Система вентиляции и кондиционирования воздуха

Парциальное давление водяного пара

Встаёт вопрос, почему всё так происходит? Видимо, что-то толкает воздух впитывать  в себя влагу до определенного  момента. Что это за движущая сила? Для примера вспомним горячую  плиту на кухне. Воздух вокруг неё  нагревается, и для нас очевидно, что движущей силой является разность температур между плитой и воздухом. Воздух будет греться до тех пор, пока плита не остынет, т.е. не станет той же температуры, что и воздух - процесс прекратится.

Парциальным давлением водяного пара влажного воздуха называется то давление, которое обретет водяной пар в замкнутом объёме, если из этого объема убрать весь сухой воздух. Очевидно, что в воздухе водяного пара совсем мало (об этом нам говорит влагосодержание, которое измеряется величинами порядка 0.005…0.03 кг/кг), а, значит, при исчезновении сухого воздуха из некого объёма, оставшийся пар будет вполне вольготно себя чувствовать в предоставленном объеме, следовательно, иметь низкое давление. Это означает, что и парциальное давление водяного пара достаточно низко. Действительно, оно измеряется тысячами Паскалей, а ведь атмосферное давление воздуха равно примерно ста тысячам Паскалей. Снова вернемся к поглощаемым каплям.

Движущей силой  процесса испарения служит именно разность парциальных давлений. У капли  воды оно равно некоторой величине, а у сухого воздуха - нулю. Процесс испарения максимально активен. Далее, парциальное давление водяного пара растет, процесс замедляется и заканчивается в условиях их равенства. Водяным паром во влажном воздухе достигнуто давление насыщения. Оно же называется давлением насыщенного водяного пара. Сама же кривая насыщения - это известная нам жирная линия.

Относительная влажность

Следующий вопрос: как определить, насколько имеющийся  влажный воздух насыщен водяным  паром? Другими словами, каково отношение текущего давления водяного пара к давлению насыщения? На этот вопрос в точности отвечает относительная влажность, разве что для удобства измеряется она в процентах, а потому упомянутое отношение умножается на 100%. Итак, относительная влажность - это отношение текущего давления водяного пара к максимально возможному для данной температуры.

Энтальпия

Далее, любое  вещество обладает некоторой энергией. Очевидно, его энергия тем больше, чем выше температура. Для сухого воздуха это единственный параметр, определяющий энтальпию. Однако для влажного воздуха следует учесть, что при той же температуре он включает в себя и энергию испаренной влаги - энтальпия влажного воздуха зависит и от температуры и от влагосодержания. Причем при той же температуре в зависимости от влагосодержания разброс энтальпий может быть огромен - и 100 и 200 и 300% - чем выше температура, тем выше. Это невооруженным глазом видно из I-d-диаграммы: чем выше температура, тем выше рассматриваемая изотерма и тем больше наклонных изоэнтальп её пересекает. Итак, энтальпия влажного воздуха - это сумма энтальпий сухого воздуха и водяного пара, причем первая пропорциональна температуре (коэффициент пропорциональности - теплоемкость сухого воздуха), а вторая пропорциональна влагосодержанию.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Изменение состояния  воздуха

 

 Холодильное и климатическое  оборудование компрессионного типа  действия небольшой мощности  имеет сходное устройство:

• компрессор, создающий необходимую разность давлений;
• испаритель, забирающий тепло из внутреннего объёма холодильника;
• конденсатор, отдающий тепло в окружающую среду;
• хладагент — вещество, переносящее тепло от испарителя к конденсатору.

Нагрев

В конденсаторе нагретый в результате сжатия хладагент остывает, отдавая тепло во внешнюю среду, и при этом конденсируется, то есть превращается в жидкость.

Охлаждение

Жидкий хладагент под  давлением поступает в испаритель, где за счёт резкого уменьшения давления происходит испарение жидкости. При этом хладагент отнимает тепло у внутренних стенок испарителя, за счёт чего происходит охлаждение.

Осушение

Достаточно холодный (ниже точки росы) испарительный змеевик конденсирует водяной пар из воздуха, отправляя воду в дренажную систему и, таким образом понижая влажность воздуха.

 

Увлажнение

Увлажнение воздуха производится с помощью парового увлажнителя. В форсуночной камере происходит распыление мелкодисперсной водяной взвеси, которая испаряется в проходящем воздухе. После секции увлажнения обычно устанавливают каплеуловители, предотвращающие попадание неиспарившихся капель воды в другие секции кондиционера.

 

 

 

 

 

 

 

Основное оборудование в системе вентиляции и кондиционирования

 

Вентилятор — устройство для перемещения газа со степенью сжатия менее 1,15 (или разностью давлений на выходе и входе не более 15 кПа, при большей разнице давлений используют компрессор).

Основное применение: системы принудительной приточно-вытяжной и местной вентиляции зданий и  помещений, обдув нагревательных и  охлаждающих элементов в устройствах  обогрева и кондиционирования воздуха, а также обдув радиаторов охлаждения различных устройств.

Вентиляторы обычно используются как для перемещения воздуха — для вентиляции помещений, охлаждения оборудования, воздухоснабжения процесса горения (воздуходувки и дымососы). Мощные осевые вентиляторы могут использоваться как движители, так как отбрасываемый воздух, согласно третьему закону Ньютона, создает силу противодействия, действующую на ротор.

 

Воздушный фильтр  -элемент воздухоочистителя (бумажный, матерчатый, войлочный, поролоновый, сетчатый или иной), который служит для очистки от пыли воздуха, подаваемого в помещения системами вентиляции и кондиционирования или используемого в технологических процессах, в газовых турбинах, в двигателях внутреннего сгорания.

 

Оросительная камера - состоит из бака, оросительного пространства. В баке камеры установлен сетчатый фильтр для очистки рециркуляционной воды, подаваемой к форсункам, шаровой клапан для автоматического пополнения воды в баке и поддержания уровня воды не выше заданного. Факелы воды первого ряда форсунок направлены по движению воздуха, остальные против движения. На входе в оросительное пространство камеры установлены двухлопастные воздухораспределители для выравнивания потока воздуха, на выходе каплеуловители для улавливания взвешенных капель воды в воздухе, выходящем из камеры. 

 

Теплообменник, теплообменный аппарат — устройство, в котором осуществляется передача теплоты от горячего теплоносителя к холодному. Теплоносителями могут быть газы, пары, жидкости. В зависимости от назначения теплообменные аппараты используют как нагреватели и как охладители. Применяется в технологических процессах нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой и других отраслях промышленности, в энергетике и коммунальном хозяйстве.