/
Текст
РЕКОМЕНДАЦИИ
ЛО ПРОЕКТИРОВАНИЮ СИСТЕМ ВЕНТИЛЯЦИИ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА С ВРАЩАЮЩИМИСЯ
РЕГЕНЕРАТОРАМИ
тан a !✓ еит
УДК 697.921.47.9ll (083.75)
Настоящие рекомендации предназначены для проектирования систем вентиляции и кондиционирования воздуха о вращающимися регенераторами конструкции ТашЗНИ'ЛЭП или регенераторами импортного производства.
Рекомендации разработаны в лаборатории тепло-хладоонабчения и вентиляции ТашЗНИИЗП канд. техн, наук В.П. Ильиным на основе теоретических и экспериментальных исследований, натурных испытаний опытных промышленных образцов регенераторов, изучения и обобщения материалов, опубликованных в отечественной и зарубежной научно-технической литературе. В работе над приложением при ни мая участие инж. А.В. Бубнов.
Рекомендации рассмотрены и одобрены секцией "Строительные конструкции" НТО ТавЗНЙИЭП 30 июня 1981 г
Ответственный редактор - ннж. Е.И. Берзон,
Г>с.публичная I &учио- технике ная | библиотека ССОР в
ЭКЗЕМПЛЯР I
ИТАЛЬНОГО ЗАЛА |
ТашЗМ'ЛИЭП, 1982
ЛАВЛЕНИЕ
Условные обозначения................ .....5
I.Общие положения..........(..............11
2 .Последовательность расчета и исходные данные для проектирования систем..............14
3 .Характеристики вращающихся регенераторов.,15 '
4 .Схемы установки Вращающихся регенераторов в системах вентиляции и кондиционирования воздуха, конструктивные решения....................24
5 .Схемы регулирования................ 42
6 .Расчет вращающихся регенераторов......44
Приложения................................. 59
При ложе ние I............................61
Приложение 2................... ......62
Приложение 3......................... 63
Приложение 4................................63
Приложение 5........................... 64
Приложение 6....................... .,65
Приложение ?.................. .....,66
Приложевив 8.................Л..»........93.
УЛОоНЫЕ СБОЬНАЧЕНИН
Б - барометрическое давление, Па;
| - расстояние между плоскими листами фольги, м;
- теплоемкость во эд/ха, кДж/(кг.К);
Смс - теплоемкость материала насадки регенератора, кДж/(кг.К);
См/ - теплоемкость воды, кДж/(кг.К);
Д - доля оухой поверхности насадки;
Di - диаметр центрального вала регенератора,м;
Dp- диаметр ротора (насадки), м;
4>- эквивалентный диаметр воздушного канала, равный учетверенной площади поперечного сечения канала, деленной на полный периметр сечения ( аэ” у? ),м; влагосодержание насыщенного воздуха при температуре поверхности насадки, г/кг;
Jp- влагосоде ржание насыщенного воздуха при температуре точки росы, г/кг;
Е - эффективность теплообмена регенератора по явному теплу;
Еп - эффективность теплообмена регенератора по полному теплу;
f - поверхность теплообмена (двухсторонняя), м2;
F»- общая поверхность насадки регенератора, включая двухсторонние поверхности, омываемые горячим и холодным воздухом,
Ft- сухая часть поверхности наоадки регенератора, м2;
фронтальная поверхность регенератора, - живое сечение воздушных каналов, м2
живое сечение для прохода теплоносителя фере, н? ;
£ - массовый расход воздуха, кг/о;
Сиж- масса насадки регенератора, участвующая мене, кг;
в камори-
в теплооб-
- расход воздуха через калорифер, хг/с;
QH - расход наружного воздуха, проходящего в обход кале рифера, кг/с;
Qw - расход воды в калорифере, кг/о;
- энтальпия воздуха, кДж/кг;
- энтальпия воздушного слоя непосредственно у поверхности насалки регенератора,кДж/кг;
К - коэффициент теплопередачи, Вт/(и?,К);
КВх - коэффициент, учитывающий потери давления на входе в насадку;
£ - объемный расход возду х«, м3/о;
£ - гдубнна насадки регенератора по ходу воздуха, м;
П - частота вращения насадки регенератора, мин~^;
П - поправочный множитель на частоту вращения насадки регенератора;
- потери давления воздуха в насадке, Па;
потери давления воздуха на входе в насадку, Па;
дР - общие потери давления при прохождении воздуха че-
рез насадку, Па; ’ »
-7- .
парциальное давление насыщенных водяных паров надо льдбм, Па;
количество явного тепла, передаваемого регенератором, Вт;
количеств^ полного тепла, передаваемого регенератором, Вт;
количество тепла, передаваемого идеальным регенератором с бесконечно большой поверхностью теплообмена, Вт;
тепловая нагрузка на калорифер, Вт;
температура горячего (теплого) воздуха на входе в регенератор, °C;
то же, на выходе из регенератора, °C;
температура холодного воздуха на входе в регенератор,0 С;
то же, на выходе из регенератора, °C;
температура поверхности наоадки на стороне входа холодного воздуха в регенератор, °C;
температура поверхности насадки на стороне выхода холодного воздуха из регенератора,°C;
температура точки росы горячего воздуха, °C; минимальная температура холодного воздуха, при которой не наблюдается обмерзание регенератора, °C; температура подогрева воздуха в калорифере, °C; температура наружного воздуха, 0 0;
температура воды на входе в калорифер, °C;
£0 --температуры воды на выходе из калорифера, °0;
W - водяной оквивалент воздушного потока, кД«/(о.К) или кВт/К;
V/гтыг наименьший водяной оквивалент из взаимодействующих воздушных потоков, кДж/(с.К) или КВт/К;
наибольший водяной оквивалент из взаимодействующих воздушных потоков, кДж/(с.К) или кЗт/;{;
\л/н«- водяной оквивалент вращающейся насадки регенеоато-ра, кДж/(о.К) или кЗт/К;
V/mwr наименьший водяной эквивалент воздуха для идеального регенератора, кДж/(с.К) или кВт/К;
V - объем теплообменника или теплообменной насадки,м^;
- скорость воздуха в воздушных каналах насадки, м/с;
Vw - скорость воды в калорифере, м/с;
об - коэффициент теплоотдачи между воздухом и насадкой регенератора, Вт/(^.К);
Об» - общий коэффициент теплотдачи регенератора (между горячим и холодным воздухом в регенераторе), Вт/(м2,К) j
Фм - показатель компактности фактической поверхности, m2/m^S
ф - показатель компактности теплообменной по ерхности (с учетом потерь поверхности в местах соприкосно-- вения гофрированных и плоских листов), м2/м^;
8 - толщина листов теплообменной насадки, м;
0 - доля поверхности насадки, не участвующая в теплообмене ;
-9-
- коэффициент теплопроводности, Вт/(м.К); .
р - коэффициент кинематической вязкости, м2/с;
- коэффициент соотношений полного и явного тема воздушного потоке в реальном регенераторе;
ft и
Г -тс же, в идеальном регенераторе;
коэффициент сопротивления трения;
- плотность воздуха, кг/м ;
Pi - плотнооть материала наоадки, кг/м^; ИСК
- относительная влажность воздуха;
(д) - отношение живого сечения каналов к фронтальной поверхности насадки, )£/>£.
ИНДЕКСЫ
Г - горячий (теплый) поток воздуха;
* ~ холодный поток воздуха;
И - поверхность теплообмена;
М - идеальный теплообменник.’ w - вода;
ЙОД “ теплообменная насадка.
-10-
БЕЗРАЗМЕРНЧЕ КОМПЛЕКСЫ
холодного воздуха;
N
ЧИОЛО
тепла
чиоло
тепла
- соотношение коэффициентов теплоотдачи со стороны горячего воздуха и общего коэффициента
теплоотдачи регенератора;
соотношение водяных эквивалентов горячего и
единиц переноса явного
в регенераторе;
единиц переноса полного
в регенераторе;
число единиц переноса тепла оо стороны
горячего воздуха;
~ критерий Нуссеиьта
-------критерий Рейиодьдоа
---температурный критерий Н ~ЪЛ4
-II-
I. ОБЩИЕ ПОЛОЖИМ
I.I. Настоящие рекомендации предназначены для проектирования систем вентиляции и кондиционирования воздуха о вращающимися регенераторами, применяемыми для полной или частичной обработки приточного наружного воздуха за очзт повторного использования тепла или холода удаляемого из помещений воздуха. Они распространяются на системы, проектируемые для вновь строящихся и реконструируемых общественных, производственных и вспомогательных зданий.
Рекомендации могут бЬть использованы проектными, конструкторскими и пуоко-налацочными организациями, а также службами эксплуатации.
1.2, Применение вращающихся регенераторов наиболее целеоообрлзно в прямоточных ойетемах, в которых по санитарно-гигиеническим требованиям не допускается уот*> ройотво рециркуляции воздуха, а также в обычных системах, когда энтальпии наружного и Внутреннего воздуха близки между собой и рециркуляция оказываемся неэффективной. Вращающиеся регенераторы мсжно применять наряду с рециркуляцией или взамен ее. Целесообразность применения вращающихся регенераторов определяется на основе техникоэкономических расчетов и анализа проектных решений.
1.3. Наличие взаимного перетока воздушных сото-
-12-
ков при вращении теплопередающей наоадки и через непло, нооти аппарата, который может составлять 0,2 — 5 % от расхода воздуха, ограничивает возможности применения в) щающихоя регенераторов.
Для помещений, в воздух которых выделяются вред-; ные вещества, допускается применять вращзющиеоя регенераторы при условии, что концентрация вредных вещеотв в приточном воздухе после регенератора о учетом перетека-ния через неплотности не превысит 30 X предельно допуск тимой, установленной для воздуха рабочей зоны помещений по ГОСТ 12.1.005-76.
Для помещений, в воздух юторых выделяются болезнетворные бактерии, вирусы и грибки или резко выражв! ные неприятные запахи, а также для помещений с про извод* отвами категорий А, Б и Е применение вращающихся регенераторов недопустимо.
1.4. Системы вентиляции, кондиционирования воз-j духа и воздуиного отопления, проектируемые для работы 1 холодный период года с использованием вращающихся регенераторов, следует рассчитывать на параметры наружного воздуха, указанные в п. 4.9 главы СНиП П-33-75, за исключением систем общеобменной приточной вентиляции (п. 4.9,а), для которых регенераторы допускается раосч! тывать на параметры наружного воздуха Б.
1.5. Бели на время ремонта или технического
-13-
обслуживания вращающегося регенератора не может бить сокращена тепловая мощность потребителей или источником утилизируемого тепла является технологическое оборудование, работающее периодически или неполную смену, следует предусматривать резервирование тепловой мощности сиотем путем увеличения подачи теплоносителя в калориферы или присоединением к другим источникам тепла.Наг- . рузку на резервные источники от групп систем следует предусматривать исходя из графика их работы и вероятности аварии.
£.ь. При проектировании систем вентиляции, кондиционирования воздуха и воздушного отопления о вращающимися регенераторами следует руководствоваться требованиями соответствующих глав СНиП и других нормативных документов, утвержденных или согласованных о Госстроем СССР или Госграждачотроем в установленном порядке.
1.7. В качестве вращающихся регенераторов могут применяться вращающиеся теплообменники различных ти пов, сконструированные иля условий работы вентиляционных систем, как выпускаемые сепинно, так и изготавливав кме по индивидуальный чертежам, а также опытно-промышленные образцы.
-14-
2. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАСЧЕТА И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЙ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ
2.1. Расчет систем вентиляции или кондиционирования воздуха производят в такой последовательности:
- собирают исходные данные для проектирования;
- рассчитывают воздухообмен в помещениях;
- принимают принципиальную схему подачи и удаления воздуха в системе с учетом возможности установки вра щающихоя регенераторов;
- определяют расходы поиточного и удаляемого воз духа, проходящего через регенераторы;
- выбирают или рассчитывают соответствующие типы вращающихся регенераторов на требуемую воздухопроизводи-тельиость системы;
- рассчитывают параметры воздушных потоков после вращающихся регенераторов для летних и зимних режимов ра боты к аэродинамическое сопротивление регенераторов;
- оценивают опасность обмерзания аппарата; при необходимости предусматривают специальные меры против об мерзания, включая способы регулирования теплопроизводи-тельности регенератора или стабилизации минимально допустимой температуры наружного воздуха на входе в аппарат;
- дальнейший расчет ведут как для традиционных ж,систем, принимая параметры воздушного потока на выходе
-15-
из регенератора й качестве расчетных на входе в кондиционер или воздухоприготовительное устройство.
2.2. Исходными данными для проектирования является:
- отроительиые и технологические чертежи объекта; архитектурные и технологические особенности здания; характер выделяющихся вредностей в помещениях; предельно допустимые концентрации в приточном воздухе и в помещениях; процент перетока воздушных потоков в регенераторе по данным завода - изготовителя; температурно-влажностные .условия в помещениях; расчетные параметры наружного воздуха в летний и зимний периоды;
- сведения о районе застройки здания и ориентации;
- сведения об источниках и параметрах тепло- и хладонооителей ;•
- требования к системам вентиляции и кондиционирования воздуха, например, санитарно-гигиенические, экономические, эстетические и др,
3. ХАРАКТЕРИСТИКИ ВРАОДВДСЯ РЕГЕНЕРАТОРОВ
3.1. Во вращающихся регенераторах (рио. I) передача тепла обеспечивается за счет постоянного вращения гвплоаккумулирующей насадки, воспринимающей тепло более
-16-
Рио. I.
Схема устройства и
работа
вращающегося
регенера-
тора: I- корпус; 2- теплоаккумулирующая вращающаяся насадка; 3- электродвигатель с приводом; 4- радиальное уплотнение; 5-уладяемиЯ ив помещений воздух; 6- поступающий наружный воздух
-17-
нагретогс/ воздуха и отдающей его холодному воздуху.
3.2, Вращающиеся регенераторы могут выполняться о насадкой из негигроскопических коррозиоустойчивых материалов, образующих ячеистую, щелевую или сетчатую структуру о толщиной листов 0,07 t 0,2 мм (чередующиеся гладкие и гофрированные листы металлической фольги, пластмао-» совые или металлические оетки и стружки, стекловолокно, полимерные пленки, бумага и картон, пропитанные водостойкими ^ооотавами и т.п.).
В качестве насадки из гигроскопических материалов могут использоваться бумага, асбестовый картон, пористые ишлаотЬше пластины, тканые и волокнистые материалы, пропитанные раствором хлористого лития или другими водопоглощающими соотавами.
3.3. Во вращающихся регенераторах с негигроскопи-чеокой насадкой одновременно с передачей явного тепла мо-«ет происходить перенос скрытого тепла в виде оконденои-ровамейся влаги, когда температура поверхности насадки оказывается ниже температуры точки росы охлаждаемого воздуха.
Во вращающихоя регенераторах с гигроскопической насадкой теплообмен сопровождается переносом влаги независимо от температуры поверхности насадки.
3.4. Теплоаккумулирующая иаоадка вращающегося
-18-
регене'ратора может быть регулярной и нерегулярной структуры. 0 первом случае воздушные каналы имеют определенную форму, во втором - каналы не обладают какой-либо определенной формой, а скорость и направление движения воздуха изменяются в соответствии со случайным расположением теплообменных элементов, образующих насадку.
3.5. Характерные особенности вращающихся регенераторов: высокая компактность (величина поверхности • в единице объема составляет 1500 - 3000 м2/»р); небожь»»^ вая масоа ; возможность использования высокоэффективных теплообменных поверхностей о малыми эквивалентными диаметрами. ( с!э « I -г 3 мм); легкость осуществления противоточного движения воздуха для обеспечения наибольшей эффективности теплообмена в аппарате; неизменность аэродинамического сопротивлений при сухом теплообмене и при теплообмене с конденсацией влаги; передача большего количества тепла в режимах совместного тепло- и маооооб-мена по сравнению с рекуператорами; способность к само-очистке от пыли; наличие взаимного перетекания воздушных потоков в результате вращения наоадки, а также через уплотнения в корпусе.
З.б. Технические характеоиотики опытных образцов вращающихся регенераторов типа ВРТ конструкции Тат-ЗНЛИЗП приведены в табл, 1.3 регенераторах этой конструкции используются насадки как регулярной, так и не-
19-
Таблица I
Технические характеристики вращающихся регенераторов типа ВРТ *
Основные показатели Ед.изм. ЗРТ-2 ВРТ-2,5 ВРТ-3
Номинальный расход во здуха регулярная насадка ыС/'о 4,44 6,94 10,55
нерегулярная насадка п 3,88 5,83 8,61
Номинальная мощность электродвигателя приводя ротора кВт 0,3 0,4 0,5
Диаметр ротора м 2,0 2,5 3,0
Частота вращения Эффективность тепло- I 10 10 10
обмена
регулярная насадка % 73 73 73
нерегулярная насадка Аэродинамическое соп- и 73 73 73
ротивление регулярная насадка Па 200 200 200
нерегулярная наоадйа И 250 250 250
Масса теплообменника регулярная наоадка кг 692 1050 ’ 1437
нерегулярная наоадка и 450 950 П50
« п \
приведенные в таблице данные относятся к регенерато-1®И'О регулярной наоадкой из алюминиевой фольги толщиной 0,1 мм, высотой гофр 1,8 мм и иагом между гофрами 3,5 мм, а также о нерегулярной наоадкой из ролиэтилановой путанки со средней толщиной волокон
X мм, объемной массой 62 кг/ з и пористостью 0,9, м
Типоразмеры В PT
Тип lutnriemp ротора & мм Регулярная структура za^swwWM . -JSStt
А В • С А & ] О '
ЗР7-& 2000 £220 500 £40 2g7O Jse | Жт
ВРТ-2.5 2500 2700 500 240 . 2700 450 |
ВРТ'З 3000 3350 500 240 3350 450 1
Рио. 2. Осноьнне размеры опытных образцов вратамдао» t>jj-геяврвторов типа ВРТ конструкт ТамЗНИИЭЦ. j
-21.
^4? to i,s t,6 з.З з,о з,з
Рис. 3. Расчетные значения эффективности теплообмена и а8Родинамического сопротивления вращающихся регенераторов типа SPT с регулярной насадкой прй одинаковых расходах приточного и Удаляемого воздуха.
-22-
Рис. 42 расчетные значения эффективности теплообмена и аэродинамического сопротивления вращающаяся регенераторов типа ВРТ с нерегулярной наседкой при одинаковых расходах приточного и удаляемого воздуха.
-23-
регулярной структура.
Регулярная насадка выполняется в вице чередующихся плоских и гофрированных листов из полимерных материалов толщиной 0,1 - 0,2 мм (типа поливинилхлорида) или алюминиевой фольги толщиной 0,08 - 0,1 мм, образующих воздушные каналы, близкие к треугольной форме. Высот» гофр - 1,8 мм, лаг между ними - 3,5 мм.
Нерегулярная наоадка выполняется из полиэтиленовых волокон со средней толщиной 0,1 - 0,2 мм, объемной массой 60 кг/'м^ н пористостью 0,9.
На рис. 2. приведены основные размеры вращающихся регенераторов конструкции ТашЗНИИЭП. На рис, 3 и- 4 представлены расчетные характе тиотики регенераторов типа ВРТ при равных расходах приточного и удаляемого воздуха, с помощью которых можно определить эффективность теплообмена и аэродинамическое сопротивление аппаратов Для заданных вЬздушных расходов. В случае неравенства расходов приточного и удаляемого воздуха расчет характеристик вращающихся регенераторов следует производить в соответствии с разделом б настоящих рекомендаций.
3.7. При изготовлении вращающихся регенераторов различными предприятиями в условиях неодинаковой технологии производства и применения разных магепиаио» возможна отступления от характеристик, поиведенных в r»6x. I. Корректировку технических характеристик можно
-24-проводить расчетом в осдатветотвии о разделом 6, используя показатели табл. 2.
• • 4. СХЕШ УСТАНОВКИ ВРАЩАЮЩИХСЯ РЕГЕНЕРАТОРОВ В СИСТЕМАХ ВЕНТИЛЯЦИИ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА» КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ
4.1. Вращающиеся регенераторы в системах вентиляции и кондиционирования воздуха могут применяться в в«де вспомогательного оборудования для уменьшения тепло-и холодопроизводительности основных воэдухоприготовитель-ных устройств и кондиционеров, а также использоваться я качестве основного оборудования для обработки воздуха или в качестве воздухоохладителей в системах регенеративного испарительного охлаждения.
4,2. Принципиальная схема прямоточной систем» кондиционирования воздуха с вращающимся регенератором приведена на рио. 5. Летом приточный воздух предварительно охлаждается в регенераторе, а затем дообрабатываетоЯ в центральном кондиционере. Зимой приточный воздух подо-;? гревается и одновременно увлажняется за счет т;пла и- | конденсирующейся влаги удаляемого воздуха. При этом нож-но отказаться от установки секций первого подогрева или -соответственно уменьшить рядность и поверхность этих теп-г лообманников.
Bio. 5. Принципиальная схема прямоточной системы кондиционирования воздуха с вращающимся регенератором для утилизации тепла и холода удаляемого воздуха: I- кондиционируемое помещение; 2- вращающийся регенератор; 3,4- вытяжной и приточный вентиляторы; 5- воздушный клапан; 6- фильтр; 7- форсуночная камера кондиционера; 8- секция второго подогрева; 9- насос; 10- трехходо— вой клапан; 11,12- трубопровода холодо- и теплоснабжения; 13-И'Умозаг душите ли; 14- наружный воздух; 15- выоос в атмосферу-
Таблица 2
Т.хмч.еяя. показатели раггляряо» «««««« "“"““еИ" ПШ. .постоя 1.6 «я « »го« «зтаг -»'5Р«“” 3.5
СОТОЙ . 2,5 мм и шагом 5 мм
Показатели и единицы нз-*~ мере -НИЯ И Тип аппарата Толщина фольги,мм высота канала, мм ВРГ-2 ВРГ-2 5; Л.Т 3PT-3 0.08 од .
1,8 Т 0,08 2,5 —- v,J 1,8 5 2,5 6 1.8 "V > у 2,5 8 1,8 9 2,5 "io 1.8 П 2,5 12 ~ 1,8 7з 2,5 14
Эквивалентный диаметр каналов аэ. мм 1.7 2,35 1,7 2,35 1,7 2,35 1,7 2,35 1,7 2,35 1,7 2.35
Показатель компактности фактической поверх- 2548 1668 2497 1840 2548 1868 2497 1840 2548 1868 2497 1840
Показатель компактности теплообменной поверхности, ф 2058 1555 2017 1532 2058 1555 2017 1532 2058 1555 2017 1532
I
-26-
т 2 |3 4 5 6 7 8 9 10 II 12 13 14
Отношение живо- * го сечения каналов к фронтальной поверхности насадки (й), м2/|£ 0,898 • 0,925 0,875 . .. . . 0,908 0,898 0,925 0,875 0,908 0,898 0,925 0,875 0,908
Живое сечение для горячего потока, Fatr. м2 1,27 1,31 1,24 1,29 2,03 2,09 1,98 2,05 2,96 3,05 2,88 3,0
То же для холодного потока,+жх м2 1,27 1,31 1,24 1,29 2,03 2,09 1,98 2,05 2.96 3,05 2,88 3,0 1223
Двухстопонняя поверхность теплообмена в горячем потоке, Fr м2 715 536 697 526 II4I 855 III2 839 1662 1246 1620
То же в холодном потоке,Fx м2 ’ * 715 536 697 526 II4I 855 III2 839 1662 1246 1620 1223
Расход материала на изготовле- 960 704 940 693 1500 1100 1470 1083 2160 1583 2117 1560
ние насадки, м2 jog W 140 235 173 300 220 367 271 432 317 529 390
-ге-
йте. 6. Процессы обработки воздуха в <7-^/ диаграмме да системы кондиционирования с вращающимися регенераторами: а,б-зимний и летний режимы при использовании регенератора с негиг] скопической насадкой; в,г- зимний и летний режимы при использовании регенератора с гигроскопической насадкой: 1-2- изменение состояния наружного воздуха при прохождении через регенер: тор; 3-4 - изменение состояния удаляемого воздуха при прохода нки через регенератор; 2-5 - испарительное увлажнение наружного воздуха; 5-6 - второй подогрев в кондиционере; 6-3 и В-3 -процессы в помещении соответственно зимой и летом; 2-7 - обрл ботка воздуха в кондиционере. I
-29-
rr
U 12
Рис.7. Схема прямоточной системы' кондиционирования воздуха с вращающимся регенератором и испарительным охлаждением удаляемого воздуха: I- кондиционируемое помещение; 2- вращающийся регенератор; 3,4- вытяжной и приточный вентиляторы; 5- воздушный клапан; 6- фильтр; 7- форсуночные йамеры кондиционера; 8- сек--Чкя второго подогрева; 9^- наоооы; 10- трехходовой клапан; II, ^2- трубопроводы холоде— и теплоснабжения; 13- шумозаглушители; наружный воздух; 15- выброс в атмосферу.
-'30-
Рис. 8. Схема прямоточной системы кондиционирования воздуха о вращающимся регенератором и иопарительыым охлаждением вспомогательного потока наружного воздуха: I- кондиционируемое помещение! 2- вращающийся регенератор; 3,4- вытяжной и приточный вентилятор! 5- воздушный клапан; 6- фильтр; 7- форсуночные камеры кондиционер ра; 8- секция второго подогрева; 9- насосы; 10- трехходовой клапан; 11,12- трубопровода холодо- и теплоснабжения; 13- шумозаглу-аятедь; 14- наружный воздух; 15- выброс в атмосферу.
31-
Рис. 9. Схема двухступенчатой системы регенеративного испарительного охлаждения с вращающимся регенератором и форсуночными камерами:!- кондиционируемое помещение; 2- вращающийся регенератор: 3,4- вытяжной и приточный вентиляторы; 5- воздушный клапан; о- фильтр; 7- форсуночные камеры кондиционера; 8- секция второго подогрева; 9- насосы; 10- трехходовой клапан; II- задвижка; 12-трубопроводы теплоснабжения; 13- шумозаглушители; 14- наружный воздух; 15- выброс в атмосферу.
—32—
- Процессы обработки воздуха на J-d диаграмме в системе с вращающимся регенератором с гигроскопической и негигроскопической насадками приведены на рис. 6.
4.3. Вращающиеся регенераторы могут применяться в сочетании с испарительным или косвенным’испаритель-ным охлаждением воздуха, то есть в системах регенеративного испарительного охлаждения, а также в комбинированных системах с совместным использованием машинного и ис
парительного охлаждения.
С целью уменьшения затрат холода на обработку
приточного воздуха в летнее время можно применить испарительное охлаждение удаляемого воздуха для снижения его температуры перед поступлением во вращающийся регенератор (рис. 7) или испарительное охлаждение вспомогатель
ного потока наружного воздуха для снижения температуры основного потока (рис. 8). Такая схема применяется в слу-
чаях,
когда не допустим переток удаляемого воздуха в при
точный через уплотнения регенератора или затруднен подвод воздуховодов вытяжной вентиляции.
На рис. 9 представлена принципиальна)! схема двухступенчатой системы регенеративного испарительного охлаж-
дения с вращающимся регенератором и форсуночные
камерами
В зимний период при отрицательных температурах необходимо с помощь» графика (приз. 5) оценить
• опасность замерзания конденсата, выпадающего на поверх-
-33-
иооти насадки вращающегося регенератора. Условия обмерзания насадки характеризуются минимальной температурой насадки гц и долей сухой поверхности Д, представляющей собой отношение сухой части поверхности Fc к теплообменной поверхности насадки Fr , омываемой горячим воздухом. Если точка, характеризую1щзяся данными значениями ti»4 и Д, расположена выше граничной линии на графике (прил. 5), то обмерзания не происходит, если ниже, то следует предусмотреть мероприятия по предотвращению обмерзания насадки путем изменения теплопроизводи-тельности регенератора за счет уменьшения частоты вращения насадки (рио. 10), подогрева части наружного или удаляемого воздуха (рис. II), перепуска части наружного воздуха в обход .регенератора или подмешивания удаляемого воздуха к наружному перед регенератором’ (рис. 12).
Можно предусматривать автоматическую остановку вращения регенератора на 3-5 мин. или прерывание подачи воздуха на период оттаивания образовавшегося льда, если это допустимо по условиям эксплуатации. ’
U.5. Регулирование теплопроизводительности регенератора путем уменьшения числа оборотов насадки (см. рис. Ю), являясь эффективным способом предотвращения обмерзания, требует специального устройства, обеспечива-в’я°го плавное изменение числа оборотов в широком диапазоне, вплоть до полной остановки.
-34-
Рио.И.Влияние частоты вращения насадка регенератора на величину эффективности теплообмена Е.
Рис.II.Принципиальная схема устройств по предотвращению обмерзания вращающегося регенератора и автоматического регулирова -ния системы в зимний период: а-подогрев наружного воздуха на входе в регенератор} б - подогрев удаляемого воздуха на входе в ре-генератор(1-вращающийся регенератор;2-кондиционируемое помещение; с>4-соответотвенно вытяжной и приточный вентиляторы;5-тедлообмвн-®ики для подогрева воздуха; 6-фороуночная камера; 7-воздушные клапаны ;8-датчики температуры; 9-клаианн пропорционального регулиро-
-36-
Рис. 12. Принципиальные схемы устройств по предотвращении! обмерзания вращающегося регенератора и автоматического регули-1 рования системы в зимний период:а -перепуск приточного воздуха’ в обход регенератора;б - подмешивание удаляемого воздуха к пару ному перед регенератором(1-вращающийся регенератор; 2-кондацио-нируемое помещение; 3,4- соответственно вытяжной и приточный ве тижторы; 5-теплообменники для подогрева воздуха; 5-форсуночная камера;7-воздушвый клапан; 8-датчики температуре} Э-клапаны им порционального регулирования). g
-37-
Подогрев части наружного воздуха перед поступлением в регенератор (ом. рио. II, а) явтнется одним из распространенных и надежных способов предотвращения обмерзания.
Подогрев удаляемого воздуха на входе в регенератор (ом. рис. 10, б) - малоэкономичен и может применяться в отдельных случаях при соответствующем обосновании.
Байпасирование части наружного воздуха в обход регенератора (см. рис. 12, а) является достаточно простым и экономичным средством против обмерзания, но о ограниченной областью применения.
Подмешивание удаляемого воздуха к наружному перед регенератором (см. рис. 12, б) можно применять, если это допустимо по санитарно-гигиеническим нормам, при небольших отрицательных температурах наружного воздуха.
4.6. При проектировании систем вентиляции и кондиционирования с вращающимися регенераторами следует обеспечивать примерное равенство расходов приточного и удаляемого воздуха через регенератор. Допускается неравенство расходов приточного и удаляемого воздуха в пределах 30 %.
4.7, Для удобства обслуживания вращающиеся регенераторы целесообразно размещать в непосредственной близости от основного вентиляционного оборудования. Допускается раздащать их в камерах кондиционеров, на технических втажах, в отдельных или смежных о вентиляционным оборудо
-38-
ванием помещениях, в подвальных или чердачных помещениях, а также вне помещений, в том числе на кровле. В последнем случае подводящие воздуховоды и регенератор должны иметь теплоизоляцию о влагонепроницаемым покрытием Для защиты от атмосферных осадков.
- 4.8. При проектировании вентиляционных систем следует предусматривать прокладку приточных и вытяжных воздуховодов в непосредственной близости от основного вентиляционного оборудования для удобства присоединения их к вращающимся регенераторам.
4.9. Присоединение приточных и вытяжных воздуховодов должно обеспечивать противоточное движение воздушных потоков через вращающийся регенератор.
4.10. Присоединительные к регенераторам воздуховоды должны быть снабжены съемными лючками для очистки поверхности насадки от пыли с помощью пылесоса или щетки. При необходимости еле,дует предусматривать герметически вакрывающиеся дверцы, обеспечивающие доступ к регенератору для обслуживания и очистки.
Примечание-. При длительных остановках и перерывах в работе вращающегося регенератора возмолно осаждение пыли в каналах и на фронтальной поверхности насадки, что требует периодической очистки.
-39-
4.II. При большом количестве вытяжных систем малой возцухопроизводительности рекомендуется их укрупнение путем объединения в воздуховодах или камерах статического давления, обеспечивающих аэродинамическую устойчивость и удобство подключения к вращающимся регенераторам.
4.12. При больших расходах приточного и вытяжного воздуха целесообразно применять параллельную установку. нескольких вращающихся регенераторов с использованием общих подводящих и отводящих воздуховодов или камер, рис. 13. •
4.13, Вытяжной вентилятор рекомендуется устанавливать после вращающегося регенератора, а приточный - до него (рис. 14,а) с.целью подсоса приточного воздуха в удаляемый. Допускается также установка вытяжных и приточных вентиляторов, обеспечивающих одновременно разряжение или подпор в регенераторе (рис. 14, б), но при этом в соединительных воздуховодах должен поддерживаться перепад давлений Не менее 40 t 100 Па, чтобы переток был направлен из приточного воздуха в удаляемый.
4,14. При проектировании вентиляпионньк систем с вращающимися регенераторами очистку наружного воздуха от пыли,как и в обычных системах,следует предусматривать г воздухоприготовительных установках или кондиционерах. Благодаря свойству самоочистки вращающегося регенератора
Ряс.13.Принципиальная схема параллельной установки вращающихся регенераторов: a-при горизонтальном разделении воздуший потоков: б - при вертикальном разделении воздушных потоков (I-вытякнои воздух из помещений; 2-внброс удаляемого воздуха после регенераторов;3-забор наружного воздуха; 4- приточный воздух после вегекораторов).
-41-
Рио.I4.Принципиальные схемы установки приточных и вытяжных вентиляторов по отношению к вращающемуся регенератору(значения давлений даны условные,чтобы показать требуемые перепада давле -таи 40+ IQODa между воздушными потоками в присоединительных воздуховодах): а -подпор в приточных воздуховодах и разряжение в вытяжных воздуховодах: б - разряжение в приточных и вытяжных воздуховодах (I—приточный воздуховод; 2-вытяжной воздуховод; З-вращав-адися регенератор; 4~обслужива0мое помещение).
-42-
вследствие постоянного изменения направления движения воздушных потоков через каналы насадки обычно не требуется установка дополнительного фильтра для очистки наружного воздуха на входе в регенератор. В условиях большой запыленности наружного воздуха и при соответствующем обосновании допускается устанавливать перед регенератором фильтр грубой очистки.
Как правило, устанавливать фильтр для очистки удаляемого воздуха перед Поступлением во вращающийся ре-, генератор не требуется. 3 отдельных производственных зданиях, в воздухе которых содержится волокнистая, маслянистая или крупно.дисперсная пыль, допускается установка фильтра грубой очистки удаляемого воздуха.
5. СХЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ’
5.1. Параметры приточного воздуха.в системах вентиляции и кондиционирования воздуха с вращающимися регенераторами можно регулировать в кондиционере или воз-духоприготовительной установке, а также одновременно в регенераторе и в кондиционере. В перйом случае состояние воздуха после регенератора изменяется в соответствии о сортоянием наружного воздуха, но с меньшими амплитудами температур и энтальпий, что приводит к выравниванию параметров воздуха перед кондиционером и улучшению условий автоматического регулирования. Во втором случае увеличивается диапазон регулирования, но усложняется схема.
-43-
. 5.2. В системах вентиляции и кондиционирования воздуха о вращающимися регенераторами схемы автоматического регулирования параметров воды и воздуха в кондиционерах и воздухоприготовительных установках следует проектировать в соответствии с типовыми решениями, рекомендуемыми для традиционных систем.
5.3. Лроектирогтние автоматического регулирования систем с вращающимися регенераторами для холодного периода года имеет свои особенности.
При частичном подогреве наружного или удаляемого воздуха (рис. II) следует применять двух позиционное или пропорциональное регулирование расходов воздуха с помощью воздушных клапанов и пропорциональное регулирование расхода теплоносителя в воздухонагревателе.
При перепуске воздуха в обход регенератора (рис. 12, а) можно применять пропорциональное регулирование расхода поиточного воздуха с обводном воздуховоде, Допускается применять также даухпозиционное регулирование расходов воздуха в обводном воздуховоде и регенераторе с помощью воздушных клапанов.
, При подмешивании удаляемого воздуха к наружному' перед регенератором, как правило, следует применять ппо-порциональное регулирование расходов удаляемого воздуха (рис. 12, б).
При;1 изменении тепловой эффективности регенератора за счет частоты вращения насадки следует применять
—44~*
пропорциональное регулирование частоты вращения насадки до полной ее остановки.
5.4. Для теплого периода года рекомендуется применять регулирование тепловой оффективности регенератора путем перепуска воздуха в обход регенератора или ив-менеийя частоты вращения насадки.
5,5. Автоматическую защиту от замораживания подогревателей наружного воздуха следует выполнять в соответствии о типовыми схемами, применяемыми для традиционных систем.
6. РАСЧЕТ ВРАЩАЮЩИХСЯ РЕГЕНЕРАТОРОВ
6.1. Тепловой расчет вращающихся регенераторов может быть конструкторским и поверочным. Конструкторский расчет, выполняемый при проектировании новых теплообменников, позволяет по заданным расходам и параметрам воздуха на входе и выходе определить конструктивные характеристики аппарата.
Поверочный расчет, выполняемый для спроектированных или изготовленных теплообменников, при известных конструктивных характеристиках, расходах и параметрах воздуха на входе в регенератор позволяет определить параметры воздуха на выходе из него.
6.2. В расчетах используется понятие "афЪектив-
-45-
ность теплообмена регенератора Е", представляющее собой отношение фактически переданного явного тепла (или холода ) Q.S к максимальному его количеству, которое может быть передано в идеальном регенераторе с бесконечно большой поверхностью теплообмена Окятох ,
Е . Wr(iarir4. , (6Д)
*»!** Wnuft
где: \л/г,\л/с и \>А«Л_ соответственно водяные еквнваленты горячего и холодного воздушного потоков, а также наименьший из них, кДж/с.К или квт/К;
$п ,t х4 , t ri >'t Х2 - соответственно теяпе-
ратура горячего и холодного воздуха на входе и выходе регенератора, °C.
Примечание! водяной эквивалент потока вычисляют как Произведение расхода воздуха & (кг/с) и его теплоемкости Сд(кДк/кг.К), то есть \л/®&СР . При одинаковых расходах воздуха водяные эквиваленты потоков можно считать равными между собой.
.При совместном тепло- и массообмене в регенераторе используется понятие эффективности теплообмена аппарата по полному теплу £п, представляющее собой отношение фактически переданного полного тепла к максималь-. чему количеству, которое может быть передано в идеальном регенераторе о беокснечно большой поверхностью
Ея а
>(6.2)
соответственно
где
коэффициенты соотношений полного и явного тепла в горячем
и холодном потоках для реального и идеального регенерато-
ра;
Wmin
6.3
- наименьшее значение из пооизведений . Г. U. , кДж/с .К или кВт/К.
Величины Е и Еп зависят от чиола единиц пе-Но , соотношения расходов теплоносителей,
ренооа тепла
выраженного через соотношение минимальных и максимальных водяных эквивалентов As-SIHI , схемы движения потоков и
щтах
частоты вращения насадки. При противоточном движении воздушных потоков выражение эффективности при сухом теплообмене имеет вид:
в -
(6.3)
а при равенстве водяных эквивалентов воз,душных потоков
Е "ШГ/Я
При совместном тепло- и иаосообмене:
-47- .
Еп
w 4-e~nonV
<-SS;e-
/6Л)
а при равенстве водяных эквивалентов воздушных потоков
- V Н«п гт
wn-
Здесь Wmin- наименьшее значение из величин \л/г и
V/x или из t>rWr и % xW)C
Wrnin- наименьшее значение из величин t:v/r к
. е,: м
fl - поправочный множитель на частоту вращения.
Примечание: численные значения Е и Е можно также определить в помощью графика" прил. 2, умножив найденную из него величину эффективности на поправочный множитель П.
6.4. Поправочный коэффициент П, учитывающий частоту вращения насадки, определяют по выражению:
П - I----------1-----~-------- (6.5)
8,3
где Wwae - водяной эквивалент наоадки, кДж/о.К или кВт/K, определяемый следующим образом:
\л/«« *-£»& *«'С йл)
-48-
При поправочный коэффициент П йй I и дальнейшей увеличение частоты вращения наоадки не влияет на эффективность теплообмена вращающегося регенератора.
6.5. Число единиц переноса тепла во вращающем-
ся регенераторе при
сухом теплообмене
спределя ют
ПО ВЫ'
ранению:
а при совместном тепло- и массообмене по выражению
II 4 / I
No = гр —i-----------~Г--------1----
где о4г,ОСх- коэффициенты теплоотдачи от горячего воз-
духа к насадке и от насадки к холодному воздуху, Вт/м2‘*°С
r;Fx - поверхность насадки, омываемая горячим и холодным воздухом, м2.
6.6. Температуру поверхности на входе холодного и горячего 1п2 воздуха следует вычислять По
формулам:
ял » P^rtraFr Fx о®
odrFr -Ц- осх Fx «
„CCrfr-lFr + oCxtxlFx лр
nz - — с
<6.9)
(6.10)
-49-
При равных величинах поверхностей, омываемых горячим и холодным потоками, и одинаковых раоходах воздуха, температуру поверхностей можно вычислять по формулам:
tM=. trt+t«<.......; t (6.П)
(6.12)
2. »
Значения энтальпии воздушного слоя, непосредственно прилегающего к поверхности насадки вычиоляют следующим образом: если температура поверхности ниже температуры точки росы охлаждаемого воздуха ( "tn ). то поверхность покрыта конденсатом и
энтальпию находят по выражению:
Зпв 1.005 * tn+ (2500 + 1,8 чtn) %<4н/1000 кДж/кг.(6.13)
Если то поверхность оухая, и энталь-
пию воздушно-о слоя у поверхности определяют следующим образом:
Зп = 1,005 :fn+(2500 > 1,8 ttn)tc|p/lOOO кДж/кг, (6.14)
где с|н и dp - соответственно влагооодержание насыщенного воздуха при температуре поверхности и при температуре точки росы, г/кг.
Примечание: значение можно также найти непосредственно из "J-a диаграмма в точке пересечения линий t « tense и - 100 > (если xn <tp ) и в точке, пересечения линийк • « constг i const (ёсли
-50-
. 6Л. При выполнении тепловых расчетов вращающихся регенераторов необходимо учитывать следующие особенности их работы:
а) поверхности насадки, находящиеся в горячем потоке Fr и в холодном потоке Fx , омываются воздухом с обеих сторон, поэтому в расчетах оперируют двухсторонней поверхностью листов, образующих насадку;
б) вследствие соприкосновения листов друг о другом поверхность насадки, омываемая воздухом, меньше поверхности, фактически содержащейся в объеме насадки; не участвует в теплообмене также часть насадки, находящаяся! под радиальными уплотнениями; ]
в) при температурах насадки больше, чем минус |
2 ♦ 0° С и воздуха до + 35° С в холодном потоке испаряет?: оя все количество влаги, которое горячего воздуха, поэтому J»r сов изменения состояний горячего
*3“ d диаграмме параллельны между собой (см. рис. 6); I по этой же причине величина эффективности Е, вычисляемая по выражению (6.1), имеет одинаковое значение как для сухого теплообмена, так и совместного тепло- и иассообмена;
г) при температурах насадки ниже минус 2° С возможно замерзание выпадающего конденсата и обмерзание аппарата, если интенсивность образования льда (инея) превышает интенсивность его испарения в потоке поступающего наружного воздуха; если интенсивность образования льда —
конденсируется в потонем « Ji л , а лучи процео|. Т и холодного воздуха в 1
-51-
(инея) и его испарения одинакова, то обмерзания не происходили линии процессов из мнения состояния воздуха в регенераторе на — <J диаграмме не пересекают линии насыщения надо льдом К = 100 %.
Примечания: I. При треугольных каналах из плоских и гофрированных листов потери поверхности • в местах соприкосновения гофр и плоских листов могут составлять от 10 до 28 %.
2. Величины теплообменной поверхности в табл. 2 приведены с учетом потерь за счет контакта плоских и гофрированных листов.
6.8. Долю сухой поверхности Д насадки регенера-
тора при одинаковых расходах возд/ха вычисляют по следу-вцей зависимости:
. (6.15)
При различных расходах горячего и холодного-воздуха:
*‘«5ч
гпе: |4г =
°
- число единиц переноса тепла оо стороны горячего потока воздуха;
- соотношение водяных эквивалентов горячего и холодного воздуха;
- Температурный критерий, учитывав
„ ющий возможность выпадения кон--
-53-
денсата в насадке регенератора в за-
й
висимости от температуры точки рооы горячего воздуха "tp ;
- соотношение коэффициентов теплоотдачи оо стороны горячего воздуха и общего коэффициента теплоотдачи реге -нератора 04= •i/( 1 /oil- + -I /обх ) i - поправочный множитель по выражение
(6.5), учитывающий частоту вращения.
6.9. Минимальную температуру, до которой необходимо подогреть наоужный воздух, чтобы избежать обмерзания регенератора,следует определять по следующим выражениям:
при одинаковых расходах воздуха -
Ъ4г«- • • (6Л7)
A'Nr д
при различных расходах воздуха -
"+/^_<].еИИ<4аг- й-i»
Значения Д принимиот по прил. 5 в точке пересечения граничной линии и кривой предварительного подогрева.
6.10, Конструкторский расчет регенератора при известных расходах горячего и холодного воздуха (у г ' и к « а также температурах горячего и холодного воздуха
—53—
на входе и выходе, состоит в определении общей поверхноо-ти насадки и размеров теплообменника. Последовательность расчета следующая:
а) выбирают тип поверхности наоадки;
б) по выражению (6.1) вычисляют требуемую величину £; » /
,в) вычисляют отношение -ЮЦНШ— задаются вели-
VhoT к UnftOX
чиной т-Р* )>. J , рассчитывают поправочный множитель Wfwi
П по выражению (6.5) и из формул (6.3), (6.4) или иж графика (прил. 2) определяют значение числа единиц перенооа тепла Но , обеспечивающего требуемо величину Е;
г) принимают скорость прохождения воздуха в диапазоне от 2 до 5 м/о и вычисляют живые сечения горячего и холодного потоков Г эКГ mF5**;
д) определяют фронтальную поверхность насадки беж учета площадей, занимаемых радиальными уплотнениями и Центральным валом;
в) вычисляют коэффициенты теплоотдачи обгиобх для выбранного типа поверхности; \
ж) из выражений (6.7) или (6.8) определяют поверхности, Омываемые горячим н холодным воздухом Fr и Fx ;
з) находят общую расчетную поверхность наоадки, ее объем и глубину, а затем общую фронтальную поверхность наоадки о учетом уплотнений и центрального вала, а также ее диаметр;
-54-
и) из соотношения рассчитывают чар-
Wmin тогу вращения насадки.
6.П. Поверочный расчет при известных расходах горячего и холодного воздуха Gr и (гх .а также параметрах воздуха на входе в регенератор "tn, известных величинах теплообменной поверхности Fr и Fx » заданной частоте вращения tl , состоит в определении параметров воздуюных потоков на выходе из регенератора. Последовательность расчета следующая:
а) вычисляют скорости горячего и холодного потоков воздуха и коэффициенты теплоотдачи оСг и обд для соответствующего типа теплообменной поверхности насадкиi
б) находят число единиц переноса тепла No по выражению (6.7);
в) по уравнению (6.3) или из графика (прил. 2) определяют эффективность теплообмена Е, о помощью которой, используя зависимость (6.1), находят температуру воздуха на вы*оде из регенератора "tri. и "txA ;
г) вычисляют температуру поверхности насадки Ън и tni по выражениям (6.9) - (6.12);
д) если tn: и больше температуры точки росы "tp , то расчет заканчивают. Если или1п2.*^
Fp > г0 яго свидетельствует о том, что в регенераторе происходит конденсация влаги и тогда по у пленениям Тб.13) и (6.14) или непосредственно из 2/d диаграммы
-55-
определяют энтальпии воздуха у поверхности JtH и
в) отроят в d диаграмме процессы изменения состояний воздуха при прохождении через регенератор (рио. 15): наносят точки начальных параметров воздуха на входе в регенератор (точки I при ”tr4 и А и I при "t Х< и ), а также точки, соответствующие параметрам воздуха над поверхностью насадки (точка Л при fcnZ и , а также точка X при "ЬгН и ?/п4 )• отрезок между значениями энтальпий *Уп< и 0п2 делят
на П. равных частей, а отрезок между значениями температур воздуха "tn и tr2 - на П + I частей; наносят точки, характеризующие состояние воздуха над сухой частью насадки (точки А и Б на пересечении линий dг 1 =£Onstи %=const ) и над смоченной поверхностью (точки В,Г,Д, Е,Ж на пересечении линий Ц = 100 % и Const )• из точки I проводят прямую линию к точке А, эта прямая пересекает линию "t ^COnS't первого участка в точке 2, из которой проводят новую прямую к точке Б, и т.д. Таким образом получают ломаную линию Т-З-З-Л-З-б-Т-в, характеризующую изменение состояния горячего воздуха при прохождении через регенератор; в точке 8 пересечения линий 'tri и ломаной находят значение ; из точки I* проводят линию, параллельную пряной 1-8 до пересечения о tx2=con$t в точке 2* , по которой, определяют величину *3 Х2. ;
—56—
Рис.15.Построение процессов изменении состояния воздуха s° вращающемся регенераторе при совместном тепло-и массообмене ( » Примеру 2): 1-2-3—1-5-6-7-8 -линия охлаждения горячего воздуха >. А,Ь,В.Г„Ц,3,3-точки состояний воздушного слоя непосредственно поверхностью насадки; 1-3(пунктир)-линия условного процесса ох лаждёнпя горячего воздуха; 1-2 -линия условного процесса натре*’ ния холодного воздуха.
-57— •
ж) если наименьшая температура насадки tn<< 4° С, то по выражениям (6.15) или (6.16) вычисляют доле сухой поверхности Л. и по прил. 5 оценивают опасность обмерзания} если точка с координатами tn< и Д находится ниже граничной кривой, то следует предусмотреть меры по предотвращению обмерзания аппарата;
в) выбирают способ предотвращения обмерзания по одной из схем на рио. 10-12; если принимают схему с предварительным подогревом наружного воздуха, то из точки с координатами "tn4 и Д проводят линию параллельную кривым подогрева до пересечения с граничной линчей; в Точке пересечения или несколько выше граничной линии определяют требуемое значение Д, которое подставляют, в формулу (6.17) или (6.18) и рассчитывают минимальную температуру предварительного подогрева наружного воздуха f Л ; принимают и расчет повторяют по п.п.
6.II,в - 6.П,е; если принимают схему с байпасированием наружного воздуха, то, задавшись минимальным расходом наружного воздуха через регенератор, расчет повторяют по п.п. 6.II.а - б.П,е.
6.12. Аэродинамическое сопротивление вращающегося регенератора дР следует рассчитывать как сумму потеоь давления на преодоление сил трения в кана/nx наседки д Рн и потерь на входе в нее дРвх. Поте пи Давления в насадке вычисляют по формуле:
-58-
О
А Рн~ <£ тр * , Па? (6.19)
а потери на вход по формуле:
лРы = -^(1-Ы!+ Км),Па’ <6.го) где £^тр“ коэффициент сопротивления трения для дан-ного типа каналов насадки;
L - длина каналов,-м;
([э - эквивалентный диаметр каналов, м; - плотность воздуха, кг/m^j
* - скорость воздуха, м/с;
G) - отношение живого сечения, к фронтальному сечению наоадки;
коэффициент, учитывающий потери давления на входе в насадку (по прил. 4).
ПРИЛОЖЕНИЯ
,Ов и коэффициент сопротивления треугольных кана-
1 р-0тй^аННЫМ Р33-™4™* авТ0Р°в:1-В-К.Мигаа;2-Л.Н.Идьин;3-М.Кок^;
5 -си?еп1.4“3‘Б,С?'ЛИЛет(обобщвяная кривая);5-7-В.М.Бузник и дД Ио Д’^5 6-аэ* 1,04мм; 7-da« 1,36);8-0.0.Кремнев;9-В.М.
> 4 Д"Л.Лондон.
-62—
Приложение 2.
Зависимость эффективности теплообмена от числа единиц пер*®0
оа тепла для противоточного движения теплоносителей.
-63-
Прилояеиие 3.
График для вычисления эффективности теплообмена К пои неравных: расходах воздушных потоков
Приложение 4,
г₽ариз дал вычисления коэффициента, учитыведаего потери давления йа входе в регенератор.
График сценки опасности обмерзания вращающегося регенер8 ра с иегигроскспической насадкой: 1-граничиая линия;2-линия $ , верительного подогрева наружного воздуха; 3-линия байпасирова ’
наружного воздуха.
-66-
Приложение 6
Парциальное давление насыщенного водяного пера надо льдом (по таблицам Г. Бонгарда)
Температура, °C 0 -I -2 -3 -4 -5
Давление, Па 610,5 562,1 517,1 475,4 436,8 401,0
Давление, мм рт.от. 4,579 4,216 3,679 3,566 3,276 3,008
-6 -Т -8 -9 -ТО -П -12 -13 -14
•368,1 337,6 309,4 283,3 259,4 273,3 216,9 198,1 180,9
2,761 2,532 2,321 2,125 1,946 1,780 1,627 1,486 1,357
-15 -16 -17 -18 -19 . -20 -25 -30 -35
165,0 150,0 136,9 124,6 113,3 102,9 62,79 37,33 г5" * го сл
1,238 1,125 1,027 0,935 0,850 0,772 0,471 0,260 0,167
-66-
Приложенйе 7.
ПРИЖРЫ РАСЧЕТА ПРИМЕР I -
' Для системы кондиционирования требуется разработать вращающийся регенератор, обеспечивающий в летний период возвращение 75 % холода из удаляемого вентиляционного воздуха.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Расходы приточного и удаляемого воздуха От = •=> (ух * 5,555 кг/о; температура горячего и холодного воздуха на входе в регенератор tr4 = 38°С и t = » 25° С. В качестве насадки теплообменника принята поверхность из гладкой и гофрированной алюминиевой фольги толщиной 0,1 мм со одедующей характеристикой: эквивалентный диаметр каналов с1э = 1,83 мм, показатель ком-; пактности ф = 2559 м2/м^; отношение живого сечения к фронтальному сечению наоадки 6) = 0,872 ; шаг между гофрами - 3 мм, расстояние между листами фольги ё> =» и 1,8 мм; доля поверхности, не омываемая воздухом 0 а • 0,255; теплоемкость влажного воздуха С|>г Срх * • 1,025 кДж/Скг.КЗ; средняя плотность воздуха « •1,18 кг/м3; вязкость "О = Й , м?/с; теплопроводность Л. = 2,67 . ТО-2 Зт/(м.К).
РЕШЕНИЕ
Обеспечить возвращение 75 % холода из удаляемого воздуха можно о помощью регенератора, имеющего эффективность теплообмена Е = 0,75.
Вычисляют водяные эквиваленты воздушных потоков
и их соотношение:
G’Cp => 5,555 . 1,025 = 5,69 кДж/(с.К) или 56 90 Вт/К.
Соотношение —XtSHtL. = I, Задаются соотноаени-
Whoc Wnwix
ем У.-,пчу— = 5 и по выражению (6.5) находят поправоч-yjKUA ный множитель П
П = I -------i— ----.— = I - = 0,995.
B.J . / ДхйЙЕ-А 8,3 ,(5)2
' w *nlnJ
По формуле (6.3) или из графика прнл. 2 определяют значение, при котором обеспечивается ' Е « 0,75.
|s|0= —!------ = —= з.об.
П - Е 0,995 - 0,75
Задаваясь значением ТУ « 3 м/с, вычисляют живые сечения горячего и холодного потоков
f^r-fxx- ~- * 1,569 м2.
Vxf 31.18
-68-
Опредеяяют фронтальную поверхность теплообменника без учета пяощацей радиальных уплотнений и центрального ваяа
£ ш btr + f Жх » = 3,6 «г .
<*> 0,872
Вычисляют чиояо Re :
О — У' ' з 3 « 343,
"О i6. ir6
Из графика (прия. I) или по формуле 0.0. Кремнева j находят значение ^|ц для треугольных канаяов!
Nu= 0.2 ‘ ( Не )О»*5 = 0,2 X (343)0'45 « 2,767,0
Отсюда
_/ — рЛк= «»-.£»Z£Z ,&t67xioj,, 40,4 Вт^*2,К).
°^г 0,00183
Преобразуя выражение (6.7) и имея в виду, что \д/ггйп.= 5690 Вт/К, вычисляют поверхности насадки, омываемые горячим и холодным воздухом fr и Fx *
Fr ~Fx~No • 3,06x5690 (I—.+__i
* “V ‘tv
• E6I.9
—6^“
Общая расчетная поверхность наоадки Fо , омываемая воздушными потоками, равна Fo = 861,9 + 861,9= » 1723,8 м2, Определяют объем насадки регенератора, учитывая, что часть поверхности 0= 0,255 не участвует в теплообмене!
W-cfi _ « 0,904 м3.
V (1-0) 2559 х(1 - 0,255)
Глубина насадки по ходу воздуха
0 = _У___- = 0,251 м.
V Т<рр 3,6
Полагая, что площадь радиальных уплотнений соо-
iF f<PP ’ Dt’ 0,15
тавляет
метре
а площадь центрального вала при дна-м, = С,0176 м2, находят общую
фронтальную поверхность теплообменника о учетом поверх
ности, занимаемой уплотнениями:
= 3,6 + х + 0,017б = 3,917 »£
откуда диаметр ротора
1)р= )| — Л—» 2,33 и.
‘ Г I 3,14
Фактическая двухсторонняя поверхность насадки о учетом участков, скрытых уплотнениями, составит: Р*=Ж&е£. *(>.<?= ^х(2^ЭЗ)2х0,251х2559 . 27?7|й
4 #
-70-
на ивготовление которой требуется 1368,5 £ алюминиевой фольги. При толщине 8 = 0,1 мм и 2500 кг/t?
масса фольги составит:
.$.£>нас= ф! хО.ООО! *2500--= 342 кг.
•iacca насадки, участвующая в теплообмене
‘ -j=k*= ХО,0001x2500=215,5 Кг.
Задаются отноиеиием —....... » 5 и о помощью
Vtnin
зависимости (б.б) определяют минимальную чаотову вращения насадки, имея в виду, что теплоемкость алюминиевой фольги Сна®= °’®? «Дж/Скг.К)
П= » 12L60_x_5i69 « 9д мин-1,
И Gh« • с7е 215,5 х 0,87
Найдя из прил. I значение £тр= ;0,17, при Re = = 343 определим аэродинамическое сопротивление насадки по формуле (6.19):
D Г) _ ^тР<В-е-Л0Д7х0,251x1,10х(3)2 в дГиг^дИеГ- 0,00183x2
- 123,8 Па.
Из прил. 4 для ламинарного потока и СО • 0,872 находят коэффициент потери давления на входе в насадку «ах = 0,95. Тогда потерн давления на вход согласно выражению (6.20) составят:
-71.
6,3 Па.
Общие потери давления в регенераторе: дЙ-=дРх“дРнг+л^ 123,8 < 6,3 = 130,1 Па.
ПРИМЕР 2
В системе вентиляции установлен вращающийся регенератор типа Эконовент PT-I900 шведской фирми "Мунгере Эконовент АВ" с насадкой из алюминиевой фольги. Требуется определить эффективность аппарата и параметр» воздушных потоков на выходе из регенератора, а также его аэродинамическое сопротивление.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Расход теплого воздуха, удаляемого из помещения, составляет Z-r = 3,888 м^/о, температура tri = 20е С, относительная влажность * 45 %, влагооодержачие dr-f--“ 6,6 г/кг, энтальпия $Г1 « 36,84 кЛж/кг и температур точки росы tp «• 7,6° 0. Наружный воздух такае в количестве <х = 3,888 м^/с поступает с начальной температурой txi = - 2° С и энтальпией Ук1 = 3,35 кДж/кг.
Конструктивные характеристики согласно каталогов Фионы следующие: поверхность насадки изготовлена из черз-| Аующихоя плоских и гэфриропаннмх листов фольги толщиной f
I
I
. -72-
0 «0,1 мм, образующих треугольные каналы о эквивалент- 1 ным диаметром Q? « 1,5 мм; показатель компактнооти ] ф « 3000 МЗ/м3; Отношение живого сечения каналов к об- ? тему фронтальному (л) ~ 0,85; диаметр наоадки t)p » <
* 1,9 м; глубина наоадки £ = 0,2 м; частота вращениО наоадки П = 10 иин”'. Физические свойства воздуха при Я сродней температуре + 10°С: плотность Р = 1,2 кг/м ; вязкость "Р = 14,16 . 10"6 м2/с; коэффициент теплопро- 1 водности А = 2,Я . Ю~2 Вт/(м.К); теплоемкость ср *1 = 1,005 кЙжДкг.К). Физические свойства алюминиевой фоль- | ги: теплоемкость сдаг = 0,87 кДжДкг.К); плотность^»«| = 2500 кг/цЗ I
РЕШЕНИЕ |
Вычисляют живые сечения для воздушных потоков: I fxr—,gj. х0,85 = 1*20^ м2<|
Скорость воз,духа при движении через наседку: 1
w=w=-^--^-vw<'-
Двухстороннюю поверхность теплообдана, омывав^» 1 воздушными потоками, находят из завясимооти для <J> ; J
ГхГ = .A:ferC 1
Г * 0,0015 1
-73т
Критерии Рейнольдоа и Нуосельта для воздушных потоков, проходящих через треугольные каналы вычисляют о помощью графика прил. I или по формуле 0.0. Кремнева:
. з,гз X 0itcgi5.342
пе У 14,16 х 10~“
Nu= 0,2 х ( R® )°’'*5 “ 0,2х(342)0’45- 2,762.
Учитывая небольшую разность температур между теплым и холодным воздухом, можно считать, чтоОбг»оСх.
Тогда
оСг-оС =^3-’ 2 Вт/(м2.К).
0,0015
Водяные эквиваленты воздушных потоков:
’ Ср 3,688x1,2x1,005 - 4,689 kW(o.K) иля 4689 Вт/К.
Определяют число единиц переноса явного тепла в регенераторе
- 3,164.
Массу насадки определяют как наосу алюминиевой ?ольги, содержащейся в объеме насадки, учитывая, что п°т;рхнооть фольги опивается воздухом с двух сторон:
-74-
„3,14х(1,9)2х0,2x3000x0,0001x2500.
4 ’ 2 4x2
» 212 кг.
Соотношение водяного эквивалента насадки и Минина явного водяного эквивалента воздушного потока 44s?- Ж ре '£н ‘ Ц... = 212 JC 0,87 х_ 10 в б, 5. Wiriin wwJn • би 4,689 х 60
По выоажению (6.5) вычисляет коэффициент П, учитывающий влияние вращения насадки на эффективность тепл обмена Е,
П - I---------I------ - 0,997.
8,3 х-(6,5)2
Находят эффективность теплообмена по уравнении (6.3)
Е » —Jh____п - ------. 0,997 • 0,757.
• | -t*No 1 +‘3,164
Рассчитывает температуру воздуха на выходе из аппарата
tri =trt~E(ir«~txJ‘ - 20-0,757х(20+2) » 3,4°С;. txi = tx< +Eftri-tx4 = -2+0,757х(20+2) = 14,б°с|
Определяют температуру поверхности на входе холодного и горячего воздуха по уравнениям (6.II) и (6.12 Еп< =-ixLiXi±_. ° ZkLt С-л1» с,7°д
-75-
f » g£.Г.1^6 B I7 3oc ..
IM n 2
Так как "tni = 0,7°C < "tp = 7,6°C, то в регенераторе наблюдается конденсация влаги на части насадки.
Вычисляют энтальпию воздушного слоя у мокрой поверхности по выражению (6.13), предварительно найдя вла-госоцержание насыщенного воздуха <Jh = 4,05 г/кг при Ъ|4 • 0,7°С и = 100 % из <3~ d диаграммы (см.риз.15) 1,005 . ffH + C^^*k8X-tfL4.)dH » 1,005x0,7+ •
+ ify&rL)*.1!»9^ «= 10,83 кДж/кг
Ю00
и энтальпию воздушного слоя у сухой поверхности пс выражению (6.14)
Зиа = 1,005 . Im + - 1,005x17.3+
1000
+ j> »34,09 кДж/кг.
ЮОО
Отрезок между значениями энтальпий 2lnl » 10,83 кДж/кг и *Хцв 34,09 кДж/кг в диаграмме делят на шесть равных частей (рнс. 15). Соединяют точку I (состояние поступающего горячего воздуха) о течкой А (параметры воздуюного слоя у поверхности) прямой линией. Эта прямая пересечет линию "£=* const первого участка в точке 2, из которой проводят прямую к точке Е и т.д.
Построив таким образом ломаную линию I-2-3-4-5-
-76-
-6-7-8, характеризующую изменение состояния горячего воздуха при прохождении через регенератор, находят в точке пересечения с линией "tr2 = 3,4°С.(точка 8) значение Уг1 = 15,28 кДж/кг и <|ri= 4,73 г/кг. Соединив точку I о точкой 8 пунктирной прямой, получают условное изображение процесса охлаждения воздуха в регенератора. Проведя параллельную прянув из точки о начальными параметрами и ^х<до пересечения с линией txl = = 14,6°С, получают значение 3x2- 24,7 кДж/кг.
Леродинамичеокое сопротивление насадки д₽н вычисляют, определив из графика прил. I коеффициент сопротивления 4$ тр= 0,17 при Re = 342, дР м 142 Па .
4 « l-d» 2 X 0,0015
Потери на вход Дрвх Дяя треугольных каналов вычисляют с помощью графика прил. 4, из которого находят К_„ » 0,95 при (л) “ 0,85. Тогдаt
- 7,7 Па.
Обчие потери др » А Рй + • 142 ь7,7 » 149,7 Па.
Соглаоио характеристик, приводимых фирмой для Эконовента PT-I900 при расходах воздуха . Z*.
• 3,888 м /о, эффективность теплообмена составляет Е » 0,75 и сопротивление Р в 170 Па, что хороио оогла-
-77-
суется о результатами расчета,
ПРИМЕР 3
Требуетоя запроектировать систему вентиляции о утилизацией тепла удаляемого воздуха в зимнее время,
ИСХОДНЫЕ ДАЯНЬЕ
Раоход воздуха, удаляемого из помещения = • 3,888 м^/о, температура 'tri» + 20°С, влагосодержание с|г< = 4,3 г/кг, температура точки роси р = + 2° С. Расход наружного воздуха "ЗСх = 4,444 м^/с, температура “ - 22°С, влагосо де ржание <1х<= 0,4 г/кг, барометрическое давление Б * I0I324 Па. Температура приточного воздуха 41пр 18°С.
‘ РЕШЕНИЕ "
В качестве утилизатора принимает вращающийся регенератор конструкции ТашЗНИИЗП с наоадкой из алюминиевой фольги. Зная расходы воздуха » 3,888 rfVo и = 4,444 1^/а, по рис. 4. выбирают тип ВРТ-2, по-°кольку 'аэродинамические сопротивления при этих расходах Нв превыиают 200 Па ( дРр ~ 130 Па и дРх а 140 Па ).
Конструктивные характеристики вращающегося реге-чвратора согласно табл, I и 2 следующие* толщина фольги О = 0,08 мм, эквивалентный диаметр каналов d>= 1,7 ми/
-78-
показатель компактности теплообменной поверхности Т » 3
• 2058 м2/м ; отношение живого сечения каналов к .общему фронтальному (д “ 0,898; диаметр ротора 2 м; глубине наоадки по ходу воздуха В* 0,24 м; живое ое-чение для прохода воздуха f*r « £жх = 1,27 м2; поверхность теплообмена двухсторонняя Fr.F, = 715 >£ ; частота вращения Ft = 10 мин~^« Физические Свойства воздуха при средней температуре О °C; плотность ° 1,293 кг/м3; вязкость V « 13,28’1(^м3/с;коэф|ицйент теплопро-, водности Л.= 2,44 . 10“3 Вт/(м..К); теплоемкость ср* = 1,005 кД»/(о.К). Физичеокие свойотва алюминиевой фольги: теплоемкость снао = 0,87 кДхДкг.К); плотность ^wc= 2500 кг/м3.
Находят окорооти воздуха при движении через на-
W 1.27
. 4,444
1,27-
садку f, '
3,06 и/о у
* 3,5 «/о ..
Вычисляют критерии Рейнольдов и Нусоеяьта для воздушных потоков с помощью графиков прил. I или по формуле
Г) ж ОД......= 392 ;
13,28 х IV* *
0 _ Ух • А - 3^.0^0017 ,
КвХ" Т) 13,28 х ИГ6
Hur- 0,2 х ( Rer )0,45 - 0,2х(392)°»/,’*= 2,938
HuX- 0,2 х (ftex )°’1‘5 = 0,2х(448)0’45» 3,119
Определяют коэффициенты теплоотдачи в горячем и хсводном потоке
2,938x2,44XI0-2 я ^>17
Вт/(ы2.К); da 0,0017
<<ж»НйсЛа 3/1^2,44x10^ я цц 76 Зт/<«£.&).
4э 0,0017
Водяные эквивалента воздушных потоков:
Wr altZ-’|’r-^» 3,868x1,293x1,005=5,052 кДж/(о.К) или 5052 Вт/К;
Wx = -€x'j’x‘(f= 4,444x1,293x1,005 = 5,775 кДж/(о.К) или 5775 Вт/К.
Наименьший водяной эквивалент V/пел» \Jr » - 5052 Вт/К.
Соотношение водяных эквивалент'' ’ Wowi - ,
\ /. 5775
WWU.X
= 0,875,
Определяют число единиц переноса явного тепла в регенераторе
-80*
,Ч°“ТТ~ \ X Z -4J 5052 1____________, I_____ ]
Wn*« <=CJ5T' 42,17x715 44,76x715 i
» 3,078. й
Вычисляют массу насадки, участвующую в теплообмене ’ %
и=Э|И" *й'211 -» j х 2058x0,00008x2500 х 155 кг, 3
2 *1
Соотношение водяного эквивалента насадки и иини-1
мального водяного эквивалента воздуха |
Whoc -GwoC'Choc -IX = 155x0,87x10 , е 4 45, |
и™л~Шл-61) 5,05x60 • j
По выражению (6.5) вычисляют-коэффициент П, учи- J тнвающий влияние вращения на эффективность теплообмена Е,|
П „ Т _ I » Т - I J|
8?3 ( Т 8,3х(4,45)2 1
« 0,994. 1
Находят эффективность Е по формуле (6.3) или по I
прим. 2 I
J-e'-C-fe) 1
е*1ж7вдгяи-П-Wmo>K w"* I
ш I - п -3,078(1—0,875) 1
I - 0,875 х e -3,078x030.875) ’ °"85, 1
—81'
Примечание. Эффективность теплообмена Е можно найти также другим способом. Вычисляют Е для минимального расходе воздуха для случен равных водяных эквивалентов
Е - —— П = ---- *0,994=0,75.
hNo I t 3,078
находят соотношение —* 1,143.
Wmn 5052
На графике прил.З находят значение Е = 0,75
\а/пВД V
для соотношения — = I и проводят линию \^г<п
параллельно кривым до пересечения с вертикальной линией, соответствующей величине
УрИИ- - 1Д43 . в точке пересечения оп-уунмл
ределявт искомое значение Е = 0,785.
С помощью выражения (6.1' рассчитывают темпера -
туру горячего и холодного потоков из регенератора : tri»tr»-E(tr4-fxl) . 20 - 0,785 х (20+ 22) - -.TJ,O°C;
(trrt*X-22+0,785 х 0,875х(20+22'4= +6,85°С.
Определяют температуру поверхности на входе холод-
ного и горячего воздуха по уравнерияя (6.9) и (6.10)
f tto(ct^4-o6x tn< обг+оёх
,42,I7x(-I3)+44,76x(-22)_
42,17 -в 4>(,76
:7,б°с;
f = LnZ~
olrtrj t OCxtxx <Х-Г + ОСк
- 42,17x20-44,76x6,85 к 42,17 + 44,76
♦13,2°С .
Так как tn+ = -17,б°С < -2° < |р = т0 необ_
хедино оценить опасность оомерзания насадки по прил. 5,
-82-
Предва|)итй1ьно вычисляют значения:
(V хг _____i--- = —J----------- - 21,71 Bt/(i£.K)j
* и. - ——— + I
обг «х 42,17
М - JSfit..*, Гс. я - 3,072 { ‘
IV yr 5052
* 0,875 }
D Д^Г'5775
ft-.. tn- tp а 20_г_2_ = 0,4285;
tn-U 20+22
Д—С^Г„-1^.Х2 = 1,942 сСо 21,71
И по выражению (6.16) находят долю сухой поверхности на- 1^В
*-да)Т’ ]Ж
( 1,942 Г VI
[0,4285-0,4285»0,875« Jj 0,994 Г г 1,942 ] I
L1’1-0,875 J Л
-3,072(1-0,875) _ с пог,-). (1-0,994) (2-0,875)1 В
_______________* J__________1-0,875 у- 0,314. I
По прил. 5 определяют, что точка с координатами Я 1щР^7,б0С и Д я 0,314 находится ниже граничной ли- Я нии, оледовательно произойдет обмерзание регенератора. Ш Для предотэрвпения обмерзания можно применять предвари- В
—вз—
тельнай подогрев части наружного воздуха (рис. II,а) или байпасирование наружного- воздуха (рис. 12, а).
Находят минимальное значение Д ия поил. 5, при котором не наблюдается обмерзания в случае использования предварительного подогрева наружного воздуха. Для этого из точки о координатами » -17,6°С и Д = 0,314 проводят линию, параллельную кривым предварительного подогрева до пересечения о граничной кривой. В точке пересечения (или несколько выше ее, если необходимо обеспечить запас тепловой мощности) находят новое значение Д - 0,495 и по выражению (6.18) вычисляют температуру, до которой необходимо подогреть наружный воздух:
Л
«20 (20-2) Д-0.875 е -3-072 (1-0>ЭТ57 -
I > /0-0.075) _ -3,072 (1-0,875) 0,495
L 1,942 » - 12,1° С.
Если для предотвращения обмерзания применить байпасирование 30 % наружного воздуха'в обход регенератора, то расход холодного воздуха составит:
"Zx» 4,444 х 0,7 « 3,1108 мЗ/с .
Соответственно водяной эквивалент холодного воздуха будет :
Мх ~ 3,1108x1,293x1,005=4,042 кДж/СО.Ю или
-84-
4042 Вт/К, водяной эквивалент горячего воздуха сохраняется прежним \л/г 3 5,052 кДж/(о.К) или 5052 Вт/К,
При этих условиях новые значения расчетных вели-
Е *
В
чин будут следующими:
^=2,45 м/с; HuX* 2,655; О^Х = 38,1 Вт/(м2.К);
£0,01 Вт/№.К){ No
0,832;
1.25;
Доля
3,54; УлЬа. . о,8 ;
. , Mntftx
tri’-7,95°C; tn<= -I4,6°C; Nr ’3,072;
9Г 0,4285; A “ 2,107.
оухой поверхности Д по выражение (6.16) сос-
тавит :
. я I______________Р Г 2,107 /5,4285-0,4285x1,25 и
“ 3,072 (1-1,25)U J (1-1,25) 0 994 Л 2,107 7
’ 1-1,25 J
-3,072(1-1,25'. 0 994Т _ Lb0^2^12-J425) .
I -1,25
------------------------------— ------------—т— - » 0,569.
По прил. 5 определяют, что точка о координатами Ini’ -14,6°С и Д 0,569 находится несколько выие граничной линии, следовательно, применив байпасирование 30 % наружного воздуха, можно 1вгкже предотвратить обмерзание аппарата. Однако, учитывая, чтс способ предварительного подогрева чести : apyurtorc воздуха . ляеЮя более надеж-
ным, принимают его в качестве средства против обмерзания
(охема на рис. II, а).
Тогда, имея в виду, что
1x4 « 1л
» -12,1°С,
помощь» выражения (6.1) определяют!
—85—
ЪгИ’п ~E (fr< ~tx<) - 20-0,785x(20+I2,I)~-5,2°C , tx2=txi^-E^i(tr4-txl) - -12,1+0,785x0,875(20+12,1)* “ 9,95°C.
По уравнениям (6.9) и (6.10):
. a 42,l7x(-5,2)+44,76x(-I2,I).
c£r+oCx 42,17 + 44,76
“ - 8.75° C,
f-.^gLrtrj^otxtxa 42,17x20+44,76x9,95^^
V . O<r + CZx 42,17+44,76
Так как 'Em == -8,75°C < Ip * +2,0°C, то на части поверхности наоадки будет конденсироваться влага.
Если используют ^X~cJ диаграмму, в которой область отрицательных температур построена по значениям парциальных давлений насыщенного воздуха над переохлажденной водой, то на нее наносят линию = 100 %, по -строенную по значениям парциальных давлений насыщенного воздуха надо льдом Рд (см. прил. 6). Для этого вычисляют влагосодержание и энтальпию для температур от 0°С до -I5°G о интервалом I + 5°С при "Е * 0°С ,
J= 622 • Bl_ я 622_х_610,5 „ з 77 г/гг
Б “Ий 101324 - 610,5 ’ Z Г’
7 = 1,005 . Е +(2500 + 1,8 . t ) J /1000 -
• 1,С05х0+(2500+18х0)хЗ,77/1000 => 9,425 кДж/кг; пРи f = -5°С J = 2,47 г/кг *3 ~ 1,127 кДж/кг;
-86-
-87-
X tn,.- w
«7
/ . 2
S ( —----1--------г
1
•10
•w
Рис.16.Процессы обработки воздуха в системе вентиляции с вращающимся регеиератором(к яркиеоу о);1—2—3—4—5—6—7—8 - охлаждение удаляемого воздуха в регенераторе;А-Б-В-Г-Д-Е-П -состояние воз -душного слоя над поверхностью насадки; 1-8 -линия условного охлаждения удаляемого воздуха: И-Л' -гпвд-варительный подогрев наружного воздух-"’;Л-'4-поло -грев и увлажнение наружного воздуха я оегенеря-’-оре; М-П -подогрев наружного воздухе, в калорифере.
при "Е = -Ю°С при ’t s -15°С
= -6,079 кДж/кг J, 0= -12,57 кДж/кг. <
Вычисляют
<1 = 1,6 г/кг
d = 1,01 г/кг?
энтальпию воздушного сдоя над поверх- 1 ностью льда при температуре насадки -8,75° С. I
Предварительно для згой температуры из прил. 6 интерпо- 1 хяцией находят Рд = 289,8 Па, затем:
£22 х J?8988---= j уд г/кг,
I0I324 - 289,8
<•4 to
iitfsit* In &
Jm 622 ' -2fl-Ь "Ия
и по формуле (6.13)* * вычисляют :
7л<» I,005tn4+(25C0+I,8tm ) Jh/ЮОО »
- 1,005x(-8,75)+/2500+I,8x(-8,75^7x1,78/1000= -4,37кДж/м|
По формуле <6.14), имея в виду, что dp = dr< = 4,3 г/кг, находят *^/nt= 1,005 Еп1+(2500+1,8^пд) dp /1000 » I,005x14,8+(2500+I,8x14,8)х4,3/1000= 25,74 кДж/кг
' Отрезок между значениями - -4,37 кДж/кг и 7»В.= 25,74 кДж/кг в Jдиаграмме делят па шесть, а отрезок между значениями температур tri = 20°С и Егг = = -5,2°С делят на оемь равных чаотей (рис. 16). Наносят . точки состояния воздуха над оухой поверхностью насадки (точки А, Б, В.на пересечении лийий dr4 =4,3 г/кг и
Значение ?/п< можно также найти непосредственно из j—d дяаграмчы в точке пересечения линий хгн = =‘C,75i?C и Ул* 100 /5 (надо льдом), а значение
*Упа я точке пересечения линий = 14,8оС и dp dr< « 4,3 г/кг.
-88-
7n=can^t ) и над смоченной поверхностью (точки Г, . Д, Е, X на пересечении линий IU0 $ и 3fl=CWlS^ ),
Соединяют точку I .(состояние удаляемого горячего воздуха) о точкой А (параметры воздушного слоя у поверхности) прямой линией. Эта прямая пересечет линию const первого участка в точке 2, из которой проводят новую’прямую к точке Б и т.д. Построив ломаную линию I-2-3-4-5-6-7-8, характеризующую изменение состояния удаляемого воздуха при прохождении через регенератор, находят в точке пересечения ее о линией tГУ я -5,2°С (точка 8) значения <Jrt= 2,36 г/кг и *ofa.= 0,65 кДж/кг. Соединив точку I о точкой 8 пунктирной прямой, получают условное иэображени процесса охлаждения удаляемого воздуха.
Строят процесс обработки наружного воздуха: из точки Н проводят вертикальную прямую До точки Л, характе ризующув предварительный подогрев наружного воздуха от fM -22°С до 1 л = -12°С; затем из точки Л проводят прямую, параллельную пунктирной прямой 1-8, до пересечения с линией “ +9,95°С в точке М и получают знамени dri 1,93 г/кг и *3г2= 1<4,8б кДж/кг.
Из точки М проводят вертикальную линию, характе ризующую подогрев наружного воздуха после регенератора в калорифере, до пересечения о линией 'tnp = +18° С в точ ке П, которая соответствует параметрам приточного воздух Подбирает калорифер для предварительного подогре ва чаоти наружного воздуха. Принимают наименьшую модель
—89—
калорифера Кок 3-6-01 Костромского калориферного завода с техническими характеристиками:поверхность теплопереда-
чи F = 10,85 м2; живое сечение для прохода воздуха faK” 0,111 м2; живое сечение для прохода теплоносителя £жт= 0,00081 м2.
Задаваясь массовой скоростью • 8 кг/(с.м2), определяют расход наружного воздуха через калорифер:
6к=Гж^= О.Ш х 8 = 0,888 кг/с,.
расход наружного воздуха, проходящего в обход калорифера:
&H-Gx"Gк= 1,293x4,44-0,888 = 4,858 кг/о.
Вычисляют температуру подогрева наружного воздуха в калорифере "tfe , из расчета,чтобы после смешения о неподо-гретым воздухом 1 w , температура его перед регенератором была -I2,I°C:
4- - tx< (&Н*(Ши(ль (-12,1X4,858+0,888)-(-22)х4,в58;
Ч {V 0,888
= 42° С.
Тепловая нагрузка на калорифер:
0*== (тк ’ 0,888.1,005.(42+22) » 37,116 кДж/о
«»и 57П6 Вт.
Вычисляют расход воды через калорифер при темпе-Рвтурах на входе t’u « I50°G и выходе t, • 70°С.
• °-™ "*•
4е«ь Cw’ 4,tp кДж/(кг.К) - удельная теплоемкость вод».
-90-
-91-
Скорость движения воды в трубках калорифера: !
iy — ----- "0,2 и/о. ‘
fxT-fw 0,00085 . IC00
Коэффициент теплопередачи калорифера с учетом коэффициента перевода в систему СИ составит:
К - I6,6.(Tyj>)°’/‘55./O'w0,111. I.K3" 16,6х8°’455х0,2°* jtl, 163 = 39,7 Вт/(^.К).
Требуемая поверхность нагрева
„ ___5Ш6_________________J
39.7 (12И0 + ^22 Д
= 20 &. fl
Устанавливают последовательно два калорифера Кок 3-б-оИ о общей поверхность» нагрева • F = 2хЮ,85 с 21,7 Я Затем подбирают и рассчитывают калориферы дллЯ подогрева всего потока наружного воздуха после вращавЛ гося регенератора от температуры t«t= 9,95°С (точка fl на рис. 16) до tnp = +18^(точка П на рис.15), пользуя^ известными методами.
Компонуют приточную камеру о вращающимся регенератором, исходя из конструктивных, планировочных, технологических и других требований, рис. 17. Л
вычисляют аэродинамическое сопротивление наоеиЛ регенератора по удаляемому и приточному воздуху. npafl Rpr = 392 и R«X’ V,8 из прял. I определяют ксэффивЛ енты сопротивления <^трг= 0,15 ч£,трк- 0,12, тогда fl
ftto. 17. Компоновка приточной камеры о вращающимся регена-°Р°М: 1-неподаижные жалюзийные решетки; 2-утепленныЙ клапан;3-1(^Пл8 2 фильтр ;4-возду1йный клапан основного потока;5-обводной ад;6~двухпозиционный воздушный клапан,сблокированный с обвод-ц Кл&ланом;7-калориферы для подогрева чаоти наружного воздуха;
°Рйфер основного подогрева наружного воздуха; 9-вращающийся f оратор;ГО-приточняй вентилятор;(Т-вытяжной вентилятор.
92-
D . . 0J^0,24xI,293xX3x06£lI2fl Па,
2 . 4 Э 2 х 0,0017 ]
В 0^2x0^1^93^3^ 13ч fltl J
АГмх- 2 . /д 2/0,0017
/
Потери на вход для треугольных каналов вычисляют по прил. 4, из которого при (*) = 0,898 и ламинарном потойе ( R.er<Rex< 2200) находят К я К » 0,91.
•£ А X Д’ А А
Т огда:
J^r=£t^j2r (1 -(Д. (1-0,898 *0,91)
» 6,1 Па')
AftxX= &:£&. (j -<оЧ&4 • <1 “0,898+0,91>
» С,7 Па.
Общие потери давления при прохождении воздуха через регенератор; *. 4
дрг • дРнг + дРвхг а 128 * 6,1 = 134,1 Па;, л
дРх дРнх + дРвхх = 134 + 8,7 “ 142,7 Па, j
Этм значения потерь давления можно также найти непосредственно из рис. 3 при соответствующих расходах Lr “ 3,888 мЗ/о и Vx4 4,444 М^/с.
Выполняют аэродинамические расчеты при.точнд|! н вмтчжной оиетем.
-93-
Приложение 8
Примеры установки регенераторов в системах вентиляции.
Рис. 18. Частичный подогрев удаляемого воздуха: I- непод-жалюзная решетка; 2- утепленный клапан; 3- фильтр; 4,5, . 4“ воздушные клапаны; 6- регенератор; 7,1-3- калориферы; 8,9-®вИ»ИЛЯТОРН.
-95-
Рио. 19. Байпасирование наружного воздухе (условння нения те же, что л на рис. ГВ).
Рио. 20. Подмешивание удаляемого воздуха (условные обоэня-тежже, что и на рис. 18).
-96-
Рас. 21. Параллельная установка двух ВРТ с байпасирование** наружного воздуха (условные обозначения те же, что и на рис. I8 '
-97-
РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ СИСТЕМ
ВЕНТИЛЯЦИЙ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ
ВОЗДУХА С ВРАЩАЮЩИМИСЯ РЕГЕНЕРАТОРАМИ
Отдел научно-технической информаций
Редактор - Рашидова И.Г.
Художник - Салькова Т.В.
Подписано к печати 25.03.1982 г. Формат бумаги 60x84 I/I6
Объем 4,0 уч.-изд. л. Заказ . Тираж 500 экэ.ЦенаАОк.
Ротапринт ТвшЗНИИЗП.700000 Ташкент, ул. А. Ниязова , 17