Методические указания. Кондиционирование воздуха – автоматическое поддержание в закрытых помещениях всех или отдельных параметров воздуха (температуры

Кондиционирование воздуха – автоматическое поддержание в закрытых помещениях всех или отдельных параметров воздуха (температуры, относительной влажности, чистоты, скорости движения воздуха) с целью обеспечения оптимальных метеорологических условий, наиболее благоприятных для самочувствия людей, ведения технологического процесса, обеспечения сохранности ценностей.

Принцип действия кондиционера идентичен принципу действия холодильника.

Обычно перед воздушным кондиционером ставится задача уменьшения влажности воздуха. Достаточно холодный (ниже точки росы) испарительный змеевик конденсирует водяной пар из обработанного воздуха, отправляя воду в дренажную систему и, таким образом понижая влажность воздуха. Обычно кондиционеры позволяют обеспечить относительную влажность воздуха от 40 до 60 процентов.

Параметры состояния влажного воздуха.

В термодинамических расчетах влажный воздух рассматривается как смесь двух компонентов – сухого воздуха и водяных паров. Под сухим воздухом понимают всю смесь газов с примесями. Физические свойства влажного воздуха характеризуются параметрами состояния (температура , влагосодержание , относительная влажность , и энтальпия ) и другими величинами (абсолютная влажность , удельный вес , парциальное давление водяного пара , температура точки росы ). Для определения всех величин, как правило, достаточно знать хотя бы два параметра.

Влагосодержание влажного воздуха – количество водяных паров, содержащихся в воздухе, сухая часть которого весит 1 кг.

При кондиционировании влагосодержание воздуха изменяется, количество же сухого воздуха остается постоянным.

Абсолютная влажность воздуха – весовое количество водяного пара в 1 м³ влажного воздуха. В зависимости от состояния водяных паров во влажном воздухе он называется ненасыщенным, насыщенным или перенасыщенным. Когда водяные пары находятся в перегретом состоянии, воздух ненасыщенный, парциальное давление водяных паров ниже, чем давление насыщенного пара с той же температурой. Парциальное давление водяных паров в насыщенном воздухе равно давлению насыщенного пара той же температуры. Всякое дополнительное поступление пара в помещение с насыщенным воздухом вызывает немедленную конденсацию избытка влаги в виде росы.

Относительная влажность воздуха – соотношение парциального давления водяного пара к давлению насыщения при той же температуре:

Энтальпия влажного воздуха является суммой энтальпий сухого воздуха и водяного пара.

.

Изменение состояния воздуха в процессе кондиционирования.

В кондиционере влажный воздух из помещения поступает в воздухоохладитель 1 (рис. 9), состоящий из батарей труб, внутри которых проходит испаряющийся хладагент (при постоянном давлении и температуре). Пусть стенка труб воздухоохладителя имеют постоянную температуру .

Рис. 9. Процесс кондиционирования воздуха в диаграмме.

Небольшая часть воздуха вступает в непосредственный контакт со стенками труб. Пусть температура . Температура воздуха снижается от до – температуры точки росы. Процесс охлаждения идет по линии при . Дальнейшее изменение состояния воздуха, находящегося в контакте со стенкой трубы, идет по линии насыщения до достижения температуры . В этом процессе из воздуха выделяется сконденсировавшаяся влага. Далее охлажденный воздух смешивается с остальным воздухом, и параметры смеси определяется 2, и процесс повторяется. Состояние воздуха, уходящего из воздухоохладителя, зависит от его количества, обрабатываемого в единицу времени, формы и расположения поверхности труб. Чем меньше количество воздуха, проходящего через аппарат, и чем большую охлаждающую поверхность омывает воздух на своем пути, тем ниже температура и влагосодержание уходящего воздуха. Если температура стенок труб воздухоохладителя ниже температуры точки росы, то воздух в аппарате будет осушаться даже в том случае, если его температура на выходе будет выше точки росы. Это объясняется тем, что часть воздуха, входящая в контакт с поверхностью труб, снизит свою температуру почти до температуры стенки и в ней произойдет конденсация паров. Процесс охлаждения воздуха без его осушения можно осуществить при условии .

Характеристики процессов кондиционирования.

Отношение изменения энтальпии воздуха к изменению его влагосодержания в процессе называют характеристикой процесса:

.

Если в процессе обработки воздуха его влагосодержание не изменяется, , а энтальпия возрастает (процесс нагрева):

.

Если воздух охлаждается поверхностями, имеющими температуру выше точки росы, то , но энтальпия убывает:

.

Если воздух адиабатически увлажняется водой с , то энтальпия воздуха при этом не меняется , температура снижается, а влагосодержание возрастает:

.

При увлажнении воздуха паром, имеющим температуру воздуха , температура воздуха остается постоянной, влагосодержание возрастает на , а энтальпия на :

,

где: – теплота парообразования; – теплоемкость воды.

Если известно, какое количество выделяющегося в помещении тепла должно быть отведено кондиционером за 1 час и количество влаги , которое должно быть скондиционировано за то же время, то характеристика процесса:

(тепловлажностное соотношение).

Вопросы для самопроверки

1. В чем заключается сущность процесса кондиционирования? 2. Как выглядит термодинамический цикл кондиционера? 3. Какими термодинамическими процессами описывается процесс кондиционирования? 4. Какими параметрами оценивается влажный воздух. 5. Сущность диаграммы, изображение процессов охлаждения, нагрева, увлажнения на . 6. Сущность расчета воздухоохладителя.