Эффективность тепловлажностной обработки воздуха в барботажных аппаратах и оросительных форсуночных камерах

Большинство аспектов повышения эффективности тепловлажностной обработки воздуха связаны с особенностями тепломассообмена между жидкостью и газом в рабочих камерах соответствующих устройств. В настоящее время далеко не полностью раскрыты возможности использования контактных процессов теплои массообмена в ПА и ЦБА (рис. 1 и 2) для осуществления комплексной подготовки воздуха по температуре и влажности в целях создания необходимых климатических условий в жилом помещении.

При тепловлажностной обработке воздуха в кондиционерах воздуха (КВ) преимущественно используются камеры орошения, основным элементом которых являются форсунки механического распыла или другие оросители (рис. 3). В предлагаемой работе на основе теоретического анализа выполнено сравнение интенсивностей тепломассообменных процессов по параметрам тепловлажностной обработки воздуха в трех типах контактных теплообменников: ПА, ЦБА и оросительных камерах КВ.

Для проведения расчетов тепломассообмена в барботажных аппаратах использовалась упрощенная для системы «вода–воздух» модель, предложенная в материале [1]. В основу этой модели, как и в работах [2, 3], положено представление о том, что суммарный тепломассообмен определяется вынужденной конвекцией внутри пузырей в период их возникновения и роста на отверстиях газораспределительных решеток.

Экспериментальные данные тепловлажностной обработки воздуха в оросительных камерах КВ, полученные в работах [4, 5], были сопоставлены с результатами численных расчетов по тепломассообменной модели [1] для ПА и ЦБА. Тепловлажностные характеристики воздуха, подаваемого в барботажный аппарат, а также плотности орошения задавались такими же, как и в соответствующих опытах, выполненных в оросительных камерах СКВ [4, 5].

При сопоставлении результатов расчетов для барботажных аппаратов с экспериментальными данными по тепломассообмену в оросительных камерах СКВ можно использовать достигнутые при тепловлажностной обработке изменения температуры и энтальпии, отнесенные к температурному напору (движущей силе теплообмена) и напору по полному теплу, вычисленным по формулам среднеарифметической разности:

где tгн, tгк, tfн, tfк, Iн и Iк — температуры парогазовой смеси и воды, энтальпии воздуха на входе и на выходе из тепломассообменного устройства; Iнас(tfн) и Iнас(tfк) — энтальпии воздуха, насыщенного влагой при температурах входящей и выходящей воды, соответственно. На диаграммах рис. 4 и 5 представлены значения Kгt и KI, отсортированные в порядке возрастания, рассчитанные по опытным данным [4] и по модели [1].

Те же, отсортированные аналогично величины, соответствующие условиям экспериментов [5], отображены на рис. 6 и 7. Во всех вариантах расчетов, в условиях тепломассообмена, реализованных в опытах [4], для барботажных аппаратов по сравнению с аналогичными данными для камер СКВ были получены существенно более высокие значения параметров, характеризующих интенсивность тепловлажностной обработки воздуха: Kгt и KI. В среднем для всех опытов увеличение характеристик Kгt и KI при использовании барботажных аппаратов

составляет 50–67 %.

Из рис. 6 и 7, соответствующих условиям опытов [5], видно, что при тепловлажностной обработке воздуха с более высокими начальными температурами и влагосодержаниями некоторое стабильное увеличение для барботажного аппарата по сравнению с оросительной камерой СКВ обнаруживается только для KI: ΔKI = 25–29 %.

Изменение температуры до и после тепловлажностной обработки в барботажных аппаратах при относительно высоких начальных температурах охлаждающей воды практически не отличается от значений этой же величины при использовании оросительных камер систем кондиционирования воздуха (рис. 6). Таким образом, лучшей эффективностью тепловлажностной обработки воздуха в условиях, обеспечивающих стабильное протекание конденсационных процессов, обладают барботажные аппараты, превосходя при этом по всем параметрам оросительные камеры КВ.

В результате сравнительного анализа расчетных и опытных данных было замечено, что при слабой конденсации и особенно при испарении барботажные аппараты по эффективности тепловлажностной обработки не превосходят оросительные камеры СКВ.