Диссертация (1025582), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Это связано стем,чтопринциптермодинамическуюиспарительногонеравновесностьохлаждениявоздухаатмосферногоиспользуетвоздуха–психрометрическую разность температур (разность температур сухого и мокроготермометров) – т.е. безмашинный способ производства холода. В предельномслучае, при бесконечно большой поверхности теплообменных аппаратов,энергозатраты установки будут близки к нулю, и холодильный коэффициентподобной установки (отношение холодопроизводительности к потребляемоймощности) будет стремится к бесконечности. В литературе [1, 6, 7, 21] дляоценки эффективности работы водоиспарительных систем кондиционированиятрадиционно применяются два критерия: эффективность по «мокрому»термометру и эффективность по температуре точки росы (рассчитывается посоотношению (17)).
Поскольку теоретическим пределом охлаждения в аппаратахРКИО является температура точки росы, для оценки эффективности УКВ,работающих по принципу РКИО, применяется главным образом эффективностьпо температуре точке росы.50На Рис. 2.5 представлена зависимость эффективности УКВ РКИО потемпературе точки росы от температурного КПД КИТО.Рис. 2.5 Зависимость эффективности УКВ РКИО по точке росы отэффективности КИТО εtЭффективность УКВ по точке росы практически линейно возрастает сувеличениемэффективностикосвенно-испарительноготеплообменника,отсутствуют выраженные экстремумы. В связи с этим использовать данныйкритерий в качестве оптимизационного не представляется возможным.В УКВ РКИО холодопроизводительность установки и её массо-габаритныехарактеристики определяются, главным образом, площадью теплообменногоаппарата (при фиксированном расходе воздуха и скорости воздуха в живомсечении теплообменной насадки).Q полезБыла исследована зависимость комплекса х,kFто тогде Qxполез, кВт – полезная холодопроизводительность УКВ, определяется по51зависимости (16), Kто, Вт/(м2*°С) – коэффициент теплопередачи аппарата, Fто, м2– площадь теплообменной поверхности) от эффективности КИТО εt (Рис.
2.6).Рис. 2.6 Зависимость комплекса ζ от эффективности КИТО εtПроведенныеQ полезх kFто тоисследованияпоказали,чтозависимостькомплексаот эффективности КИТО носит практически линейный характер.Отклонения от линейного характера проявляются в зоне высоких значенийэффективности КИТО (выше 0,8…0,82).Расчеты показали, что зависимость комплекса ζ от эффективности КИТОносит линейный характер во всех рассмотренных случаях, следовательно, онаможет быть обобщена уравнением прямой вида:y kxbВ зависимости от начальных климатических условий изменяютсякоэффициенты k и b. Было исследовано влияние параметров окружающей среды52на коэффициенты k и b. В результате обобщения зависимость можно представитьследующим образом: 1,5 d ос d м t 0, 471 t ос t р ,(19)где dос – влагосодержание воздуха окружающей среды, кг/кг;dм – влагосодержание воздуха окружающей среды, рассчитанное попараметрам «мокрого» термометра, кг/кг;εt – эффективность КИТО;tос – температура воздуха окружающей среды по сухому термометру, °С;tр – температура точки росы воздуха окружающей среды, °С.Результаты, рассчитанные по зависимости (19) были сопоставлены срезультатами, рассчитанными по методике, описанной выше.
Для проверкикорректности зависимости использовались климатические данные 10 городов натерритории РФ (а также условия г. Ашхабада, как условия, соответствующиепиковой нагрузке на СКВ) (Таблица 2).66,9 55,8564651566064,758Улан-УдэЛипецкКраснодарКазаньЕкатеринбург56Сочи33Ростов-на-Дону2231,3 25,6 27,2 31,1 27,5МоскваОтносительнаявлажность, %Удельнаяэнтальпия, кДж/кгТемпература точкиросы, ˚СТемпературамокроготермометра, ˚СВлагосодержание,г/кгВлагосодержаниепо мокромутермометру, г/кг40МахачкалаТемпература, ˚СВолгоградАшхабадТаблица 22926,33027,828605640684767,7 57,5 57,5 68,9 58,414,2 13,1 16,2 17,7 18,1 16,5 20,5 16,8 14,9 21,4 15,622,4 19,4 19,2 20,62210,4139,511,9 12,817,5 14,3 14,5 15,5 16,72022,9 19,9 19,9 23,1 19,611,9 15,1 12,2 10,7151611,817,6 14,8 14,7 17,9 15,353Отклонение величин, рассчитанных по зависимости (19) от результатов,рассчитанных по методике, приведены в Таблице 3.Таблица 3εt0,50,550,60,650,70,750,80,85Ашхабад7,56%8,51%9,69%10,9%12,2%13,6%14,9%15,8%Волгоград-6,66% -6,33% -6,11% -6,25% -6,18% -6,80% -8,25% -10,7%Екатеринбург-7,08% -6,92% -6,56% -6,75% -7,63% -8,49% -10,8% -15,3%Казань-1,99% -1,31% -1,03% -1,22% -0,45% -1,07% -1,77% -5,32%КраснодарЛипецкМахачкалаМоскваРостов-наДонуСочиУлан-Удэ5,32%6,32%7,19%8,09%8,81%9,71%10,0%10,3%-3,19% -3,00% -2,59% -2,56% -2,94% -3,19% -4,33% -6,79%5,07%6,04%7,34%8,34%8,97%9,76%9,94%10,3%-5,06% -4,74% -4,81% -4,77% -5,51% -6,01% -7,65% -11,2%-3,69% -3,35% -3,16% -2,72% -2,92% -3,38% -4,45% -6,62%4,76%3,47%4,31%5,36%5,46%5,91%6,52%6,14%-0,68% -0,20%0,15%0,59%0,81%0,67%-0,03% -1,76%В условиях сухого, умеренного и влажного климатов отклонениесоставило не более 10% (при эффективности КИТО до 0,8 включительно).
Вусловиях пиковой нагрузки на СКВ расхождение составило до 15,8% сувеличением расхождения в области высокой эффективности КИТО.54В рассматриваемой УКВ косвенно-испарительное охлаждение являетсяединственным холодопроизводящим процессом. Было исследовано влияниеэффективности КИТО на температуру воздуха на выходе из УКВ t2 в различныхклиматических зонах (Рис.
2.7). Для наглядности на графики также нанесенытемпературы окружающей среды tос, температура «мокрого» термометраокружающей среды tм, температура точки росы окружающей среды tр. Изграфиков видно, что в условиях сухого жаркого климата при высоких значенияхэффективности КИТО на выходе из теплообменника можно получитьтемпературу, ниже температуры «мокрого» термометра окружающей среды.Согласно СанПиН 2.1.2.1002-00 диапазон комфортных параметровмикроклимата в помещении ограничен сверху изотермой 25 °С.
Таким образом сточки зрения поддержания комфортных параметров микроклимата полезнойбудет являться холодопроизводительность, вырабатываемая на уровне ниже 25°С. Проведенные расчёты показали, что в условиях сухого и умеренного климататемпература воздуха на выходе из КИТО ниже указанного значения во всемрассмотренном диапазоне эффективности КИТО. В условиях влажного климатаполезная(попомещению)холодопроизводительностьобеспечиваетсяустановкой при эффективности КИТО выше 0,7, а в условиях пиковой нагрузкина СКВ при эффективности КИТО выше 0,72.а)б)55Рис.
2.7 Зависимость температуры воздуха на выходе прямого потока изКИТО от его эффективности: а) Ашхабад; б) Волгоградв)г)Рис. 2.7 Зависимость температуры воздуха на выходе прямого потока изКИТО от его эффективности: в) Москва; г) СочиРезультаты, описанные выше, получены при минимальном расходевоздуха вспомогательного потока, позволяющем получить минимальнуюразность температур на холодном конце КИТО (см.
п. 6 методики расчета).Проведенный литературный обзор показал, что в промышленно выпускаемыхустановках расход воздуха вспомогательного потока варьируется от 30 до 50%от основного (прямого) потока [9-11]. В работе была исследована зависимостькомплекса Kто*Fто от расхода вспомогательного потока при различных значенияхэффективности косвенно-испарительного теплообменника (Рис. 2.8). Учитывая,что коэффициент теплопередачи теплообменного аппарата при неизменнойгеометрии насадки и скорости воздуха в живом сечении аппарата есть величинапостоянная, комплекс Kто*Fто позволяет судить о требуемой площадитеплообменной поверхности.
Минимальный расход воздуха вспомогательногопотока определялся по алгоритму, описанному выше в расчетной методике.Максимальное значение приведенного расхода воздуха вспомогательногопотока (равен отношению расхода вспомогательного потока к расходу основного(прямого) потока) ограничивалось величиной 0,55…0,6. Расход приточного56воздуха (продуктового потока) при этом не изменялся.
Таким образом, полезнаяхолодопроизводительность УКВ (определяемая по выражению (16)) оставаласьпостоянной.В условиях сухого климата требуемая площадь теплообменнойповерхности возрастает с увеличением приведенного расхода воздухавспомогательного потока при всех рассмотренных значениях эффективностиКИТО.В условиях умеренного и влажного климата при низких значенияхэффективностиКИТОтребуемаяплощадьтеплообменнойповерхностипрактически линейно возрастает с увеличением приведенного расхода воздухавспомогательного потока.
Начиная со значений эффективности КИТО 0,75наблюдается экстремум, более заметный в условиях умеренного и влажногоклиматов, где увеличение приведенного расхода воздуха вспомогательногопотока до 0,4 позволяет сократить площадь теплообменной поверхности до 10%в условиях умеренного климата и до 18% в условиях влажного климата (приэффективности КИТО 0,85).а)б)Рис. 2.8 Зависимость комплекса Kто*Fто от приведенного расхода воздухавспомогательного потока при различных значениях эффективности КИТО: а)Ашхабада; б) Волгограда57в)г)Рис. 2.8 Зависимость комплекса Kто*Fто от приведенного расхода воздухавспомогательного потока при различных значениях эффективности КИТО:в) Москвы; г) СочиСхема организации потоков в КИТО оказывает значительное влияние наэффективность работы и массо-габаритные характеристики УКВ РКИО.Проведенный литературный обзор показал, что в серийных установкахприменяются как противоточные, так и перекрестноточные теплообменныеаппараты [3, 5, 9, 11, 13, 15, 17,19].
Однако специфика РКИО подразумеваетблизкие величины водяных эквивалентов прямого и обратного потоков. Этонакладываетограничениеперекрестноточнойвозможностьсхемойприменениянаприменениеорганизациейтеплообменныхпотоков.перекрестноточногоаппаратовБылаКИТОвсисследованаразличныхклиматических зонах в диапазоне эффективности КИТО 0,5…0,85. Полученныйхарактер зависимости сходный для всех рассмотренных климатических зон.График, приведенный на Рис. 2.9 дан для условий умеренного климата призначении приведенного расхода воздуха вспомогательного потока равного 0,4(по оси ординат отложена приведенная площадь теплообменной поверхности58FFпер, где Fпер, FптFпт– площади поверхности перекрестноточного ипротивоточного теплообменников соответственно).Рис. 2.9 Зависимость приведенной площади теплообменнойповерхности КИТО от его эффективностиПроведенные расчеты показали, что в при высокой эффективности КИТО(выше 0,75) требуемая площадь перекрестноточного КИТО в среднем (взависимости от климатических условий) на 30 – 65 % выше площадипротивоточного теплообменника.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
