Воздушное душирование
Для работы персонала, обслуживающего основное технологическое оборудование (доменные и сталеплавильные печи, станы горячей прокатки), характерно отсутствие фиксированных рабочих мест. Вместе с те рабочим приходится находиться в зоне воздействия тепловой лучистой энергии довольно значительное время.
Учитывая специфику металлургического производства в данном случае наиболее целесообразным средством создания благоприятных условий является воздушное душирование с сосредоточенной подачей охлажденного воздуха.
В некоторых случаях, например, в районе клетей, в холодный период года целесообразно использовать устройство сосредоточенной подачи нагретого воздуха в район парообразования, что будет способствовать рассеиванию тумана.
Основы расчета и эффективность воздушного душа
Следует иметь в виду, что равномерность распределения скоростей воздуха в рассматриваемой зоне зависит от коэффициента, характеризующего распределение тепла в рабочей и верхней зоне цеха.В зависимости от зоны обслуживания интенсивность облучения колеблется в определенных пределах, поэтому для расчета желательно иметь данные о пределах колебаний облучения.
Устройство одного патрубка для душирования зоны длиной 25 м неэкономично; целесообразнее установить два или три душирующих патрубка.
Анализ скорости движения воздуха и температуры показывает, что мероприятия эффективны только при кратковременном пребывании рабочего в зоне теплового облу-чения. При длительном облучении рабочего тепловым потоком интенсивностью 1 кал/(см2-мин) и более воздушный душ без дополнительных мероприятий малоэффективен.
Повышение эффективности отвода тепла
Однако, сочетанием оптимальной скорости воздуха и максимально возможного температурного перепада между температурой кожи и воздуха можно достигнуть хоро-шего эффекта даже при относительно большом тепловом облучении.
Количество влаги, испаряющейся с поверхности кожи при облучении с разной интенсивностью, колеблется в пределах 1,5 кг/(м2 ч). При большой интенсивности облучения душирование охлажденным воздухом с повышенными скоростями недостаточно эффективно. Тогда применяют дополнительное средство — водо-воздушное охлаждение, т.е. в струю воздуха с помощью форсунок подают мелкораспыленную воду.Вода, попадая на поверхность одежды и кожи рабочего, в результате прямого воздействия на нее лучистого тепла испаряется, унося с собой тепло также с поверхности одежды и кожи человека.Суммарный отвод тепла составляет примерно 33% теплопоступлений при непрерывном облучении. В действительности в период паузы охлаждающий эффект воздушного душа и испарения будет продолжаться. Поэтому следующего периода облучения отвод тепла составит примерно 66%.
При кратковременном интенсивном облучении, чередующемся с паузами, душирование воздухом с заданными параметрами обеспечивает частичный отвод тепла с тела рабочего.
Источник
Воздушное душирование.
ВД наиболее эффективное мероприятие для создания на постоянных рабочих местах или участках, на которых параметры воздуха отличаются от средних в рабочей зоне, требуемых по санитарно-гигиеническим нормам метеорологических условий температуры, влажности и скорости движения воздуха. ВД используется в следующих случаях:
Для борьбы с лучистой теплотой
Для борьбы с конвективной теплотой при невозможности обеспечения нормативных параметров общеобменной вентиляции
Для борьбы с газовыми выбросами при невозможности устройства локализующей вентиляции
Наиболее распространенно ВД в литейных, кузнечных и термических цехах , там где тепловой поток составляет 175-350 Вт/м2 и более.
Душирование рабочих мест осуществляется в зависимости от поверхностной плотности лучистого теплового потока внутренним и наружным воздухом. Если плотность лучистого теплового потока находится в пределах 175-380 Вт/м 2 в пределах рабочего места площадью более 0,2 м2 применяется внутренний воздух. При этом температура и скорость воздуха на рабочем месте должны соответствовать СНиПу.
ВД работающие на внутреннем воздухе называются аэраторами. Их основными элементами являются:
1 осевой вентилятор с электродвигателем на одном валу
2 автоматическое поворотное устройство до 600
3 пневматическая форсунка с подводом воды
Это ВД используется для обслуживания площадок, на которых находится несколько человек. Поворотные аэраторы обеспечивают относительно равномерные скорости в потоке воздуха и более широкую зону обслуживания. Однако при температуре больше 280 их охлаждающий эффект значительно снижается. При тепловом потоке 1800 Вт/м2 применяется ВД с использованием экранов.
В состав ВД работающего на наружном воздухе входят:
1 Приточная камера или центральный кондиционер с камерой орошения(может работать в любом режиме)
2 Сети воздуховодов, которые могут быть в подпольных каналах и по цеху
3 Душирующие патрубки, которые устанавливаются от пола на расстоянии 1,8 м до нижней кромки патрубка. Систему ВД нельзя совмещать с системой приточной общеобменной вентиляции. Душирующие патрубки могут быть разной конструкции. Сам патрубок поворотный.
3 направляющая решетка
Расчет ВД сводится к:
1 выбору режима обработки воздуха
2 определению параметров подаваемого воздуха- скорости и температуры.
3 определению размеров душирующего патрубка F0
4 подбору технологического оборудования
Существующий метод расчета основывается на решении задачи оптимизации работы ВД по расходу энергоресурсов и закономерностей приточной струи. При выходе их воздухораспределителя душирующего патрубка создается компактная струя. Зоной действия струи считается зона шириной более 1 метра, а скоростной границей считается зона 50% от значения скорости υх.
методика расчета проф. ПВ Участкина- первоначально определяется температурный критерий:
(1)
tрз- температура воздуха в рабочей зоне
tрм- нормируемая температура на рабочем месте
t0- температура воздуха, которая получается при адиабатном охлаждении наружного воздуха, то есть минимальная температура потока, которая может быть получена без использования искусственного холода
tад- температура адиабатной обработки воздуха
Δt-нагрев воздуха вентилятором=0,5-1,50С
Количество воздуха выходящего из патрубка:
(м3/ч)
2 Pt≥1 достижение требуемой температуры притока возможно только с искусственным охлаждением. Для экономии энергоресурсов рабочее место следует душировать начальным участком приточной струи. На начальном участке параметры скорости и температуры неизменны и равны начальным. В этом случае рекомендуется относительное расстояние 
:
Размеры душирующего патрубка определяются по зависимости:
(5)
Так как на начальном участке υх=υ0, а υрм=0,7υ0, то скорость выхода воздуха из ВР:
(6)
3 0.6≤Pt≤1 рабочее место рекомендуется душировать основным участком струи и расчетные формулы имеют эмпирическую зависимость:
(8)
(9)
При значении Pt=1 патрубки рассчитанные по вышеизложенным формулам получаются очень большими. В этих случаях необходимо искусственное охлаждение воздуха и вести расчет по формулам, когда Pt>1
Температуру воздуха выходящего из приточного патрубка необходимо определить по формуле:
(10)
5. Абсорбционная холодильная машина:
Рабочий цикл в этих машинах осуществляется за счет тепловой энергии. Работает на смеси двух веществ, из которых одно является хладагентом (ХА), а второе абсорбентом, то есть веществом, поглощающим или растворяющим пары ХА.
6 регулирующий вентиль
7 насос для перекачки смеси
Как правило, в качестве абсорбера применяется вод, а в качестве ХА аммиак или бромистый литий.
В кипятильнике богатая ХА смесь, подогревается либо паром, либо эл. энергией. при подогреве пары аммиака выделяются из смеси, причем давление в кипятильнике растет до величины давления конденсации. Далее пары аммиака проходят цепь превращений:
— конденсируется в жидкое состояние
— дросселируется в регулирующем вентиле 3 с падением давления до начальной величины и температуры
Затем жидкий аммиак поступает в испаритель 4, из него пары аммиака поступают в 5. Абсорбер, как и конденсат, охлаждается водой, и в нем водоаммиачная смесь интенсивно поглощает пары аммиака, обогащаясь дополнительным количеством газа.
Эта смесь насосом 7 перекачивается в кипятильник 1, в тоже время обедненная водоаммиачная смесь через 2-ой регулирующий вентиль перетекает из кипятильника в абсорбер. Таким образом, в абсорбционной машине можно различить 2 контура движения:
-для аммиака: кипятильник – КД — регулирующий вентиль 3-испаритель-абсорбер
-для водоаммиачной смеси: кипятильник – регулирующий клапан 6 – абсорбер – насос — кипятильник
6. Наружный воздух независимо от нагрузки в помещении обрабатывается так, чтобы значения параметров температуры и влажности были постоянными в любой период года, то есть фиксируется точка за камерой орошения. Для обработки воздуха используется “мокрый аппарат”. Это аппарат, в котором производится термовлажностная обработка воздуха. Это может быть камера орошения или поверхностный орошаемый воздухоохладитель. При подаче достаточного количества воды процесс заканчивается при j = 85 ¸90 %, то есть при реальных процессах обработки воздуха в оросительных камерах конечная влажность его не достигает значения j = 100 %. Причиной этого является изменение температуры воды и кратковременный контакт воздуха с водой.
Первый узел регулирования фиксирует параметры наружного воздуха после “ мокрого аппарата”. Условно это является точкой камеры орошения и косвенно поддерживает влажность помещения.
 |
Если dпр = dко, при Wп = const и G = const, то
Процесс термовлажностной обработки воздуха в оросительных камерах кондиционеров водой с постоянной температурой изображается на I-d диаграмме лучами, лежащими в пределах криволинейного треугольника АНВ, у которого одной стороной является кривая насыщения j = 100 %, а двумя другими – касательные к этой кривой, проведённые из точки Н. Точка Н характеризует параметры наружного воздуха. Обработка воздуха может осуществляться по политропным и адиабатным процессам.
Схема системы автоматического регулирования
1 – узел воздухозабора;
2 – утепленный клапан;
4 – воздухонагреватель первого подогрева;
5 – оросительная камера;
7 – водонагреватель второго подогрева
К (4), (7) подводится подающий и обратный трубопровод. Т-1 – терморегулятор, который связан с исполнительным механизмом ИМ1 и клапаном К1.
Для поддержания заданных параметров воздуха в помещении при изменении tн.в., т.е. в промежуточных значениях Iн.в., кондиционер оборудуется системой автоматизации. Схема имеет два узла регулирования и узел защиты калориферов от замораживания.
Первый узел регулирования работает от терморегулятора Т-1 и обеспечивает поддержание температуры за камерой орошения (КО). Это достигается в теплый период за счет изменения холодопроизводительности КО, в холодный период – за счет изменения теплоотдачи калориферов первого подогрева.
Второй узел регулирования работает от терморегулятора Т-2 и поддерживает в помещении заданную температуру за счет изменения теплоотдачи калорифера второго подогрева.
Проанализируем работу первого узла регулирования при изменении Iн.в. при переходе от теплого к холодному периоду. Терморегулятор Т-1 устанавливается за вентилятором и настраивается на температуру за КО, и связан с исполнительными механизмами ИМ1 и ИМ2. Исполнительный механизм ИМ2 воздействует на трехходовой клапан, меняя соотношение количества рециркуляционной воды и холодной воды в КО. ИМ1 воздействует на исполнительный механизм клапана К1, установленного на трубопроводе обратной воды калорифера первого подогрева. В теплый период года при уменьшении Iн.в. терморегулятор Т1 воздействует на ИМ2, постепенно уменьшая количество холодной воды, поступающей из холодильной установки. Когда Iн.в. достигнет значения Iк.о., поступление холодной воды полностью прекратится. ИМ2 достигнет своего крайнего положения и замкнет контакты ИМ1. Поэтому при дальнейшем уменьшении Iн.в. в работу включается ИМ1, постепенно увеличивая количество горячей воды, проходящей через калорифер первого подогрева. Переход с холодного периода на теплый период осуществляется в обратной последовательности.
2-й узел регулирования.
При понижении температуры воздуха в помещении Т-2 дает сигнал на ИМ3, и клапан, установленный на трубопроводе обратной воды калорифера второго подогрева приоткрывается. И чем ниже теплоизбытки в помещении, тем больше горячей воды проходит через калорифер второго подогрева.
7,8. Наружный воздух независимо от нагрузки в помещении обрабатывается так, чтобы значения параметров температуры и влажности были постоянными в любой период года, то есть фиксируется точка за камерой орошения. Для обработки воздуха используется “мокрый аппарат”. Это аппарат, в котором производится термовлажностная обработка воздуха. Это может быть камера орошения или поверхностный орошаемый воздухоохладитель. При подаче достаточного количества воды процесс заканчивается при j = 85 ¸90 %, то есть при реальных процессах обработки воздуха в оросительных камерах конечная влажность его не достигает значения j = 100 %. Причиной этого является изменение температуры воды и кратковременный контакт воздуха с водой.
Первый узел регулирования фиксирует параметры наружного воздуха после “ мокрого аппарата”. Условно это является точкой камеры орошения и косвенно поддерживает влажность помещения.
 |
Если dпр = dко, при Wп = const и G = const, то
Процесс термовлажностной обработки воздуха в оросительных камерах кондиционеров водой с постоянной температурой изображается на I-d диаграмме лучами, лежащими в пределах криволинейного треугольника АНВ, у которого одной стороной является кривая насыщения j = 100 %, а двумя другими – касательные к этой кривой, проведённые из точки Н. Точка Н характеризует параметры наружного воздуха. Обработка воздуха может осуществляться по политропным и адиабатным процессам.
Рассмотрим наиболее характерные случаи изменения состояния воздуха при обработке его водой.
Луч процесса Н-1 характеризуется постоянным влагосодержанием воздуха, то есть происходит сухое охлаждение. Это бывает возможно когда температура воды равна температуре точки росы обрабатываемого воздуха (tw = tт.р.). Лучи процесса, выходящие из точки Н и пересекающие кривую j = 100 % на участке 1-А, характеризуют охлаждение и осушение воздуха. При этом температура воды должна быть ниже температуры точки росы (tw ” — КО – политропный процесс;
Н2 ” — КО – сухое охлаждение;
Н3 ” — КО – политропный процесс;
Н4 ” — КО – адиабатный процесс;
 |
Осушение воздуха сорбентами:
Сорбенты — это вещества, способные поглощать из воздуха и удерживать в себе газы и пары. Сорбенты бывают жидкие н твердые.
Абсорбцией называется процесс поглощения веществ ила газов
твердыми или жидкими телами (абсорбентами), протекающий во всем объеме поглотителя. В качестве абсорбентов для установок кондиционирования воздуха используют жидкие поглотители: растворы хлористого кальция и лития, бромистого лития, этиленгликоль. В технике кондиционирования воздуха применяют обычно первые два вида абсорбента. Остальные растворы применяют редко из-за их токсичности и коррозионного воздействия на металлы.
Адсорбцией называется процесс поглощения веществ или газов поверхностью жидкости или твердого тела. Адсорбентами являются силикагель, алюмогель, бокситы, активированный древесный уголь. Воздух осушается при непосредственном взаимодействии с водяными растворами солей (абсорбентами) за счет разности парциальных давлении водяного пара
при одинаковых температурах над поверхностями воды и раствора.
9. Во многих случаях для охлаждения воздуха в центральном кондиционере применяются поверхностные «сухие» воздухоохладители. Конструкция этого воздухоохладителя зависит от используемого хладоносителя.
Либо это водяные теплообменники, если в качестве хладоносителя используется вода или гликолевые смеси.
Такие воздухоохладители характеризуются следующими параметрами:
1) минимальная температура рабочей среды
2) максимальное рабочее давление рабочей среды
3) гидравлическое сопротивление
4) Все водяные воздухоохладители проходят испытание на заводах-изготовителях при нагрузке
Либо это фреоновые теплообменники прямого испарения, где в качестве хладоносителя используется фреон (хладон). Фреоновые воздухоохладители характеризуются следующими параметрами:
1) минимальная температура кипения фреона
2) Максимальное рабочее давление рабочей среды
3) Фреоновые воздухоохладители испытываются на прочность с нагрузкой
Конструкция фреоновых теплообменников охладительных секций центр кондиционеров отличается от калориферов наличием распределения жидкого фреона по трубкам теплообменника и сборными коллекторами газовой фазы фреона, для возврата в холодильную машину.
Способ охлаждения поверхностными воздухоохладителями оказывается весьма эффективным и менее дорогим.
Для центрального кондиционера с водяным теплообменником в качестве источника холода используется холодильная машина — чиллер.
Применение этой схемы позволяет осуществить плавное регулирование температуры подаваемого воздуха, практически не лимитировать расстояние от холодильной машины до секции охлаждения центр конд-ра, обеспечить хладоснабжение нескольких конд-ов различной мощности от одной холодильной машины и создать наиболее мягкие условия ее работы при переменных нагрузках. Для обеспечения циркуляции хладоносителя устанавливается насос или насосная станция.
В тех случаях, когда нет необходимости плавного регулирования холодильной мощности, схема охлаждения воздуха может быть еще более упрощена путем использования в воздухоохладителях непосредственно фреона, а в качестве холодильной машины- компрессорно-конденсаторного блока. На соединительном жидкостном трубопроводе необходимо установить перед входом в теплообменник соединительный комплект, состоящий из следующих элементов: фильтр-осушитель, смотровое стекло, электромагнитный клапан, терморегулирующий вентиль.
Процесс обработки воздуха в «сухом» поверхностном воздухоохладителе происходит за счет контакта потока воздуха с поверхностью, имеющей более низкую температур
Источник
