солнечные коллекторы с гравитационным течением жидкостных

УДК 536.248.2:532.529.5
А.В. Дорошенко, доктор техн.наук, профессор;
К.Б. Жук, ассистент.
Одесская национальная академия пищевых технологий, г. Одесса
М.В. Розум, канд.физ-мат.наук, доцент.
Одесский национальный морской университет, г. Одесса.
НОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПАРИТЕЛЬНЫХ ОХЛАДИТЕЛЕЙ ДЛЯ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Аннотация:
Разработана
концепция
создания
многоступенчатых
испарительных охладителей газов и жидкостей на основе моноблоковых
многоканальных
насадочных
структур.
Выполнен,
на
основании
полученного экспериментального материала по эффективности процессов
тепломасообмена при непрямом испарительном охлаждении сред, анализ
возможностей таких охладителей, показавший возможность глубокого
охлаждения сред. Естественным пределом охлаждения для варианта
НИО/Р является температура точки росы наружного воздуха, что
существенно
расширяет
возможности
использования
методов
испарительного охлаждения в энергетических, холодильных и криогенных
системах.
Ключевые слова: Испарительный охладитель. Многоступенчатая схема.
Моноблок. Насадка. Тепломасообмен. Реконденсация.
Анотація: Розроблена концепція створення багатоступінчастих випарних
охолоджувачів газів і рідин на основі моноблочних багатоканальних
насадочных
структур.
Виконаний,
на
підставі
отриманого
експериментального матеріалу по ефективності процесів тепломасообміну
при
непрямому
випарному
охолоджуванні
середовища,
аналіз
можливостей таких охолоджувачів, що показав можливість глибокого
охолоджування середовища. Природною межею охолоджування для
варіанта НВО/Р є температура точки роси зовнішнього повітря, що істотно
розширює можливості використання методів випарного охолоджування в
енергетичних, холодильних і кріогенних системах.
Ключові
слова:
Випарний
охолоджувач.
Багатоступінчаста
схема.
Моноблок. Насадка. Тепломасообмін. Реконденсація.
Annotation: Conception of creation of the multi-stage evaporated coolers of
gases and liquids is developed on the basis of monoblock multichannel
structures. Executed, on the basis of the got experimental material on efficiency
of processes of heat-mass-change at the indirect evaporated cooling of
environments, analysis of possibilities of such coolers, showed possibility of the
deep cooling of environments. The natural limit of cooling for the variant of
IEC/R is a temperature of point of dew of outward air, that substantially extends
possibilities of the use of methods of the evaporated cooling in the power,
refrigeration and crijgenics systems.
Keywords: Evaporated cooler. Multi-stage chart. Monoblock. Heat-mass-change.
Rekondensation.
Постановка проблеми.
Сопряженные проблемы энергетики и экологии интенсифицируют
поиск
альтернативных
решений
в
области
холодильных
и
кондиционирующих систем. Эффективность испарительного охлаждения
сред ограничена климатическими условиями, тем не менее, интерес к
возможностям испарительных охладителей как прямого, так и непрямого
типа в последние годы неуклонно возрастает, что обусловлено их малым
энергопотреблением
и
экологической
чистотой.
Испарительные
охладители могут использоваться как в автономном варианте, так и в
комбинированных системах, например в составе солнечных осушительноиспарительных охладителей, где предварительное осушение воздуха
обеспечивает высокую эффективность последующего испарительного
охлаждения сред в холодильных системах и термовлажностную обработку
воздуха в системах кондиционирования [2, 8].
I
Испарительные
охладители
непрямого
типа
в составе
многоступенчатых и комбинированных систем
В
испарительном
охладителе
непрямого
типа,
получившем
наибольшее распространение в последние годы [1‒7], воздушный поток,
поступающий на охлаждение (П) делится на две части (рис. 1).
Вспомогательный поток воздуха (В) поступает в «мокрую» часть
охладителя, где контактирует с водяной пленкой, стекающей по
поверхностям канала (вода рециркулирует через аппарат) и обеспечивает
испарительное охлаждение воды, которая, в свою очередь, охлаждает
бесконтактно, через разделяющую стенку, основной воздушный поток (О).
Этот поток воздуха охлаждается при неизменном влагосодержании, что
обеспечивает преимущества при создании на основе НИО холодильных
систем и систем кондиционирования воздуха СКВ. Вспомогательный
воздушный поток выносит все тепло из аппарата в «связанном» виде, его
температура
также
понижается
и
влагосодержание
возрастает.
Температура воды в цикле сохраняет неизменное значение и оказывается
на
несколько
градусов
выше
температуры
мокрого
термометра
поступающего в НИО наружного воздуха. Эта температура зависит от
соотношения воздушных потоков в НИО, основного и вспомогательного, и
является пределом охлаждения для обоих воздушных потоков.
Испарительные
охладители
НИО
могут
быть
обычного
и
регенеративного типов [1, 2, 5‒7], отличаясь местом разделения полного
воздушного потока, поступающего в НИО, на основной, продуктовый, и
вспомогательный воздушный потоки (НИО по позиции А и НИО/Р по
позиции В на рис. 1). Во втором случае обеспечивается более глубокое
охлаждение воздуха, поскольку здесь процесс испарительного охлаждения
воды в «мокрой» части аппарата ориентирован на температуру мокрого
термометра воздуха, уже прошедшего сухое охлаждение в «сухой» части
охладителя и реальным пределом охлаждения является температура точки
росы наружного воздуха. Такая схема предпочтительна для глубокого
охлаждения сред, но характеризуется и более высоким уровнем
энергозатрат. Естественный предел испарительного охлаждения для таких
решений значительно понижается, и, если в традиционном варианте это
температура мокрого термометра наружного (поступающего в аппарат)
воздуха,
то
для
новых
решений
пределом
охлаждения
является
температура точки росы. Детальному изучению возможностей охладителя
НИО/R посвящено обстоятельное исследование Maisotsenko V. и Lelland
Gillan [6,7], и работа австралийских исследователей [8].
Нами, на основании многолетних исследований испарительных
охладителей
газов
многоступенчатых
и
жидкостей,
охладителей
разработана
идеология
испарительного
типа,
создания
включающая
следующие положения:
Используется
1.
многоступенчатого
модульная
охладителя
на
(кассетная)
основе
схема
создания
идентичных
элементов
(моноблоков), каждый из которых представляет собой автономную
ступень охлаждения, модуль НИО, построенный по той либо иной схеме
(рис. 5 и 6);
2.
Многоступенчатый охладитель включает последовательно
установленные ступени (моноблоки) НИО, НИО/R (либо их комбинацию),
каждый из которых состоит из системы чередующихся «сухих» и
«мокрых» каналов;
3.
Размеры каналов в моноблоке, в «сухой» и «мокрой» частях,
идентичны (форма каналов и величина эквивалентного диаметра каналов)
и могут уменьшаться в направлении движения основного воздушного
потока;
форма
каналов
каждой
ступени
(моноблока)
любая;
рекомендуемые размеры каналов (величина эквивалентного диаметра
каналов) составляют диапазон dэ = 10-20мм [1];
4.
Между
ступенями
охлаждения
(моноблоками)
имеется
распределительная камера, где происходит разделение на основной и
вспомогательный воздушные потоки; длина распределительных камер в
направлении движения основного воздушного потока может уменьшаться
(рис. 5 и 6);
5.
Соотношение основного и вспомогательного воздушных
потоков для каждой ступени охлаждения (моноблока) составляет l = Gв/Gо
= 1/4 – 1/2 и может варьироваться по длине многоступенчатого
охладителя; в соответствии с этим лежит и соотношение площадей
сечений «мокрых» и «сухих» каналов в моноблоке а = fв/fо, при условии
равенства скоростей движения основного и вспомогательного воздушных
потоков в каналах «сухой» и «мокрой» частей для каждого моноблока;
6.
Каждая ступень охлаждения (моноблок) имеет автономную
емкость для жидкости;
7.
Число ступеней охлаждения (моноблоков) в сборке охладителя
определяется требуемым эффектом охлаждения и расчетным долевым
расходом получаемого продукта;
8.
Регулирование
соотношения
расходов
основного
(продуктового) и вспомогательного потоков осуществляется на выходе из
многоступенчатого охладителя по основному (продуктовому) потоку
воздуха (по расходу и термовлажностным параметрам).
Поскольку вспомогательный поток покидает аппарат достаточно
холодным, он может использоваться для предварительного охлаждения
полного воздушного потока, поступающего в испарительный охладитель;
на выходе вспомогательного воздушного потока из многоступенчатого
охладителя может быть установлен теплообменник пластинчатого типа
для предварительного охлаждения, поступающего в охладитель наружного
воздуха, как это показано на рис. 1 для вариантов НИО и НИО/R.
II. Процессы тепломассообмена в испарительных охладителях
На рис. 2 (А и Б) показаны схемы течения контактирующих потоков
газа и жидкости в НИО и НИО/R и процессы переноса тепла- и массы.
Математическая
модель
процессов
испарительного
охлаждения
в
испарительном охладителе прямого типа (например, в градирне, ГРД)
представляется системой уравнений:


 dt ж
 a  t t
 b   p  p  ;

1 г ж
1  г
 dx


dp
 dt г
г
 

 dz  a 2  t ж  t г ; dz  b2   p  p г 

(1),

и граничных условий: при x  0, t ж  t 0ж ; при z  0, t г  t г0 , p г  p г0 .
Краевая задача решается методом конечных разностей и уравнения (1)
аппроксимируются разностной схемой:




 
i 1, k
i ,k
t ж
 1  a1  x  t ж
 a 1 x  t гi ,k  b1  x  p гi ,k  b1  x  p  t гi ,k ;
 i ,k 1
i ,k
i ,k
t г  1  a2  z  t г  a2  z  t ж ;
 i ,k 1
i ,k
 i ,k
 p г  1  b2  z  p г  b2  z  p t ж .
Процессы


 
испарительного
охлаждения
в
НИО
(2)
описываются
системой уравнений:


 dt ж

 dx  a1   t в  t L   b1  p  p  c1   t o  t ж ;

dp в
 dt в
 a 2   t ж  t в ;
 b2  p   p в ;

dz
dz

 dt о
 dz  c 2   t ж  t о .


и
граничных
z  0,
t в  t в0 ,
p  p0 ,
условий:
t о  t о0 .
(3)

при
x  0,
t ж  t 0ж ;
при
Решение этих уравнений, полученное
методом конечных разностей, имеет вид:


t жi 1,k  1  a1  c1   x  t жi ,r  a1  t вi ,k  b1  p i ,k  b1  p i ,k   c1  t оi ,k  x,
 i ,k 1
i ,k
i ,k
t в  1  a 2  z   t в  a 2  t ж  z,
 i ,k 1
i ,k
i ,k 
 pв  c 2  1  b2  z   pв  b2  p  z,
t i ,k 1  1  c  z   t i ,k  c  t i ,k  z,
2
о
2
ж
о
(4),
где: i, k - определяющие узловые точки по х и z координатам. Для
граничных узловых точек эти уравнения определяют параметры всех
потоков в НИО, как для одно-, так и многоступенчатых схем. Система
уравнений (1-2, 3-4) легко трансформируется применительно к процессу в
комбинированных испарительных охладителях (для НИО/ПИО, или
НИО/ГРД схем). Разработанные математические модели позволяют
рассчитать температурные и влажностные параметры (поля) в «сухих» и
«мокрых» каналах испарительных охладителей воздуха и оптимизировать
охладительный процесс с учетом минимизации энергозатрат на его
решение.
III. Анализ возможностей многоступенчатых испарительных
охладителей
Анализ возможностей испарительных охладителей (рис. 3) выполнен
на основе ранее полученных в ОГАХ экспериментальных данных [1-2].
При этом эффективность НИО по основному и вспомогательному потокам
была принята равной ЕО = ЕВ = (t1 – t2)/(t1 – tМ) = 0.65-0.75, при
эффективности
теплообменников
ЕТ/О
=
0.8.
Температура
воды,
рециркулирующей через «мокрую» часть НИО принята t*Ж = t1М + 1,52,50С. На самом деле величина ЕВ несколько выше чем ЕО, а реальное
значение величины t*Ж зависит от соотношения расхода воздушных
потоков в «сухой» и «мокрой» частях НИО, l = GО/ GВ. Все
тепломассообменные аппараты НИО, входящие в состав рассматриваемых
охладителей, пленочного типа с насадкой регулярной структуры,
образованной
многослойными
многоканальными
структурами
полимерных, или керамических материалов пористой структуры [1-2].
из
Поскольку
возможности
рассматривались
применительно
испарительных
к
задачам
СКВ,
охладителей
начальное
влагосодержание воздуха выбрано в диапазоне хГ < 12,5г/кг и на
диаграмме Н/Х (рис. 7) показана область комфортных параметров воздуха,
обусловленная сочетанием температуры и относительной влажности
воздуха в кондиционируемом помещении (КЗ) [1]. На рис. 3 на Н/Х
диаграмме влажного воздуха показаны возможности испарительных
охладителей для двух вариантов схемной компоновки: НИО и НИО/R.
Здесь показаны процессы охлаждения основного воздушного потока (при
неизменном влагосодержании) и изменения состояния вспомогательного
воздушного потока в каждой из трех ступеней охлаждения НИО,
соответственно.
Были рассмотрены следующие варианты охладителей:
I – НИО;
II – НИО + Т/О;
III – НИО/R;
IV – НИО/R + Т/О
Соответственно, для параметров наружного воздуха t1 = 40,60С, х1 =
8.95
г/кг,
были
получены
следующие
температуры
охлаждения
продуктового воздушного потока:
I – НИО, – 26,20С;
II – НИО + Т/О, – 22,50С;
III – НИО/R, – 20,50С;
IV – НИО/R + Т/О, – 15,00С.
Если учесть, что температура мокрого термометра наружного
воздуха составляла t1м 21,50С, а температура точки росы t1р 11,50С,
охладитель НИО/ R обеспечивает снижение предела охлаждения ниже
традиционного
предела,
а
использование
теплообменника
на
вспомогательном воздушном потоке обеспечивает уровень охлаждения,
близкий к точке росы наружного воздуха. Это открывает принципиально
новые возможности использования испарительных охладителей газов и
жидкостей в энергетических системах
На рис. 7 дополнительно, для сравнения и выяснения реальных
возможностей нового принципа охлаждения, проанализированы процессы
в многосутупенчатых испарительных охладителях, оформленных по
формулам «НИО/НИО/НИО», в двух основных вариантах. Для тех же
параметров наружного воздуха t1 = 40,60С, х1 = 8.95 г/кг, двухступенчатый
охладитель обеспечивает температуру охлажденного воздуха 230С, то есть
достижение параметров комфортности. Трехступенчатый охладитель
обеспечивает снижение температуры продуктового воздушного потока
ниже значения t1М = 21,50С, то есть для него пределом охлаждения
является точка росы наружного воздуха (tР = 11,50С), что существенно
расширяет возможности практического использования таких охладителей.
Видно, что эффективность охлаждения в каждой последующей ступени
многоступенчатого охладителя снижается. Поскольку энергозатраты на
движение
теплоносителей
через
очередную
ступень
охладителя
практически не изменяются, количество ступеней многоступенчатого
охладителя должно выбираться с точки зрения инженерной оптимизации.
Как видно из построений на рис. 7 для варианта многоступенчатого
охладителя по схеме Б в большей степени выражена и опасность
реконденсации (см. ход процессов во вспомогательном воздушном потоке
на рис. 8), что требует выработки рекомендаций к распределению расходов
контактирующих воздушных потоков по ступеням охладителя. Это важная
часть выполняемого нами исследования ИО. Основным выводом здесь, в
отличие
от
рекомендаций
работ
[6-7],
является
необходимость
варьирования соотношения основного и вспомогательного потоков по
ступеням охлаждения, или, применительно к одноступенчатому варианту
охладителя, по его длине. Без этого условия реальная эффективность
охлаждения резко снизится.
Использование испарительных охладителей нового типа в целях
охлаждения сред и термовлажностной обработки воздуха позволяет
снизить энергозатраты, в сравнении с традиционной парокомпрессионной
техникой охлаждения, в среднем на 25-35% и существенно повысить
экологическую чистоту новых решений [1-2, 8].
Выводы:
1.
Переход от схемы НИО к НИО/R позволяет снизить
температуру охлаждения; для схемы НИО/R пределом охлаждения
является температура точки росы наружного воздуха, что существенно
расширяет возможности практического использования испарительных
охладителей.
2.
Для многоступенчатого охладителя на основе моноблока НИО
пределом охлаждения также является точка росы наружного воздуха, что
существенно расширяет возможности практического использования таких
испарительных
охладителей;
теплообменника
на
использование
в
составе
охладителя
холодном вспомогательном воздушном
потоке
дополнительно и существенно улучшает его характеристики.
3.
Использование нового принципа испарительного охлаждения
сред по схеме НИО/R, как в одно- так и в многоступенчатых вариантах,
позволяет
существенно
испарительного
расширить
охлаждения,
возможности
понизить
глубину
самих
методов
охлаждения
и,
применительно к традиционным методам охлаждения, основанным на
парокомпрессионной технике, снизить энергозатраты.
4.
Основным требованием к реализации процесса ИО сред в
охладителях
нового
типа
является
необходимость
варьирования
соотношения основного и вспомогательного потоков по ступеням
охлаждения,
или,
применительно
к
одноступенчатому
варианту
охладителя НИО/R, по его длине, без чего реальная эффективность
охлаждения резко снизится и требуемый эффект охлаждения достигнут не
будет.
5.
Дополнительное использование предварительного осушения
наружного воздуха на основе теплоиспользующего абсорбционного цикла,
позволит в значительной мере понизить достигаемый уровень охлаждения
сред.
Литература.
1.
Дорошенко А. Компактная тепломассообменная аппаратура для
холодильной техники (теория, расчет, инженерная практика). Докторская
диссертация,
Одесский
институт
низкотемпературной
техники
и
энергетики. Одесса. - 1992. – т. 1. – 350 с., т. 2. – 260 с.
2.
Горин А.Н. Солнечная энергетика. (Теория, разработка, практика) /
А.Н. Горин, А.В. Дорошенко/ – Донецк: Норд-Пресс, 2008. 374 с.
3.
Foster R.E., Dijkastra E. Evaporative Air-Conditioning Fundamentals:
Environmental and Economic Benefits World Wide. International Conference of
Applications for Natural Refrigerants’ 96, September 3-6, Aarhus, Denmark,
IIF/IIR, 1996. - P. 101-109.
4.
Steimle F. Development in Air-Conditioning. International Conference
of Research, Design and Conditioning Equipment in Eastern European Contries,
September 10-13, Bucharest, Romania, IIF/IIR. - P. 13-29.
5.
Stoitchkov N. J., Dimirov G.J. Effectiveness of Crossflow Plate Heat
Exchanger for Indirect Evaporative Cooling. Int. J. Refrig., vol. 21, no. 6. –
1998. - P. 463-471.
6. Maisotsenko V., Lelland Gillan, M. 2003, The Maisotsenko Cycle for Air
Desiccant Cooling21h International Congress of Refrigeration IIR/IIF,
Washington, D.C.
7.
Hakan Caliskan, Arif Hepbasli, Ibrahim Dincer, Valeriy Maisotsenko
Thermodynamic performance assessment of a novel air cooling cycle:
Maisotsenko cycle International Journal of Refrigeration 34 ( 2011 ) 980 990
8. John L. Mcnab, Paul Mcgregor/ 2003, Dual Indirect Cycle Air-Conditioner
Uses Heat Concentrated Dessicant and Energy Recovery in a polymer Plate
Heat Exchanger. 21h International Congress of Refrigeration IIR/IIF,
Washington, D.C, ICR0646.
А
Б
tв, h в В
П
ж
tж
H
НИО
П tп, hп
tп
П*
В*
О tо, h о
3
4
1
tв*
О
tо
tо*
О*
tм1 ж
tм1*
tж
 = 100%
О
В*
tв, h в
Т/О
5
ж
П
П*
НИО
tр1
x const
tж
НИО
НИО/R
hп
hо
В
tп, hп
tп*, hп*
В tв
О* tо, h о
П
Предел охлаждения «О» температура мокрого термометра
наружного воздуха - tр1
tп
H
4
В*
П*
1
X
Г
В
tв
В
В
 = 100%
tв, h в В
П
tп, hп
Ж
tж
НИО/R
О
tо
О tо, h о
О*
tо*
tр1
2
hв
tм1
хп
x const
hп
tм2
hо
хв
НИО/R
X
Предел охлаждения «О» темперетура точки росы
наружного воздуха - tр1
Рисунок 1. Принципиальная компоновка моноблокового испарительного
охладителя НИО, (indirect evaporative cooler IEC, А) и моноблокового
испарительного охладителя регенеративного типа НИО/R (IEC/R, В) и
соответствующий характер протекания процессов на Н-Х диаграмме влажного
воздуха (Б, Г).
Обозначения: 1 – испарительный воздухоохладитель непрямого типа НИО; 2 –
испарительный воздухоохладитель регенеративного типа НИО/R; 3 –
вентилятор; 4 – водяной насос; 5 – теплообменник
О
А
tв, h в
В
П tп
В
tв xв hв
tо tом
xо hо
x = const
ж tж
tо, h о
НИО
О
Qαв
Qαо
tж = t1м + 2-40С = const
Qβв
αж
αго
αгв
βгв
tж = const
Процесс
в
испарительном
охладителе непрямого типа НИО
П
В
tп tпм
xп hп
tп tпм xп hп
В
tо xо hо
x = const
Ж
tж
tо xо hо
tо, h о
tп, hп
П
В
ж
О
Б
tв, h в
о
НИО/R
О
Qαв
Qαп
Qβв
αж
αгп
Процесс
в
испарительном
охладителе непрямого типа НИО/R
αгв
βгв
tж = const
ж
tп tпм xп hп
П
tв xв hв
В
Рисунок 2. К моделированию процессов совместного тепломассообмена
при испарительном охлаждении в аппаратах непрямого типа: А – процессы
в НИО (IEC); Б – процессы в НИО/R (IEC/R)
55
50
45
Относительная влажность, %
10%
40
П
H
t140,60С,
х1 8.95 г/кг
40%
НИО
60%
В*
35
80%
В
НИО/R
30
100%
tо 26,20С
25
tо 22,50С
20,50С
20
tR
15
tRо 15,00С
о
О
tIм 21,50С
70
10
t1р 11,50С
5
I – – НИО;
II – – НИО + Т/О;
III – – НИО/R;
IV – – НИО/R + Т/О
0
-5
50
Энтальпия, кДж/кг
-10
-15
30
-20
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
i [g/kg s.v.]
X
Влагосодержание, г/кг
Рисунок 3. Характер протекания процессов на Н-Х диаграмме влажного
воздуха и принципиальные возможности испарительных охладителей
непрямого типа НИО, НИО/R (IEC, IEC/R) в автономном варианте и с
теплообменником на вспомогательном воздушном потоке, покидающем
испарительный охладитель НИО (IEC)
Обозначения: I – испарительный воздухоохладитель непрямого типа НИО; II –
НИО с теплообменником; III – испарительный воздухоохладитель
регенеративного типа НИО/R; IV – НИО/R с теплообменником на
вспомогательном воздушном потоке
Основные элементы моноблока испарительного охладителя НИО
Элемент НИО
(«сухой» канал)
А
2
2
Элемент НИО
(«мокрый» канал)
3
1
3
4
В
Б
В
Воздухораспределительная
камера
В
В
3
1
2
Моноблок
НИО 2
П
5
О
Принципиальная компоновка
многоблокового охладителя
из моноблоков НИО
В
4
5
Моноблок
НИО 1
Рисунок 5. Основные элементы (А) и принципиальная компоновка многоблокового
многоступенчатого испарительного охладителя по формуле НИО/НИО/НИО (Б).
Обозначения: 1 – «сухой» канал; 2 – «мокрый» канал; 3 – водораспределитель; 4 –
водосборник; 5 – насос; П, О, В – полный, основной и вспомогательный воздушные
потоки.
Основные элементы моноблока испарительного охладителя НИО (НИО/R)
А
2а
2
3
3
1
Элемент НИО
(«сухой» канал)
Элемент НИО/R
(«мокрый» канал)
4
Б
4
Моноблок НИО/R
Распределительная камера
В
В
В
3
П
1
О
О
О
О
О
2
R
R
4
R
5
Многоблоковый испарительный охладитель регенеративного типа
Рисунок 6. Основные элементы (А) и принципиальная компоновка многоблокового
многоступенчатого испарительного охладителя регенеративного типа НИО/R (Б).
Формула сборки блока испарительного охлаждения: (НИО/R-НИО/R-НИО/R)
Обозначения по рис. 5.
В1
А
П t1
В3 t3III
tв,
НИО
НИО
hв
III
III
В2 t3II
tв,
НИО
hв
II
t3I
tв,
НИОh
I в
В1
Б
t2I
t2II
t2III
О
О
О
1
2
3
t2I
П
В3 t3III
tв,
НИО*
hв
III
В2 t3II
tв,
НИО*
hв
II
t3I
tв,
НИО*
h
I в
t2III
t2II
О
О
О
1
2
3
55
50
ж1
ж2
ж3
45
Относительная влажность, %
10%
H
ж2
ж1
ж3
40%
t140,60С,
х1 8.95 г/кг
40
60%
35
80%
I
t2АБI 29,60С
30
25
t3БII
t2АII 24,00С
t2БII
t3АБI
КЗ
II
21,00С
20
t3БIII
t2АIII18,00С
II
2БIII
0
t
15,0 С I
о
х
л.
в 0С
t1р 11,5
о
д
а
о
т
гр
а
д
– вариант А
– вариант Б и
р
– tж
н
и
15
10
5
0
-5
-10
tАБIм 21,50С, tжI 240С
t3АIII
II
100%
t3АII
tБIIм 17,80С, tжII 20,30С
TАIIIм 16,00С, tжIII 18,50С
tБIIIм 15,00С, tжIII 17,50С
70
50
Энтальпия, кДж/кг
-15
30
х1Г < 12,5 г/кг
-20
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
i [g/kg s.v.]
X
Влагосодержание, г/кг
Рисунок 7. Принципиальные компоновки моноблокового многоступенчатого
испарительного охладителя непрямого типа НИО/НИО/НИО (А и Б) и характер
протекания процессов на Н-Х диаграмме влажного воздуха.
Обозначения: П, О, В – полный, основной и вспомогательный воздушные потоки; I,
II, III – ступени охладителей НИО
П t1
ВI
t3I
tв,
h
ж tжI
ж tжII
t3II ВII
tв,
h
t2I
в
в
ОI
НИО I
А
t3II
I
t2III
в
ОIII
НИО III
t1
t1
Н
tв,
h
t2II
ОII
НИО II
ВIII ж tжIII
изменение состояния
вспомогательного
воздушного потока для
одноступенчатого НИО
В (В)
Л
ВI
hв
2
ВI
I
НИО II
НИО I
ВII
I НИО III
А (П)
 = 100%
hо2
x const
tпр
t3I
П t1
hп= hо1=hв1
К
ВI
Б (ОIII)
tп
t2II
м
I
ж tж(
tв,
h
t2I
в
ОI
НИО I
ж tжII
t3II ВII
tв,
h
t3II
tп1=tо1= tв1
ВIII ж tжIII
I
t2II
в
НИО II
t2I
t2II
ОII
tв,
h
t2III
в
ОIII
НИО III
Б
Н
изменение состояния
вспомогательного
воздушного потока для
одноступенчатого НИО
Л
ВI
В (В)
hв2
ВII
ВIII
НИО I
НИО III
 = 100%
НИО II
К
x const
tпм
Рисунок
8.
Возможности
воздухоохладителей НИО
t2III
hп= hо1=hв1
hо2
Б (ОIII)
tпр
А (П)
t2II
t2I
многоступенчатых
tп1=tо1= tв1
испарительных
Рисунок 5. Сравнительное изображение процесса в одноступенчатых охладителях
НИО и НИО/R на Н-Т диаграмме влажного воздуха (А) и трехступенчатого НИО/R с
варьируемым соотношением расходов основного и вспомогательного воздушных
потоков на каждой ступени (Б)
Обозначения: АБ и АВ - процессы по основному и вспомогательному