Простейшие способы охлаждения воздуха

Способы охлаждения воздуха в помещении без кондиционера

Сухой воздух и высокая температура негативно влияют на работоспособность, настроение и здоровье человека. Особенно чувствительны к такому температурному режиму люди с ослабленным иммунитетом или пожилые граждане. Кондиционер способен решить эту проблему, но позволить себе его могут не все из-за высокой цены. Избавиться от жары можно и другими доступными способами, о том как охладить комнату без кондиционера будет рассказано далее.

Кондиционер способен понизить температуру воздуха с помощью тех физических процессов, которые в нем протекают и полностью имитировать его в домашних условиях не получится. Все перечисленные далее методы помогут добиться лишь кратковременного эффекта, чтобы переносить жару было комфортнее.

Проветривание комнаты

Большинство людей во время жары совершают одну и ту же ошибку, они открывают нараспашку все окна. Делать это крайне не рекомендуется, особенно если температура воздуха на улице выше +35 ºС. Даже если в доме отсутствует кондиционер, микроклиматические условия будут в нем намного комфортнее, чем на улице. Если во время летнего зноя открывать окна, то в помещении установится такая же температура, как и на улице, самочувствие человека при этом может ухудшиться.

То же самое касается и окон, которые расположены в тени. Иногда люди стремятся добиться в доме прохлады за счет того, что на солнечной стороне все окна закрыты, а в тени открыты. На самом деле желаемого эффекта таким образом добиться не получится, поскольку в таком случае будет происходить обмен воздуха и неважно с солнечной или теневой стороны он попал в жилище.

От проветривания в период жары лучше всего отказаться, так можно будет предотвратить появление духоты, холодный воздух в то же время не сможет выйти на улицу. Осуществлять проветривание рекомендуется ночью или рано утром, в 9:00 уже появляется жара.

Убираем прямые солнечные лучи

Если занавески на окнах расположены прозрачные и они все равно пропускают свет, то можно воспользоваться фольгой или специальной светоотражающей пленкой. Их приклеивают к окнам, таким образом защищая комнату от прямого света. Справиться с ультрафиолетовым излучением можно еще и за счет приклеивания светофильтров. Заменить кондиционер могут еще и энергоэффективные окна, они имеют поляризационное покрытие, поэтому зимой обеспечивают тепло, а летом прохладу. Такой вариант подойдет для тех, кто решил сделать капитальный ремонт или просто заменить оконные конструкции.

Регулируем влажность

Аллергикам и астматикам влажный воздух тоже пойдет на пользу, поскольку он прибивает к полу все частички пыли. На фоне этого можно избежать обострение болезни. Еще одним подходящим для этой цели прибором является мойка воздуха, этот прибор осуществляет следующие функции:

• увлажняет любое помещение;
• очищает воздух от пыли, всевозможных вирусов и грибков;
• ионизирует воздух;
• может наполнить комнату любым выбранным ароматом.

При покупке любого из перечисленного устройств, необходимо все же регулярно проводить влажную уборку, мыть полы и ухаживать за мебелью.

Нагревательные бытовые приборы

Чтобы чувствовать себя дома комфортно, необходимо отключить по возможности все приборы, которые выделяют тепло. В противном случае помимо естественной высокой температуры воздуха в жилище будет происходить дополнительный нагрев. Отключить нужно не только батареи, но и полотенцесушители. Они могут работать от электричества или за счет подачи горячей воды. Каждый тепловой или нагревательный прибор может вырабатывать до 400 Вт тепла, такого количества хватит для отопления маленькой ванны, поэтому лучше всего во время жары от них отказаться.

Тепло способны выделять еще и электрические приборы, хотя и в достаточно маленьком количестве. Поэтому накаливающиеся лампы рекомендуется заменить на энергосберегающие. Такая перемена повлечет за собой значительные изменения, поскольку всего 5 таких ламп могут быть сравнимы с выработкой тепла одним небольшим радиатором. Лампы накаливания не только доставляют дискомфорт в жару, но и потребляют много электроэнергии, поэтому их замена станет отличным решением.

Горячий воздух распространяется в доме гораздо быстрее, чем холодный. Поэтому при длительном приготовлении пищи лучше закрыть дверь на кухню. Если есть такая возможность, то можно в период аномально высокой температуры не пользоваться плитой или чайником, готовить еду лучше всего в микроволновке.

Основные заблуждения

Охладить воздух в квартире вентилятор не может, но если поставить его неподалеку от рабочего места или кровати, то переносить жаркий период будет намного легче. Добиться максимального эффекта можно в том случае, если расположить этот прибор в квартире возле окна или двери. Особенно актуальным этот способ будет для тех, у кого дом находится на солнечной стороне, поскольку будет происходить перемещение горячего воздуха из квартиры на улицу.

Пользоваться увлажнителем воздуха и другими способами необходимо тоже в пределах разумного. Иногда с этой целью люди развешивают по дому массу влажных полотенец и мочат шторы. Каждая занавеска может содержать в себе около 5 л воды, под воздействием прямых солнечных лучей она высохнет очень быстро. Влажность воздуха в таком случае будет очень высокой и появится микроклимат, который по ощущениям будет очень сильно напоминать тропики. В результате таких действий может затрудниться дыхание и появиться обильное потоотделение, которое будет очень медленно испаряться из-за высокой влажности.

Чтобы легче перенести жару, также рекомендуется убрать из дома все лишнее, к примеру, избавиться от ковров. Гораздо приятнее и комфортнее летом ходить по линолеуму или паркетному покрытию. В меру увлажнить воздух можно будет с помощью вентилятора, если прикрепить к нему влажные салфетки или поставить перед ним замороженную воду в бутылках, так появится еще и эффект прохлады.

Как отмечают синоптики, на протяжении лета нестерпимая жара обычно держится не более месяца. Продержаться в этот период можно будет с помощью перечисленных выше способов, для достижения максимального комфорта необходимо будет приобрести кондиционер.

«ИНТЕХ» — инжиниринговая компания. На нашем ресурсе air-ventilation.ru Вы можете узнать необходимую информацию и получить коммерческое предложение.

Отзывы о компании ООО «ИНТЕХ»:

Информация, размещенная на сайте, носит ознакомительный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой.

© 2003-2021 ИНТЕХ — Вентиляция и кондиционирование. Контакты

Источник

Способы охлаждения

Содержание

В любом природном процессе осуществляется непрерывный переход теплоты от тел с высокой температурой к телам с низкой температурой, т. е. происходит естественное охлаждение, при котором конечная температура охлаждаемого тела зависит от температуры охлаждающего тела. Количество теплоты, которое может поглотить охлаждающее тело, определяет его охлаждающий эффект , или количество произведенного холода. Так, количество производимого холода 1 кг водного льда равно теплоте его плавления при О °С, т. е. 335 кДж/кг. Охлаждающими телами в естественных условиях являются воздух, вода и лед.

При естественном охлаждении температуру ниже температуры окружающей среды получить нельзя. Чтобы температура тела стала ниже температуры естественных источников холода, применяют искусственные способы охлаждения, основой которых являются следующие физические процессы: изменение агрегатного состояния (фазовые превращения), сопровождающиеся поглощением теплоты (плавление, парообразование, сублимация, растворение соли); расширение сжатого газа с получением внешней работы; дросселирование (эффект Джоуля- Томпсона); вихревой эффект (эффект Ранка — Хильша); термоэлектрическое охлаждение (эффект Пельтье); десорбция газов.

Охлаждение при изменении агрегатного состояния тел

Изменение агрегатного состояния тела (плавление, кипение, сублимация) сопровождается поглощением значительного количества теплоты, расходуемой на внутреннюю работу по преодолению сил сцепления между молекулами. На практике для получения охлаждающего эффекта используют вещества (водный лед, аммиак, хладагенты R12, R22, R502, углекислоту и т. д.), у которых процессы плавления, кипения и сублимации протекают при низкой температуре при нормальном атмосферном давлении.

Фазовые превращения при изменении агрегатного состояния тел (плавление, кипение, сублимация) происходят при постоянных температурах и давлении, зависящих от физических свойств тел и условий перехода из одного состояния в другое.

Плавление — переход тела из твердого состояния в жидкое при подводе к нему необходимого количества теплоты. Плавление водного льда широко используют для охлаждения тела температурой выше О °C. Смешивание раздробленного льда или снега с солью снижает температуру таяния смеси.

Наибольшее применение в холодильной технике получили смеси хлористого натрия (NaCl) и хлористого кальция (СаС1₂) со льдом. В зависимости от процентного содержания солей в смесях их температура плавления может быть снижена соответственно до — 21,2 и — 55 °С.

Температура плавления определяется давлением и в период перехода тела из твердого состояния в жидкое остается постоянной. Количество теплоты qп, кДж, поглощенное 1 кг твердого тела при переходе его в жидкое состояние, называется теплотой плавления. e Теплота плавления льдосоляной смеси при снижении температуры плавления уменьшается. Так, теплота плавления чистого водного льда 335 кДж/кг, а смеси 28 %-й поваренной соли и льда 222 кДж/кг.

Кипение — процесс интенсивного образования пара во всей массе жидкости при ее нагревании. В отличие от кипения образование пара при испарении происходит только с поверхности жидкости. Количество теплоты, которое необходимо подвести к 1 кг жидкости, доведенной до температуры кипения, чтобы при постоянном давлении превратить ее в сухой насыщенный пар, называется удельной теплотой парообразования r, кДж/кг.

Процесс кипения происходит при определенной для данного давления температуре жидкости, называемой температурой кипения и равной температуре насыщения. Температура кипения любой жидкости остается неизменной в течение всего времени кипения.

При увеличении давления температура кипения повышается, а теплота парообразования уменьшается. Состояние вещества, в котором температуры перехода изо льда в жидкость и из жидкости в пар становятся равными, называется критическим. Теплота парообразования при критической температуре равна нулю. При температуре выше критической переход пара в жидкость невозможен.

При уменьшении давления температура кипения снижается. Например, вода при нормальном атмосферном давлении кипит при 100 °C. Если же в емкости с водой снизить давление до 0,001 МПа, то вода закипит при 4 °C. Хладагент R22 при давлении 0,1 МПа кипит при температуре — 40,8 °С, с уменьшением давления до 0,06 МПа температура кипения снизится до — 50 °C. Если емкость с хладагентом R22 поместить в помещение и соединить с атмосферой, то жидкость в емкости будет кипеть при температуре — 40,8 °С. Так как температура в помещении выше температуры кипения жидкости, то теплота преобразования будет отводиться от воздуха помещения, охлаждая его. Образовавшиеся при кипении пары будут выходить в атмосферу.

Охлаждающий эффект может быть получен за счет интенсивного испарения воды, теплота парообразования которой при 0°С равна 2500 кДж/кг. Испарительное охлаждение водой применяют при относительно высокой температуре кипения хладагента. Температура кипения и плавления хладагента изменяется соответственно с изменением давления.

Сублимация (возгонка) — процесс перехода тела из твердого состояния непосредственно в парообразное. Количество теплоты, поглощаемое 1 кг твердого тела при постоянной температуре перехода его в парообразное состояние, называется удельной теплотой сублимации q c, кДж/кг. Водный лед в атмосферных условиях сублимирует при температуре ниже 0 °C.

Углекислота в тройной точке имеет температуру — 56,6 °С и давление 0,52 МПа. Температура сублимации твердой углекислоты при атмосферном давлении -78,9 °C. Теплота сублимации q _c равна сумме теплоты плавления q _п и парообразования r , вследствие чего процесс дает больший холодильный эффект.

Для получения низких температур используют жидкости с низкой температурой кипения при нормальном атмосферном давлении, это -сжиженные воздух (температура кипения — 192 °C), кислород (- 183 °С) и азот(- 196 °C).

Способы охлаждения, основанные на использовании фазовых превращений веществ, возможны только при неограниченном запасе охлаждающих тел. Непрерывное получение холода при использовании одного и того же количества охлаждающего вещества возможно, если после получения холодильного эффекта оно возвращается в начальное состояние. Это осуществляется с помощью холодильных машин.

Охлаждение при расширении газов

Процесс адиабатного расширения сжатого газа сопровождается снижением температуры. Связь между давлением и температурой для идеального газа в адиабатном процессе выражается соотношением T₂/T₁=(p₂/p₁) (k-1)/k , где к — показатель адиабаты.

В адиабатном процессе расширения теплообмен с окружающей средой отсутствует, поэтому вся внутренняя энергия полностью преобразуется в механическую работу.

При расширении реального газа затрачивается дополнительная работа на преодоление внутренних сил притяжения его молекул и выполнение внешней работы.

Если воздух, сжатый до 9,5 МПа при t₁ = 20 °С, адиабатно расширяется до 0,1 МПа, то при k = 1,4 его конечная температура

Или t₂ = 79,6 – (-273) = — 193,4 °C.

Охлаждение с помощью дросселирования

Дросселированием называется снижение давления жидкости или газа при проходе через любое суженное отверстие (диафрагму, клапан). При быстром снижении давления внешняя работа не совершается и теплообмена с внешней средой практически не происходит. Энтальпия в этом процессе не изменяется, а энтропия возрастает из-за расхода внутренней энергии потока на преодоление трения, что указывает на необратимость процесса.

За суженным отверстием в зависимости от свойств и состояния реального газа внутренняя энергия может быть больше или меньше либо равной внутренней энергии до суженного отверстия. В зависимости от характера изменения внутренней энергии конечная температура реального газа может быть выше, равна или ниже начальной.

Изменение температуры вещества при дросселировании называется эффектом Джоуля — Томпсона , его применяют в технике глубокого охлаждения реальных газов.

Дросселирование жидкости сопровождается значительным снижением температуры. Это вызвано тем, что при дросселировании жидкости (особенно насыщенной) происходит парообразование в результате превращения работы сил трения в теплоту и передачи ее жидкости. При этом увеличивается объем и совершается большая работа по преодолению сил взаимного притяжения молекул. Если теплообмен с окружающей средой отсутствует, работа по преодолению сил притяжения будет сопровождаться уменьшением внутренней энергии, а следовательно, и температуры парожидкостной смеси. Процесс дросселирования жидкости широко используется для получения умеренно низких температур.

Вихревой эффект охлаждения

Охлаждение воздуха этим способом (эффект Ранка-Хильша) осуществляется с помощью вихревой трубы (рис. 1.1). Поток воздуха, предварительно сжатого, при температуре окружающей среды поступает в сопло 3 трубы 2 где, завихрясь, разделяется на два потока -холодный и горячий. Через диафрагму 4 воздух выходит охлажденный, а через дроссель 1 по периферии трубы — горячий.

Воздушный поток, вышедший из сопла по касательной к внутренней поверхности трубы, образует свободный вихрь, угловая скорость которого велика около оси и уменьшается по мере удаления от нее. При движении к дроссельному клапану 1 угловая скорость между слоями потока выравнивается вследствие трения между ними (скорость внутренних слоев снижается, внешний — возрастает), при этом кинетическая энергия внутренних слоев передается периферийным слоям. В результате наружные слои воздуха оказываются более нагретыми, внутренние — холодными.

В вихревой камере температурное расслоение воздуха происходит значительно быстрее, чем установка термического равновесия. При давлении воздуха 0,3- 0,5 МПа образуется холодный поток с температурой (- 10)-(- 50) °С и горячий с температурой 100-130 °С.

Получение охлаждающего эффекта с помощью вихревой трубы связано с большим расходом энергии. Вихревую трубу целесообразно применять в лабораторных и производственных условиях для периодического получения небольшого количества холода и теплоты.

Термоэлектрическое охлаждение (эффект Пельтье) заключается в том, что при прохождении электрического тока через цепь, составленную из разнородных полупроводников, в местах контактов (спаев) выделяется или поглощается теплота.

На рис. 1.2 изображен термоэлемент, состоящий из двух различных полупроводниковых элементов с электронной (-) и дырочной (+) проводимостью. Материалом полупроводников служат соединения висмута, сурьмы, селена с добавлением присадок. Широко распространены сплавы висмута, селена, теллура (с электронной проводимостью) и висмута, теллура, свинца (с дырочной проводимостью).

Термоэлементы объединяют последовательно в батареи с помощью медных пластин 1, которые образуют спаи. К электронному полупроводнику 2 подключен плюс источника питания, к дырочному 3 — минус. При прохождении по термоэлементу постоянного тока температура, верхнего спая понизится до t_x и холодный спай будет поглощать теплоту Q₀ от охлаждаемой среды. На нижнем спае температура повысится до t_г, при этом горячий спай будет отдавать теплоту Q_K окружающей среде. Перепад температур между горячими и холодными спаями достигает 60 °C.

Термоэлектрическое охлаждение применяют в холодильных шкафах, кондиционерах и т. д. Холодопроизводительность выпускаемых батарей термоэлементов не превышает 50-100 Вт.

Охлаждающий эффект методом десорбции получают следующим образом. Сначала происходит адсорбция гелия активированным углем: процесс сопровождается выделением теплоты. При адсорбции в емкости поддерживается возможно низкая температура, т. е. емкость охлаждается. После насыщения угля гелием емкость изолируется. Затем гелий откачивают из емкости. При десорбции гелия из угля температура в емкости быстро снижается. Так, в одном из опытов 15 г активированного угля адсорбировали 8 л газообразного гелия при — 260 °С и давлении 0,13 МПа. При десорбции гелия из угля была получена температура ниже — 269 °С. Охлаждение газов методом десорбции применяют в основном в лабораторной практике для получения температуры, близкой к абсолютному нулю.

В рыбной промышленности из рассмотренных выше способов охлаждения применяют охлаждение при изменении агрегатного состояния тел (плавление, кипение) и охлаждение с помощью дросселирования.

Литература

Судовые холодильные машины и установки (Петров Ю.С.) 1991 г.

Источник