تهویه مطبوع با خنک کننده تبخیری دو مرحله ای. نمودار شماتیک یک سیستم تهویه مطبوع با استفاده از خنک کننده تبخیری دو مرحله ای 25 خنک کننده تبخیری مستقیم غیر مستقیم دو و چند مرحله ای

برای خدمت به فردی اتاق های کوچکیا گروه های آنها تهویه مطبوع دو مرحله ای محلی مناسب هستند خنک کننده تبخیری، بر اساس مبدل حرارتی خنک کننده تبخیری غیر مستقیم ساخته شده از لوله های نورد آلومینیومی انجام می شود (شکل 139). هوا در فیلتر 1 تصفیه شده و به فن 2 عرضه می شود، پس از سوراخ تخلیه که به دو جریان اصلی 3 و کمکی 6 تقسیم می شود. جریان هوای کمکی از داخل لوله های مبدل حرارتی خنک کننده تبخیری غیر مستقیم 14 عبور می کند و تامین می کند. خنک کننده تبخیری آب جاری در پایین دیوارهای داخلیلوله ها جریان اصلی هوا از سمت باله لوله های مبدل حرارتی عبور می کند و گرما را از طریق دیواره های آنها به آب منتقل می کند و با تبخیر خنک می شود. چرخش مجدد آب در مبدل حرارتی با استفاده از پمپ 4 انجام می شود که آب را از تشت 5 گرفته و از طریق لوله های سوراخ دار 15 به آبیاری می رساند. مبدل حرارتی خنک کننده تبخیری غیر مستقیم نقش مرحله اول را در خنک سازی تبخیری ترکیبی دو مرحله ای ایفا می کند. دستگاه های تهویه مطبوع

هنگام ساخت فرآیندها بر روی نمودار i - d و انتخاب طرح فناورانهدرمان هوا باید تلاش کند استفاده منطقیانرژی، اطمینان از مصرف اقتصادی سرما، گرما، برق، آب و همچنین صرفه جویی منطقه ساخت و سازاشغال شده توسط تجهیزات برای این منظور، امکان صرفه جویی باید مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد سرماخوردگی مصنوعیاز طریق استفاده از خنک کننده هوای تبخیری مستقیم و غیرمستقیم، استفاده از یک طرح با بازسازی حرارتی هوای خروجی و بازیابی حرارت از منابع ثانویه، در صورت لزوم، استفاده از چرخش هوای اول و دوم، طرح بای پس و همچنین فرآیندهای کنترل شده در مبدل های حرارتی

چرخش مجدد در اتاق هایی با گرمای بیش از حد قابل توجه، زمانی که نرخ جریان دارد استفاده می شود تامین هوا، مصمم به حذف گرمای اضافی، بیشتر از مصرف مورد نیازهوای بیرون در فصل گرم سال، چرخش مجدد این امکان را فراهم می کند که هزینه های سرما را در مقایسه با یک طرح جریان مستقیم با همان بهره وری، در صورتی که آنتالپی هوای بیرون بالاتر از آنتالپی هوای خارج شده باشد، کاهش داده و همچنین از بین برود. نیاز به گرمایش دوم در دوره سرد- کاهش قابل توجه هزینه های حرارتی برای گرم کردن هوای بیرون. هنگام استفاده از خنک کننده تبخیری، زمانی که آنتالپی هوای بیرون کمتر از هوای داخلی و خروجی باشد، گردش مجدد عملی نیست. حرکت هوای چرخشی از طریق شبکه‌ای از کانال‌های هوا همیشه با هزینه‌های اضافی انرژی همراه است و به حجم ساختمان نیاز دارد تا کانال‌های هوای گردشی را در خود جای دهد. در صورتی که هزینه های طراحی و بهره برداری کمتر از صرفه جویی حاصل در گرما و سرما باشد، گردش مجدد توصیه می شود. بنابراین، هنگام تعیین نرخ جریان هوای عرضه، باید همیشه سعی کنید آن را به حداقل نزدیک کنید. ارزش مورد نیازهوای بیرون، اتخاذ طرح توزیع هوای داخلی مناسب و نوع توزیع کننده هوا و بر این اساس، یک طرح جریان مستقیم. گردش مجدد نیز با بازیابی حرارت از هوای خروجی سازگار نیست. به منظور کاهش مصرف گرما برای گرم کردن هوای بیرون در فصل سرد، لازم است امکان استفاده از گرمای ثانویه از منابع کم پتانسیل، یعنی: گرمای هوای خروجی، گازهای خروجی از مولدهای حرارتی و تجهیزات تکنولوژیکی، گرمای تراکم ماشین های تبرید, گرمای وسایل روشنایی, گرما فاضلابو غیره مبدل های حرارتی برای احیای گرمای هوای خارج شده نیز این امکان را فراهم می کند که تا حدودی مصرف سرما را در فصل گرم در مناطق با آب و هوای گرم کاهش دهد.

انجام دادن انتخاب درست، باید بداند طرح های ممکنهوا درمانی و ویژگی های آنها بیایید ساده ترین فرآیندهای تغییر وضعیت هوا و ترتیب آنها را در تهویه مطبوع مرکزی که به یک اتاق بزرگ خدمت می کنند، در نظر بگیریم.

به طور معمول، حالت تعیین کننده برای انتخاب نمودار جریان پردازش و تعیین عملکرد یک سیستم تهویه مطبوع، دوره گرم سال است. در طول دوره سرد سال، آنها تلاش می کنند تا نرخ جریان هوای تامین شده تعیین شده برای دوره گرم سال و طرح تصفیه هوا را حفظ کنند.

خنک کننده تبخیری دو مرحله ای

دمای لامپ مرطوب جریان هوای اصلی پس از خنک شدن در مبدل حرارتی سطح خنک کننده تبخیری غیر مستقیم کمتر از دمای لامپ مرطوب هوای بیرون به عنوان حد طبیعی برای خنک کننده تبخیری است. بنابراین، هنگام پردازش بعدی جریان اصلی در یک دستگاه تماس با استفاده از روش خنک‌سازی تبخیری مستقیم، پارامترهای هوای پایین‌تری در مقایسه با حد طبیعی بدست می‌آید. این طرح تصفیه هوای متوالی جریان اصلی هوا با خنک‌سازی تبخیری غیرمستقیم و مستقیم، خنک‌سازی تبخیری دو مرحله‌ای نامیده می‌شود. چیدمان تجهیزات تهویه مطبوع مرکزی، مربوط به خنک کننده هوای تبخیری دو مرحله ای، در شکل 5.7 الف ارائه شده است. همچنین با وجود دو جریان هوا مشخص می شود: اصلی و کمکی. هوای بیرونداشتن بیشتر دمای پاییندمای لامپ مرطوب نسبت به هوای داخل اتاق سرویس شده وارد تهویه مطبوع اصلی می شود. در کولر هوای اول با استفاده از خنک کننده تبخیری غیر مستقیم خنک می شود. سپس وارد واحد رطوبت آدیاباتیک می شود و در آنجا خنک و مرطوب می شود. خنک سازی تبخیری آب در گردش از طریق کولرهای هوای سطحی تهویه مطبوع اصلی هنگامی انجام می شود که در واحد رطوبت آدیاباتیک در جریان کمکی اتمیزه شود. پمپ گردش خونآب را از سامپ واحد رطوبت آدیاباتیک جریان کمکی گرفته و به کولرهای هوای جریان اصلی و سپس در جریان کمکی برای پاشش می رساند. از دست دادن آب ناشی از تبخیر در جریان اصلی و کمکی از طریق دریچه های شناور دوباره پر می شود. پس از دو مرحله خنک شدن، هوا به اتاق می رسد.

در مدرن تکنولوژی کنترل آب و هواتوجه زیادی به بهره وری انرژی تجهیزات می شود. این امر افزایش علاقه اخیر به سیستم های خنک کننده تبخیری آب مبتنی بر مبدل های حرارتی تبخیری غیرمستقیم (سیستم های خنک کننده تبخیری غیر مستقیم) را توضیح می دهد. سیستم های خنک کننده تبخیری آب ممکن است راه حل موثربرای بسیاری از مناطق کشور ما که آب و هوای آنها با رطوبت نسبتاً کم هوا مشخص می شود. آب به عنوان یک مبرد منحصر به فرد است - دارای ظرفیت گرمایی بالا و گرمای نهان تبخیر، بی ضرر و در دسترس است. علاوه بر این، آب به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته است، که امکان پیش‌بینی نسبتاً دقیق رفتار آن را در سیستم‌های فنی مختلف فراهم می‌کند.

ویژگی های سیستم های خنک کننده با مبدل های حرارتی تبخیری غیر مستقیم

ویژگی اصلیو مزیت سیستم های تبخیری غیرمستقیم توانایی خنک کردن هوا تا دمای کمتر از دمای لامپ مرطوب است. بنابراین، فناوری خنک‌سازی تبخیری معمولی (در مرطوب‌کننده‌های آدیاباتیک)، هنگامی که آب به جریان هوا تزریق می‌شود، نه تنها دمای هوا را کاهش می‌دهد، بلکه میزان رطوبت آن را نیز افزایش می‌دهد. در این مورد، خط فرآیند در نمودار I d مرطوب جریان هواآدیاباتیک، اما حداقل دمای ممکنمربوط به نقطه "2" است (شکل 1).

در سیستم های تبخیری غیر مستقیم، هوا را می توان تا نقطه "3" خنک کرد (شکل 1). نمودار فرآیند در در این موردبه صورت عمودی از خط رطوبت ثابت پایین می رود. در نتیجه دمای حاصل کمتر می شود و میزان رطوبت هوا افزایش نمی یابد (ثابت می ماند).

علاوه بر این سیستم های تبخیر آب دارای موارد زیر می باشند ویژگی های مثبت:

• امکان تولید ترکیبی هوای خنک و آب سرد.
• مصرف برق کم. مصرف کنندگان اصلی برق فن ها و پمپ های آب هستند.
• قابلیت اطمینان بالا به دلیل عدم وجود ماشین آلات پیچیده و استفاده از مایع کار غیر تهاجمی - آب.
• پاکیزگی زیست محیطی: سطح پایینسر و صدا و لرزش، سیال کاری غیر تهاجمی، خطر محیطی کم تولید صنعتیسیستم ها به دلیل پیچیدگی کم ساخت
• سادگی طراحی و نسبتا کم هزینه، همراه با عدم وجود الزامات سختگیرانه برای تنگی سیستم و اجزای جداگانه آن ، عدم وجود ماشین آلات پیچیده و گران قیمت ( کمپرسورهای تبرید) کوچک فشار اضافیدر چرخه، مصرف کم فلز و امکان استفاده گسترده از پلاستیک.

سیستم‌های خنک‌کننده‌ای که از اثر جذب گرما در طول تبخیر آب استفاده می‌کنند، مدت‌هاست که شناخته شده‌اند. با این حال، در در حال حاضرسیستم های خنک کننده تبخیری آب به اندازه کافی گسترده نیستند. تقریبا کل طاقچه صنعتی و سیستم های خانگیخنک سازی در منطقه با دمای متوسط ​​با سیستم های فشرده سازی بخار مبرد پر می شود.

این وضعیت بدیهی است که با مشکلاتی در عملکرد سیستم های تبخیر آب همراه است دمای منفیو نامناسب بودن آنها برای کار در رطوبت نسبی بالای هوای بیرون. همچنین تحت تأثیر این واقعیت قرار گرفت که دستگاه های اصلی چنین سیستم هایی (برج های خنک کننده، مبدل های حرارتی) که قبلاً استفاده می شد دارای ابعاد بزرگ، وزن و سایر معایب مرتبط با کار در شرایط بودند. رطوبت بالا. علاوه بر این، آنها به یک سیستم تصفیه آب نیاز داشتند.

با این حال، امروز متشکرم پیشرفت فنیبرج های خنک کننده بسیار کارآمد و جمع و جور گسترش یافته اند و قادر به خنک کردن آب تا دمایی هستند که تنها 0.8 ... 1.0 درجه سانتیگراد متفاوت از دمای ورودی به برج خنک کننده است. جریان هواتوسط دماسنج مرطوب

در اینجا شایان ذکر است که برج های خنک کننده شرکت ها مورد اشاره ویژه قرار می گیرند Muntes و SRH-Lauer. چنین تفاوت دمای پایین عمدتاً به دلیل به دست آمد طرح اصلینازل های برج خنک کننده با خواص منحصر به فرد- ترشوندگی خوب، قابلیت ساخت، فشردگی.

شرح سیستم خنک کننده تبخیری غیر مستقیم

در یک سیستم خنک کننده تبخیری غیر مستقیم هوای جویاز محیط زیستبا پارامترهای مربوط به نقطه "0" (شکل 4)، توسط یک فن به سیستم پمپ می شود و در رطوبت ثابت در یک مبدل حرارتی تبخیری غیر مستقیم خنک می شود.

پس از مبدل حرارتی، جریان اصلی هوا به دو دسته تقسیم می شود: کمکی و کاری که به سمت مصرف کننده هدایت می شود.

جریان کمکی به طور همزمان نقش یک خنک کننده و یک جریان خنک کننده را بازی می کند - پس از مبدل حرارتی به سمت جریان اصلی هدایت می شود (شکل 2).

در همان زمان، آب به کانال های جریان کمکی تامین می شود. هدف تامین آب "کاهش" افزایش دمای هوا به دلیل رطوبت موازی آن است: همانطور که مشخص است، همان تغییر در انرژی حرارتی را می توان یا با تغییر دما یا با تغییر دما و رطوبت به طور همزمان به دست آورد. بنابراین، هنگامی که جریان کمکی مرطوب می شود، همان تبادل حرارتی با تغییر دما کمتر حاصل می شود.

در مبدل های حرارتی تبخیری غیرمستقیم از نوع دیگر (شکل 3)، جریان کمکی نه به مبدل حرارتی، بلکه به سمت برج خنک کننده هدایت می شود، جایی که آب در حال گردش از طریق مبدل حرارتی تبخیری غیرمستقیم را خنک می کند: آب در آن گرم می شود. به دلیل جریان اصلی و خنک شدن در برج خنک کننده به دلیل کمکی. آب در طول مدار با استفاده از پمپ گردش خون حرکت می کند.

محاسبه مبدل حرارتی تبخیری غیر مستقیم

برای محاسبه چرخه یک سیستم خنک کننده تبخیری غیر مستقیم با آب در گردش، داده های اولیه زیر مورد نیاز است:

• φ os — رطوبت نسبیهوای محیط،٪؛
• t o - دمای هوای محیط، درجه سانتیگراد.
• Δt x - اختلاف دما در انتهای سرد مبدل حرارتی، درجه سانتیگراد.
• ∆t m - اختلاف دما در انتهای گرم مبدل حرارتی، درجه سانتیگراد.
• Δt wgr - تفاوت بین دمای آب خروجی از برج خنک کننده و دمای هوای عرضه شده به آن با توجه به دماسنج مرطوب، درجه سانتیگراد.
• ∆t min - حداقل اختلاف دما (اختلاف دما) بین جریان‌ها در برج خنک‌کننده (∆t min)<∆t wгр), ° С;
• G r - جریان جرمی هوا مورد نیاز مصرف کننده، کیلوگرم در ثانیه.
• η in — راندمان فن.
• ΔP in - افت فشار در دستگاه ها و خطوط سیستم (فشار مورد نیاز فن)، Pa.

روش محاسبه بر اساس مفروضات زیر است:

• فرآیندهای انتقال گرما و جرم به صورت تعادلی فرض می شوند،
• هیچ جریان گرمایی خارجی در تمام مناطق سیستم وجود ندارد،
• فشار هوا در سیستم برابر با فشار اتمسفر است (تغییرات موضعی فشار هوا به دلیل تزریق آن توسط فن یا عبور از مقاومت آیرودینامیکی ناچیز است که امکان استفاده از نمودار I d هوای مرطوب را برای فشار اتمسفر در سراسر سیستم فراهم می کند. محاسبه سیستم).

روش محاسبه مهندسی سیستم مورد نظر به شرح زیر است (شکل 4):

1. با استفاده از نمودار I d یا با استفاده از برنامه محاسبه هوای مرطوب، پارامترهای اضافی هوای محیط تعیین می شود (نقطه "0" در شکل 4): آنتالپی خاص هوا i 0، J/kg و میزان رطوبت d ​​0 ، کیلوگرم بر کیلوگرم
2. افزایش آنتالپی خاص هوا در فن (J/kg) به نوع فن بستگی دارد. اگر موتور فن توسط جریان اصلی هوا دمیده (خنک نشود)، آنگاه:

اگر مدار از یک فن از نوع کانالی استفاده می کند (زمانی که موتور الکتریکی توسط جریان اصلی هوا خنک می شود)، سپس:

کجا:
η dv - راندمان موتور الکتریکی؛
ρ 0 - چگالی هوا در ورودی فن، کیلوگرم بر متر 3

کجا:
B 0 - فشار هوای محیط، Pa.
R in ثابت گاز هوا، برابر با 287 J/(kg.K) است.

3. آنتالپی خاص هوا پس از فن (نقطه "1")، J/kg.

i 1 = i 0 +∆i in; (3)

از آنجایی که فرآیند "0-1" در یک رطوبت ثابت رخ می دهد (d 1 =d 0 =const)، سپس با استفاده از φ 0، t 0، i 0، i 1 شناخته شده، دمای هوا t1 را بعد از فن (نقطه) تعیین می کنیم. "1").

4. نقطه شبنم t شبنم هوای محیط، °C، از φ 0، t 0 شناخته شده تعیین می شود.

5. اختلاف دمای روان سنجی جریان اصلی هوا در خروجی مبدل حرارتی (نقطه "2") ∆t 2-4, °C

∆t 2-4 =∆t x +∆t wgr; (4)

کجا:
Δt x بر اساس شرایط عملیاتی خاص در محدوده ~ (0.5…5.0)، درجه سانتیگراد اختصاص داده می شود. باید در نظر داشت که مقادیر کوچک Δt x ابعاد نسبتاً بزرگ مبدل حرارتی را به همراه خواهد داشت. برای اطمینان از مقادیر کوچک Δt x لازم است از سطوح انتقال حرارت بسیار کارآمد استفاده شود.

Δt wgr در محدوده (0.8…3.0)، °C انتخاب می شود. در صورت نیاز به دستیابی به حداقل دمای آب سرد ممکن در برج خنک کننده، مقادیر کمتری از ∆t wgr باید گرفته شود.

6. ما می پذیریم که فرآیند مرطوب کردن جریان هوای کمکی در برج خنک کننده از حالت "2-4"، با دقت کافی برای محاسبات مهندسی، در امتداد خط i 2 =i 4 =const پیش می رود.

در این حالت، با دانستن مقدار ∆t 2-4، دماهای t 2 و t 4 را به ترتیب نقاط "2" و "4" درجه سانتیگراد تعیین می کنیم. برای انجام این کار، یک خط i=const پیدا می کنیم به طوری که بین نقطه "2" و "4" اختلاف دما برابر Δt 2-4 است. نقطه "2" در تقاطع خطوط i 2 =i 4 =const و رطوبت ثابت d 2 =d 1 =d OS قرار دارد. نقطه "4" در تقاطع خط i 2 =i 4 =const و منحنی φ 4 = 100٪ رطوبت نسبی قرار دارد.

بنابراین، با استفاده از نمودارهای فوق، پارامترهای باقی مانده را در نقاط "2" و "4" تعیین می کنیم.

7. t 1w - دمای آب در خروجی برج خنک کننده، در نقطه "1w"، درجه سانتی گراد را تعیین کنید. در محاسبات، ما می توانیم از گرم شدن آب در پمپ غفلت کنیم، بنابراین، در ورودی مبدل حرارتی (نقطه "1w") آب دارای دمای یکسان t 1w خواهد بود.

t 1w =t 4 +.∆t wgr; (5)

8. t 2w - دمای آب بعد از مبدل حرارتی در ورودی به برج خنک کننده (نقطه "2w")، درجه سانتیگراد

t 2w =t 1 -.∆t m; (6)

9. دمای هوای تخلیه شده از برج خنک کننده به محیط (نقطه "5") t 5 با روش گرافیکی - تحلیلی با استفاده از نمودار i d تعیین می شود (با راحتی زیاد، مجموعه ای از نمودارهای Qt و i t را می توان تعیین کرد. استفاده می شود، اما کمتر رایج هستند، بنابراین در این نمودار i d در محاسبات استفاده شده است). روش مشخص شده به شرح زیر است (شکل 5):

• نقطه "1w"، مشخص کننده وضعیت آب در ورودی به مبدل حرارتی تبخیر غیرمستقیم، با مقدار آنتالپی خاص نقطه "4" بر روی ایزوترم t 1w قرار می گیرد، که از ایزوترم t 4 در فاصله Δt wgr جدا شده است. .
• از نقطه "1w" در امتداد isenthalp قطعه "1w - p" را رسم می کنیم تا t p = t 1w - ∆t min.
• با علم به اینکه فرآیند گرم کردن هوا در برج خنک کننده در 100% φ = const = 100% انجام می شود، از نقطه "p" مماس بر φ pr = 1 می سازیم و نقطه مماس "k" را به دست می آوریم.
• از نقطه مماس "k" در امتداد ایزنتالپ (آدیاباتیک، i=const) قطعه "k - n" را رسم می کنیم تا t n = t k + ∆t min. این امر حداقل اختلاف دما را بین آب خنک شده و جریان هوای کمکی در برج خنک کننده تضمین می کند (تنظیم می کند). این اختلاف دما عملکرد برج خنک کننده را در حالت طراحی تضمین می کند.
• از نقطه "1w" تا نقطه "n" یک خط مستقیم می کشیم تا با خط مستقیم t=const= t 2w قطع شود. ما نقطه "2w" را دریافت می کنیم.
• از نقطه "2w" یک خط مستقیم i=const می کشیم تا با φ pr =const=100% قطع شود. ما نقطه "5" را دریافت می کنیم که وضعیت هوا را در خروجی برج خنک کننده مشخص می کند.
• با استفاده از نمودار، دمای مورد نظر t5 و سایر پارامترهای نقطه "5" را تعیین می کنیم.

10. ما سیستمی از معادلات را برای یافتن دبی جرمی مجهول هوا و آب می سازیم. بار حرارتی برج خنک کننده توسط جریان هوای کمکی، W:

Q gr =G در (i 5 - i 2); (7)

Q wgr =G ow C pw (t 2w - t 1w); (8)

کجا:
C pw ظرفیت گرمایی ویژه آب، J/(kg.K) است.

بار حرارتی مبدل حرارتی در امتداد جریان اصلی هوا، W:

Q mo =G o (i 1 - i 2); (9)

بار حرارتی مبدل حرارتی توسط جریان آب، W:

Q wmo =G ow C pw (t 2w - t 1w) ; (10)

تعادل مواد با جریان هوا:

G o =G در +G p ; (11)

تعادل حرارتی برای برج خنک کننده:

Q gr =Q wgr; (12)

تعادل حرارتی مبدل حرارتی به طور کلی (مقدار گرمای منتقل شده توسط هر جریان یکسان است):

Q wmo =Q mo ; (13)

تعادل حرارتی ترکیبی برج خنک کننده و مبدل حرارتی آب:

Q wgr =Q wmo; (14)

11. با حل معادلات (7) تا (14) با هم، وابستگی های زیر را بدست می آوریم:
جریان جرمی هوا در امتداد جریان کمکی، کیلوگرم بر ثانیه:

جریان جرمی هوا در امتداد جریان اصلی هوا، کیلوگرم بر ثانیه:

G o = G p ; (16)

جریان جرمی آب از طریق برج خنک کننده در امتداد جریان اصلی، کیلوگرم بر ثانیه:

12. مقدار آب مورد نیاز برای شارژ مجدد مدار آب برج خنک کننده کیلوگرم بر ثانیه:

G wn =(d 5 -d 2)G in; (18)

13. مصرف برق در چرخه با توان صرف شده در درایو فن تعیین می شود، W:

N در =G o ∆i در; (19)

بنابراین، تمام پارامترهای لازم برای محاسبات ساختاری عناصر سیستم خنک کننده هوای تبخیری غیر مستقیم پیدا شده است.

توجه داشته باشید که جریان کاری هوای خنک شده که به مصرف کننده ارائه می شود (نقطه "2") می تواند علاوه بر خنک شدن، به عنوان مثال، با رطوبت آدیاباتیک یا هر روش دیگری. به عنوان مثال در شکل. 4 نقطه "3*" را نشان می دهد که مربوط به رطوبت آدیاباتیک است. در این مورد، نقاط "3*" و "4" بر هم منطبق هستند (شکل 4).

جنبه های عملی سیستم های خنک کننده تبخیری غیر مستقیم

بر اساس روش محاسبه سیستم های خنک کننده تبخیری غیرمستقیم، باید توجه داشت که به عنوان یک قاعده، دبی کمکی 30-70 درصد جریان اصلی است و به توانایی خنک کنندگی بالقوه هوای عرضه شده به سیستم بستگی دارد.

اگر خنک سازی را به روش تبخیر آدیاباتیک و غیر مستقیم مقایسه کنیم، از نمودار I d می توان دریافت که در حالت اول، هوای با دمای 28 درجه سانتی گراد و رطوبت نسبی 45 درصد را می توان تا 19.5 درجه سانتی گراد خنک کرد. ، در حالی که در مورد دوم - تا 15 درجه سانتیگراد (شکل 6).

تبخیر "شبه غیر مستقیم".

همانطور که در بالا ذکر شد، یک سیستم خنک کننده تبخیری غیرمستقیم می تواند دمای کمتری نسبت به یک سیستم مرطوب کننده آدیاباتیک سنتی داشته باشد. همچنین باید تاکید کرد که رطوبت هوای مورد نظر تغییر نمی کند. مزایای مشابه در مقایسه با رطوبت آدیاباتیک را می توان از طریق معرفی یک جریان هوای کمکی به دست آورد.

در حال حاضر کاربردهای عملی کمی از سیستم های خنک کننده تبخیری غیرمستقیم وجود دارد. با این حال، دستگاه هایی با اصل عملکرد مشابه، اما کمی متفاوت ظاهر شده اند: مبدل های حرارتی هوا به هوا با رطوبت هوای بیرونی (سیستم های تبخیر "شبه غیر مستقیم"، که در آن جریان دوم در مبدل حرارتی مقداری نیست. بخش مرطوب شده جریان اصلی، اما یک مدار کاملا مستقل دیگر).

چنین دستگاه هایی در سیستم هایی با حجم زیادی از هوای چرخشی که نیاز به خنک کننده دارند استفاده می شود: در سیستم های تهویه مطبوع قطارها، سالن های نمایش برای اهداف مختلف، مراکز پردازش داده ها و سایر امکانات.

هدف از اجرای آنها کاهش تا حد امکان زمان عملکرد تجهیزات تبرید کمپرسور پر انرژی است. در عوض، برای دمای بیرونی تا 25 درجه سانتیگراد (و گاهی اوقات بالاتر)، از مبدل حرارتی هوا به هوا استفاده می شود که در آن هوای اتاق در حال چرخش توسط هوای بیرون خنک می شود.

برای کارایی بیشتر دستگاه، هوای بیرون از قبل مرطوب شده است. در سیستم‌های پیچیده‌تر، مرطوب‌سازی در طی فرآیند تبادل حرارتی (تزریق آب به کانال‌های مبدل حرارتی) انجام می‌شود که کارایی آن را بیشتر می‌کند.

به لطف استفاده از چنین راه حل هایی، مصرف انرژی فعلی سیستم تهویه مطبوع تا 80٪ کاهش می یابد. مصرف سالانه انرژی به طور متوسط ​​به منطقه آب و هوایی سیستم بستگی دارد، 30-60٪ کاهش می یابد.

یوری خوموتسکی، سردبیر فنی مجله Climate World

مقاله از متدولوژی MSTU استفاده می کند. N. E. Bauman برای محاسبه سیستم خنک کننده تبخیری غیر مستقیم.

اکولوژی مصرف تاریخچه تهویه مطبوع خنک کننده مستقیم تبخیری. تفاوت خنک کننده مستقیم و غیر مستقیم گزینه های کاربردی برای تهویه مطبوع تبخیری

خنک‌سازی هوا و مرطوب‌سازی هوا از طریق خنک‌سازی تبخیری فرآیندی کاملاً طبیعی است که از آب به‌عنوان یک محیط خنک‌کننده استفاده می‌کند و گرما به طور مؤثر در جو پخش می‌شود. از قوانین ساده استفاده می شود - هنگامی که یک مایع تبخیر می شود، گرما جذب می شود یا سرما آزاد می شود. راندمان تبخیر با افزایش سرعت هوا افزایش می یابد که با گردش اجباری فن تضمین می شود.

دمای هوای خشک را می توان با تغییر فاز آب مایع به بخار به میزان قابل توجهی کاهش داد و این فرآیند به انرژی کمتری نسبت به خنک سازی تراکمی نیاز دارد. در آب و هوای بسیار خشک، خنک کننده تبخیری همچنین مزیتی را دارد که هنگام تهویه هوا، رطوبت هوا را افزایش می دهد و باعث راحتی بیشتر سرنشینان می شود. با این حال، بر خلاف خنک کننده فشرده سازی بخار، به منبع ثابتی از آب نیاز دارد و به طور مداوم آن را در حین کار مصرف می کند.

تاریخچه توسعه

در طول قرن ها، تمدن ها روش های اصلی را برای مبارزه با گرما در قلمرو خود پیدا کرده اند. شکل اولیه سیستم خنک کننده، "بادگیر"، هزاران سال پیش در ایران (ایران) اختراع شد. این سیستمی از محورهای باد روی سقف بود که باد را می گرفت، آن را از آب عبور می داد و هوای خنک را به داخل می دمید. قابل ذکر است که بسیاری از این بناها دارای حیاط هایی با ذخایر زیاد آب نیز بودند، بنابراین اگر باد نمی وزید، در نتیجه فرآیند طبیعی تبخیر آب، هوای گرمی که به سمت بالا بالا می رفت، آب داخل حیاط را تبخیر می کرد و پس از آن، در نتیجه وزش باد وجود نداشت. هوای سرد شده از ساختمان عبور می کند. امروزه ایران کولرهای تبخیری را جایگزین بادگیرها کرده و به طور گسترده از آنها استفاده می کند و بازار با توجه به آب و هوای خشک به گردش مالی 150000 اواپراتور در سال می رسد.

در ایالات متحده، کولر تبخیری موضوع ثبت اختراعات متعدد در قرن بیستم بود. بسیاری از آنها، از سال 1906، استفاده از تراشه های چوب را به عنوان واشر پیشنهاد کردند که مقادیر زیادی آب را در تماس با هوای متحرک منتقل می کند و از تبخیر شدید پشتیبانی می کند. طرح استاندارد، همانطور که در حق اختراع 1945 نشان داده شده است، شامل یک مخزن آب (معمولاً مجهز به یک شیر شناور برای تنظیم سطح)، یک پمپ برای گردش آب از طریق پدهای تراشه‌های چوب، و یک فن برای دمیدن هوا از طریق پدها به داخل لنت است. مناطق زندگی این طرح و مواد همچنان جزء اصلی فناوری کولرهای تبخیری در جنوب غربی ایالات متحده است. در این منطقه از آنها برای افزایش رطوبت نیز استفاده می شود.

خنک کننده تبخیری در موتورهای هواپیماهای دهه 1930 رایج بود، مانند موتور کشتی هوایی Beardmore Tornado. از این سیستم برای کاهش یا حذف کامل رادیاتور استفاده می شد که در غیر این صورت کشش آیرودینامیکی قابل توجهی ایجاد می کرد. در این سیستم‌ها، آب موتور با استفاده از پمپ‌هایی تحت فشار نگه داشته می‌شد که به آن اجازه می‌داد تا دمای بیش از 100 درجه سانتی‌گراد گرم شود، زیرا نقطه جوش واقعی به فشار بستگی دارد. آب فوق گرم از طریق یک نازل روی یک لوله باز پاشیده شد، جایی که فورا تبخیر شد و گرمای خود را دریافت کرد. این لوله‌ها می‌توانند در زیر سطح هواپیما قرار بگیرند تا کشش صفر را ایجاد کنند.

واحدهای خنک کننده تبخیری خارجی بر روی برخی از وسایل نقلیه برای خنک کردن فضای داخلی نصب شد. آنها اغلب به عنوان لوازم جانبی اضافی فروخته می شدند. استفاده از دستگاه های خنک کننده تبخیری در خودروها تا زمانی که تهویه مطبوع فشرده سازی بخار فراگیر شد ادامه یافت.

خنک کننده تبخیری یک اصل متفاوت از واحدهای تبرید فشرده سازی بخار است، اگرچه آنها نیز به تبخیر نیاز دارند (تبخیر بخشی از سیستم است). در چرخه تراکم بخار، پس از تبخیر مبرد در داخل کویل اواپراتور، گاز مبرد فشرده و خنک می شود و تحت فشار به حالت مایع متراکم می شود. برخلاف این چرخه، در کولر تبخیری آب فقط یک بار تبخیر می شود. آب تبخیر شده در دستگاه خنک کننده به فضایی با هوای خنک تخلیه می شود. در یک برج خنک کننده، آب تبخیر شده توسط جریان هوا منتقل می شود.

کاربردهای خنک کننده تبخیری

خنک کننده هوای تبخیری مستقیم، مایل و دو مرحله ای (مستقیم و غیر مستقیم) وجود دارد. خنک کننده مستقیم هوای تبخیری مبتنی بر فرآیند isenthalpic است و در تهویه مطبوع در فصل سرد استفاده می شود. در هوای گرم، فقط در صورت عدم وجود یا انتشار ناچیز رطوبت در اتاق و رطوبت کم هوای بیرون امکان پذیر است. دور زدن اتاقک آبیاری تا حدودی دامنه کاربرد آن را گسترش می دهد.

خنک کردن تبخیری مستقیم هوا در آب و هوای خشک و گرم در سیستم تهویه تغذیه توصیه می شود.

خنک کننده غیرمستقیم هوای تبخیری در کولرهای هوای سطحی انجام می شود. برای خنک کردن آب در حال گردش در مبدل حرارتی سطحی از یک دستگاه تماس کمکی (برج خنک کننده) استفاده می شود. برای خنک کردن تبخیری غیر مستقیم هوا، می توانید از دستگاه هایی از نوع ترکیبی استفاده کنید که در آن مبدل حرارتی به طور همزمان هر دو عملکرد - گرمایش و سرمایش را انجام می دهد. چنین دستگاه هایی شبیه مبدل های حرارتی بازیابی هوا هستند.

هوای خنک شده از یک گروه از کانال ها عبور می کند، سطح داخلی گروه دوم با آبی که در تابه جاری می شود آبیاری می شود و سپس دوباره اسپری می شود. پس از تماس با هوای خروجی عبوری در کانال های گروه دوم، خنک شدن تبخیری آب رخ می دهد که در نتیجه هوای کانال های گروه اول خنک می شود. سرمایش هوای تبخیری غیرمستقیم این امکان را فراهم می کند که عملکرد یک سیستم تهویه مطبوع را در مقایسه با عملکرد آن با خنک کننده هوای تبخیری مستقیم کاهش دهد و امکانات استفاده از این اصل را گسترش دهد، زیرا میزان رطوبت هوای عرضه شده در حالت دوم کمتر است.

با خنک کننده تبخیری دو مرحله ایسیستم های تهویه مطبوع از خنک کننده متوالی غیرمستقیم و مستقیم تبخیری هوای کولر گازی استفاده می کنند. در این مورد، نصب خنک کننده هوای تبخیری غیرمستقیم با یک محفظه نازل آبیاری که در حالت خنک کننده تبخیری مستقیم کار می کند تکمیل می شود. اتاقک های نازل اسپری معمولی در سیستم های خنک کننده هوای تبخیری به عنوان برج های خنک کننده استفاده می شوند. علاوه بر خنک کننده هوای تبخیری غیرمستقیم تک مرحله ای، خنک کننده هوای چند مرحله ای امکان پذیر است که در آن خنک کننده هوای عمیق تر انجام می شود - این به اصطلاح سیستم تهویه مطبوع بدون کمپرسور است.

خنک کننده مستقیم تبخیری (چرخه باز) برای کاهش دمای هوا با استفاده از گرمای ویژه تبخیر، تغییر حالت مایع آب به حالت گازی استفاده می شود. در این فرآیند انرژی موجود در هوا تغییر نمی کند. هوای خشک و گرم با هوای خنک و مرطوب جایگزین می شود. از گرمای هوای بیرون برای تبخیر آب استفاده می شود.

خنک‌سازی تبخیری غیرمستقیم (حلقه بسته) فرآیندی شبیه به سرمایش تبخیری مستقیم است، اما از نوع خاصی از مبدل حرارتی استفاده می‌کند. در این حالت هوای مرطوب و خنک شده با محیط مطبوع تماس پیدا نمی کند.

خنک کننده تبخیری دو مرحله ای یا غیر مستقیم/مستقیم.

کولرهای تبخیری سنتی تنها کسری از انرژی مورد نیاز واحدهای تبرید فشرده سازی بخار یا سیستم های تهویه مطبوع جذبی را مصرف می کنند. متأسفانه، آنها رطوبت هوا را تا سطوح ناراحت کننده افزایش می دهند (به جز در آب و هوای بسیار خشک). کولرهای تبخیری دو مرحله ای به اندازه کولرهای تبخیری تک مرحله ای استاندارد سطح رطوبت را افزایش نمی دهند.

در مرحله اول کولر دو مرحله ای، هوای گرم به طور غیرمستقیم و بدون افزایش رطوبت (با عبور از یک مبدل حرارتی خنک شده توسط تبخیر خارجی) خنک می شود. در مرحله مستقیم، هوای از پیش خنک شده از یک پد آغشته به آب عبور می کند، جایی که بیشتر خنک می شود و مرطوب تر می شود. از آنجایی که فرآیند شامل یک مرحله اول و پیش سرد می شود، مرحله تبخیر مستقیم به رطوبت کمتری برای رسیدن به دماهای مورد نیاز نیاز دارد. در نتیجه، به گفته سازندگان، این فرآیند هوا را با رطوبت نسبی از 50 تا 70 درصد بسته به آب و هوا خنک می کند. در مقایسه، سیستم های خنک کننده سنتی رطوبت هوا را به 70 تا 80 درصد افزایش می دهند.

هدف

هنگام طراحی یک سیستم تهویه مرکزی تغذیه، می توان ورودی هوا را به بخش تبخیر مجهز کرد و در نتیجه هزینه خنک کننده هوا در فصل گرم را به میزان قابل توجهی کاهش داد.

در دوره‌های سرد و انتقالی سال که هوا توسط بخاری‌های تامینی سیستم‌های تهویه یا هوای داخل خانه توسط سیستم‌های گرمایشی گرم می‌شود، هوا گرم می‌شود و توانایی فیزیکی آن برای جذب (جذب) افزایش می‌یابد و با افزایش دما - رطوبت. یا هر چه دمای هوا بالاتر باشد، رطوبت بیشتری جذب می شود. به عنوان مثال، هنگامی که هوای بیرون توسط یک بخاری با سیستم تهویه از دمای -22 درجه سانتیگراد و رطوبت 86٪ (پارامتر هوای بیرون برای HP در کیف) به +20 0 C گرم می شود - رطوبت به زیر می رسد. محدودیت های مرزی برای موجودات بیولوژیکی به رطوبت غیرقابل قبول 5-8٪ هوا. رطوبت کم هوا بر پوست و غشاهای مخاطی انسان، به ویژه مبتلایان به آسم یا بیماری های ریوی تأثیر منفی می گذارد. رطوبت استاندارد هوا برای اماکن مسکونی و اداری: از 30 تا 60٪.

خنک کننده هوای تبخیری با آزاد شدن رطوبت یا افزایش رطوبت هوا تا اشباع بالای رطوبت هوا 60-70٪ همراه است.

مزایا

مقدار تبخیر - و در نتیجه انتقال حرارت - به دمای بیرونی حباب مرطوب بستگی دارد که به خصوص در تابستان بسیار کمتر از دمای معادل حباب خشک است. به عنوان مثال، در روزهای گرم تابستان که دمای حباب خشک بیش از 40 درجه سانتیگراد است، خنک کننده تبخیری می تواند آب را تا 25 درجه سانتیگراد خنک کند یا هوا را خنک کند.
از آنجایی که تبخیر گرمای بسیار بیشتری نسبت به انتقال حرارت فیزیکی استاندارد حذف می‌کند، انتقال حرارت چهار برابر کمتر از روش‌های خنک‌کننده هوای معمولی از جریان هوا استفاده می‌کند و در مصرف انرژی صرفه‌جویی می‌کند.

خنک کننده تبخیری در مقابل روش های تهویه مطبوع سنتی بر خلاف سایر انواع تهویه مطبوع، خنک کننده هوای تبخیری (بیو کولینگ) از گازهای مضر (فریون و غیره) به عنوان مبرد استفاده نمی کند که برای محیط زیست مضر هستند. همچنین از الکتریسیته کمتری استفاده می کند و در نتیجه در مصرف انرژی، منابع طبیعی و تا 80 درصد در هزینه های عملیاتی نسبت به سایر سیستم های تهویه مطبوع صرفه جویی می کند.

ایرادات

عملکرد پایین در آب و هوای مرطوب.
افزایش رطوبت هوا که در برخی موارد نامطلوب است، منجر به تبخیر دو مرحله ای می شود که در آن هوا تماس نمی گیرد و از رطوبت اشباع نمی شود.

اصل عملیات (گزینه 1)

فرآیند خنک سازی به دلیل تماس نزدیک آب و هوا و انتقال گرما به هوا با تبخیر مقدار کمی آب انجام می شود. سپس گرما از طریق هوای گرم و اشباع شده از رطوبت که از دستگاه خارج می شود، پخش می شود.

اصل عملیات (گزینه 2) - نصب بر روی ورودی هوا

واحدهای خنک کننده تبخیری

انواع مختلفی از واحدهای خنک کننده تبخیری وجود دارد، اما همه آنها دارای موارد زیر هستند:
- بخش تبادل حرارت یا انتقال حرارت، به طور مداوم با آبیاری با آب خیس می شود.
- یک سیستم فن برای گردش اجباری هوای بیرون از طریق بخش تبادل حرارت،

سیستم مورد نظر از دو دستگاه تهویه مطبوع تشکیل شده است.

اصلی، که در آن هوا برای محل سرویس پردازش می شود، و کمکی - برج خنک کننده. هدف اصلی برج خنک‌کننده خنک‌سازی تبخیر هوای آب تغذیه‌کننده مرحله اول کولر گازی اصلی در فصل گرم (مبدل حرارتی سطحی PT) است. مرحله دوم تهویه مطبوع اصلی - محفظه آبیاری OK، که در حالت رطوبت آدیاباتیک کار می کند، دارای یک کانال بای پس - بای پس B برای تنظیم رطوبت هوا در اتاق است.

علاوه بر دستگاه های تهویه مطبوع – برج های خنک کننده، برج های خنک کننده صنعتی، آبنماها، استخرهای اسپری و ... می توان برای خنک کردن آب در مناطقی با آب و هوای گرم و مرطوب، در برخی موارد علاوه بر سرمایش تبخیری غیرمستقیم، خنک کننده دستگاه نیز مورد استفاده قرار گرفت. استفاده می شود.

سیستم های چند مرحله ایخنک کننده تبخیری حد تئوری خنک کننده هوا با استفاده از چنین سیستم هایی دمای نقطه شبنم است.

سیستم های تهویه مطبوع با استفاده از خنک کننده تبخیری مستقیم و غیرمستقیم نسبت به سیستم هایی که فقط از خنک کننده تبخیری مستقیم (آدیاباتیک) استفاده می کنند، کاربرد وسیع تری دارند.

خنک کننده تبخیری دو مرحله ای به عنوان مناسب ترین شناخته شده است

مناطق با آب و هوای خشک و گرم. با سرمایش دو مرحله ای، دماهای پایین تر، تغییرات هوای کمتر و رطوبت نسبی کمتر در اتاق ها نسبت به سرمایش تک مرحله ای می توان به دست آورد. این خاصیت خنک‌سازی دو مرحله‌ای منجر به پیشنهاد تغییر کامل به خنک‌سازی غیرمستقیم و تعدادی پیشنهاد دیگر شده است. با این حال، همه چیزهای دیگر برابر هستند، تأثیر سیستم های خنک کننده تبخیری ممکن مستقیماً به تغییرات در وضعیت هوای بیرون بستگی دارد. بنابراین، چنین سیستم هایی همیشه حفظ پارامترهای هوای مورد نیاز در اتاق های دارای تهویه مطبوع را در طول فصل یا حتی یک روز تضمین نمی کنند. با مقایسه پارامترهای نرمال شده هوای داخل ساختمان با تغییرات احتمالی در پارامترهای هوای بیرون در مناطق با آب و هوای خشک و گرم می توان ایده ای از شرایط و مرزهای استفاده مناسب از خنک کننده تبخیری دو مرحله ای به دست آورد.

محاسبه چنین سیستم هایی باید با استفاده از نمودار J-d به ترتیب زیر انجام شود.

نقاط با پارامترهای محاسبه شده هوای خارجی (H) و داخلی (B) بر روی نمودار J-d رسم می شوند. در مثال مورد بررسی، با توجه به مشخصات طراحی، مقادیر زیر پذیرفته شده است: tn = 30 درجه سانتیگراد؛ tv = 24 ° С; fv = 50%.

برای نقاط H و B، مقدار دمای دماسنج مرطوب را تعیین می کنیم:

tmn = 19.72 درجه سانتی گراد; tmv = 17.0 درجه سانتی گراد.

همانطور که می بینید، مقدار tmn تقریبا 3 درجه سانتی گراد بالاتر از tmw است، بنابراین، برای خنک شدن بیشتر آب و سپس هوای تامین خارجی، توصیه می شود هوای خارج شده توسط سیستم های اگزوز از محل های اداری به برج خنک کننده تامین شود.

توجه داشته باشید که هنگام محاسبه برج خنک کننده، جریان هوای مورد نیاز ممکن است بیشتر از جریان هوای خارج شده از اتاق های مطبوع باشد. در این حالت باید مخلوطی از هوای خارجی و خروجی به برج خنک کننده وارد شود و دمای دماسنج مرطوب مخلوط به عنوان دمای محاسبه شده در نظر گرفته شود.

از برنامه های کامپیوتری محاسباتی سازندگان پیشرو برج خنک کننده، متوجه می شویم که حداقل اختلاف بین دمای نهایی آب در خروجی برج خنک کننده tw1 و دمای دماسنج مرطوب twm هوای عرضه شده به برج خنک کننده باید در نظر گرفته شود. حداقل 2 درجه سانتیگراد، یعنی:

tw2 =tw1 +(2.5...3) درجه سانتی گراد. (1)

برای دستیابی به خنک‌سازی عمیق‌تر هوا در کولر مرکزی، دمای نهایی آب در خروجی کولر و در ورودی به برج خنک‌کننده tw2 بیش از 2.5 بیشتر از خروجی برج خنک‌کننده در نظر گرفته می‌شود. ، یعنی:

tвк ≥ tw2 +(1...2) °С. (2)

لطفا توجه داشته باشید که دمای نهایی هوای خنک شده و سطح کولر هوا به دمای tw2 بستگی دارد، زیرا با جریان عرضی هوا و آب، دمای نهایی هوای خنک شده نمی تواند کمتر از tw2 باشد.

به طور معمول، دمای نهایی هوای خنک شده 1 تا 2 درجه سانتی گراد بالاتر از دمای نهایی آب در خروجی کولر هوا توصیه می شود:

tвк ≥ tw2 +(1...2) °С. (3)

بنابراین، اگر الزامات (1، 2، 3) برآورده شود، می توان رابطه ای را به دست آورد که دمای دماسنج مرطوب هوای عرضه شده به برج خنک کننده و دمای نهایی هوای خروجی از کولر را به هم متصل می کند:

tвк =tвм +6 °С. (4)

توجه داشته باشید که در مثال شکل 7.14 مقادیر گرفته شده عبارتند از tbm = 19 درجه سانتیگراد و tw2 - tw1 = 4 درجه سانتیگراد. اما با چنین داده های اولیه، به جای مقدار tin = 23 درجه سانتیگراد نشان داده شده در مثال، می توان دمای هوای نهایی را در خروجی کولر هوا کمتر از 26-27 درجه سانتیگراد به دست آورد، که کل طرح را ایجاد می کند. در tn = 28.5 درجه سانتی گراد بی معنی است.