр ФР-2, состоящий из каркаса (корпуса) и неподвижной решетки, на которую укладывается вручную в виде глубоких складок чистый фильтрующий материал из синтетических волокон.

Рис.11.4.

1 – каркас; 2 – прижимы; 3 – катушки; 4 – электропривод; 5 – толкатель; 6 – подставка; 7 – опорная решетка; 8 – фильтрующий материал.

Этот материал после напыления сматывается в рулон на катушку с по - мощью электропривода. Начальное сопротивление фильтра по воздуху

составляет 60 Н/м2, предельное 300 Н/м2. После очистки фильтрующий материал может быть использован вновь.

Рулонные фильтры предназначены для очистки воздуха от пыли в условиях среднегодовой запыленности воздуха до 1 мг/м3 и кратковременной запыленности - до 10 мг/м3.

Секции подогрева КТЦ 3

Нагревание воздуха в центральных кондиционерах осуществляется посредством ребристо-трубных воздухонагревателей, состоящих из одного или нескольких однометровых, полутораметровых и двухметровых по высоте базовых теплообменников (рис. 11.5).

Рис. 11.5.Базовые теплообменники В однометровом теплообменнике 4 хода воды, в полутораметровом – 6

ходов, в двухметровом – 8. По ходу воздуха могут быть выполнены один или два ряда трубок.

Теплоносителем служит горячая вода, протекающая внутри труб. Базовые теплообменники изготовлены из биметаллических оребренных трубок (стальные трубки с накатными алюминиевыми ребрами), обеспечивающими многоходовое движение воды.

На рис. 11.6 приведена секция подогрева с обводным каналом и однорядным базовым теплообменником.

Рис. 11.6. Секция подогрева с обводным каналом.

1 –каркас секции; 2 – нагревательный элемент; 3 – обводной канал; 4 – крышка; 5 – перегородка; 6 – трубная решетка.

Выбор типоразмера секции производят в соответствии с рассчитанным расходом воздуха, необходимого для проветривания помещения.

Выбор и расчет воздухоподогревателей

В процессе расчета одноступенчатой камеры орошения используются понятия коэффициент орошения воздуха В, кг воды/кг воздуха и коэффициент эффективности теплообмена Е (величина безразмерная). Они находятся из расчета теплового баланса камеры орошения при отсутствии потерь теплоты в окружающую среду и анализа процессов в камере.

Тепловой баланс выглядит следующим образом

Gвозд – количество воздуха, проходящего через камеру орошения, кг/с; Gводы – количество воды, подаваемого в камеру орошения, кг/с;

i1 и i2 – начальная и конечная энтальпии обрабатываемого воздуха, кДж/кг;

tв.к и tв.н – конечная и начальная температура воды, С.

В теплый период года (для политропного процесса с понижением энтальпии воздуха) коэффициент эффективности теплообмена в камере

где tс1 – температура воздуха, поступающего в камеру орошения, С; tс2 – температура воздуха, выходящего из камеры орошения, С;

tм1 – температура воздуха по мокрому термометру при входе в оросительную камеру, С;

iв.н – энтальпия насыщенного воздуха, кДж/кг, при начальной температуре воды tв.н, подаваемой в камеру.

Выбор и расчет воздухоподогревателей первого и второго нагрева производят в соответствии с порядком, который приведен в виде блок-схемы на рис. 11.7.

Из таблиц (блок 2) выбирают воздухоподогреватель, соответствующий конкретной марке кондиционера (например, КТЦ3 – 160). Находят

где QK – тепловая нагрузка на воздухоподогреватель, кВт; сТ – удельная теплоемкость воды, кДж / (кг × К);

tГ – температура воды в сетях теплоснабжения, °С;

tО – обратная температура воды в сетях теплоснабжения, tО = 70 °С.

Рис. 11.7. Блок-схема поверочного теплового расчета воздухоподогревателя.

Определяют скорость движения воды в трубках воздухоподогревателя (блок 6). Рекомендуют обвязку водяными трубопроводами базовых теплооб-