Кондиционирование воздуха для пневматических

Солодовен

 

Нагревание воздуха. Холодный воздух можно нагреть в пневматических солодовнях одним из следующих способов:

1) непосредственным смешиванием водяного пара с нагреваемым воздухом;

2) нагреванием воздуха в калориферах;

3) смешиванием холодного свежего воздуха с теплым отработанным.

Нагревание холодного воздуха путем непосредственного смешивания его с паром практически осуществить легко, так как для этого не требуется никакого оборудования: греющий пар можно подавать непосредственно в воздуховод. При этом одновременно происходит увлажнение воздуха до полного его насыщения. Однако этот способ связан со значительными затратами на топливо и не удобен из-за сложности регулирования количества воздуха и пара.

Нагревание воздуха в калориферах более надежно, чем непосредственное смешивание его с паром; в этом случае легче регулировать степень нагрева воздуха и опасность запаривания солода исключается. При прохождении через калорифер влагосодержание воздуха остается неизменным, а относительная влажность его резко снижается. Этот способ применим для получения сухого воздуха, который может быть использован для подсушивания замоченного зерна или подвяливания сырого солода. Расход пара при этом способе еще больший, чем при непосредственном смешивании пара и воздуха.

Наиболее целесообразным способом нагревания холодного воздуха является смешивание его с теплым отработанным воздухом, выходящим из пневматического солодовенного барабана или ящика. Смешивая холодный воздух в определенной пропорции с теплым отработанным, можно получить смесь такой температуры или такого теплосодержания, какие должен иметь кондиционированный воздух.

Соотношение между количеством холодного и отработанного воздуха удобнее всего определять с помощью диаграммы [7].

Для смеси из 1 кг холодного свежего воздуха и из кг отработанного воздуха можно написать следующие уравнения:

для теплосодержания смеси:

; (3.83)

для влагосодержания смеси:

. (3.84)

Приведем эти уравнения к такому виду:

; . (3.85)

Разделив первое из этих уравнений на второе, получим уравнение прямой линии, проходящей через точки и . Точка с переменными координатами и , характеризующая состояние смеси (рисунок 3.15), также лежит на этой прямой между крайними точками, соответствующими состоянию свежего воздуха (точка ) и состоянию отработанного воздуха (точка ).

Из треугольника с учетом уравнения (27) можно написать следующие отношения:

. (3.86)

Следовательно, – это отношение отрезка к отрезку , на которые точка делит прямую .

Практически расчет количества свежего и отработанного воздуха сводится к следующему. На диаграмме по заданным условиям находят точки и и соединяют их прямой линией. Там, где прямая пересечет линию постоянной температуры (т.е. изотерму ) или линию постоянной энтальпии (т.е. изоэнтальпу ), которые должна иметь смесь, найдем точку . Отношение отрезка к отрезку является отношением количества отработанного воздуха к количеству свежего воздуха.

Охлаждение и увлажнение воздуха. Охлаждение воздуха и насыщение его водяными парами в условиях пневматических солодовен целесообразно производить посредством распыления воды в струе воздуха. Образующиеся при распылении мельчайшие капельки воды имеют большую поверхность и, непосредственно соприкасаясь с обрабатываемым воздухом, частично испаряются, насыщая его водяными парами; если температура воздуха выше температуры воды, то капельки воды охлаждают его. Охлаждение воздуха возможно как за счет нагревания распыленной воды, так и за счет ее частичного испарения.

Таким образом, в кондиционерах пневматических солодовен одно и то же распылительное устройство может выполнять две задачи – охлаждать и увлажнять воздух.

Количество тепла (кДж), которое необходимо отнять от 1 кг воздуха для его охлаждения:

, (3.87)

где – соответственно теплосодержание воздуха до и после охлаждения, кДж/кг.

Распыляемая вода при охлаждении воздуха нагревается не более чем на 3 °С, что следует иметь в виду при расчете. При противотоке конечная температура воздуха может стать равной конечной температуре охлаждающей воды.

Увлажнение воздуха, как уже упоминалось выше, может быть достигнуто непосредственным впуском пара, однако при этом неизбежно повышаются теплосодержание и температура воздуха, что не всегда допустимо. Кроме того, при смешивании теплого отработанного воздуха со свежим холодным относительная влажность смеси также повышается. Наиболее употребительным способом увлажнения воздуха является испарение тонкораспыленной воды в потоке воздуха.

Количество поглощаемой воды (кг) воздухом при увлажнении определяется по формуле

, (3.88)

где – соответственно влагосодержание 1 кг воздуха после и до увлажнения, кг.

Так как холодная вода испаряется очень медленно, то для увлажнения воздуха приходится затрачивать воды во много раз больше расчетного количества: количество испаряющейся в кондиционере холодной воды обычно равно от 1 % до 3 %. Теплая вода испаряется в количестве до 5 %.

Для расчета камеры кондиционирования воздуха принимают удельный часовой расход воздуха = 1,18 м³/(кг^.ч) на 1 кг перерабатываемого воздушно-сухого очищенного зерна.

Площадь поперечного сечения камеры кондиционирования воздуха (м²) рассчитывают по формуле

, (3.89)

где – масса перерабатываемого зерна, кг;

– скорость движения воздуха в камере, м/с ;

– ширина камеры, м;

– длина камеры, м.

Количество теплоты, которое необходимо забрать из свежего воздуха при его охлаждении, (кДж/ч), определяется зависимостью

, (3.90)

где – плотность кондиционированного воздуха, кг/м³;

– соответственно энтальпии свежего (наружного) и кондиционированного воздуха, кДж/кг.

Расход воды на охлаждение воздуха рассчитывают по формуле

, (3.91)

где – удельная теплоемкость воды, кДж/(кг^.К);

– плотность воды, кг/м³;

– начальная и конечная температуры охлаждающей
воды, °С.

При определении расхода воды на увлажнение воздуха следует иметь в виду, что холодная вода испаряется медленно (от 1 % до 3 %
в час от общего количества распыляемой воды), а подогретая быстрее (до 5 % в час), поэтому действительный расход воды превосходит теоретический расход воды:

, (3.92)

где – соответственно влагосодержание кондиционированного и свежего (наружного) воздуха, кг/кг;

– количество испарившейся воды, %.

Для распыления охлаждающей воды устанавливаются центробежные распылительные форсунки. Расход воды одной форсункой любого типа (кг/ч) равен:

, (3.93)

где – коэффициент, зависящий от конструкции форсунки
( = 30¸50);

– диаметр выходного отверстия форсунки, м;

– давление воды, МПа.

Число форсунок для увлажнения воздуха водой

. (3.94)

Кондиционеры для воздуха. Кондиционеры для воздуха представляют собой бетонные камеры с центробежными распылительными форсунками для воды [2, 8].

Форсунки не имеют подвижных деталей и работают за счет давления распыляемой воды, благодаря этому они получили широкое распространение. Основной недостаток их – это частое засорение отверстий для выхода воды. Действие форсунок основано также на центробежной силе: вода, нагнетаемая в форсунку, приобретает вращательное движение и при выходе через отверстие раздробляется, образуя конус водяной пыли. Существующие форсунки можно подразделить на две группы: форсунки с направляющим вкладышем и форсунки с тангенциальным вводом воды.

На рисунке 3.16 изображены форсунки первой группы. В форсунке конструкции Кертинга вкладыш имеет форму спирального стержня; в форсунке конструкции Григорьева-Поляка вкладыш составной – из трех частей: грибка 2, плашки 3 и пластинки 4. При подборе разных по размерам деталей 2, 3 и 4 можно регулировать производительность корпуса 1.

Коробчатая форсунка с тангенциальным вводом воды показана
на рисунке 3.17. Эта форсунка дает тонкое распыление и удобна для чистки.

Форсунки или диски в кондиционере устанавливают таким образом, чтобы образуемые ими факелы распыляемой воды перекрывали друг друга, образуя сплошную водяную завесу. При таком условии на 1 м² площади поперечного сечения канала кондиционера приходится от 18 до 30 форсунок. Интенсивность орошения (т.е. количество распыляемой в течение часа воды на каждый квадратный метр площади поперечного сечения кондиционера) должна иметь не менее
5000 л/(м^2.ч). Если расчетное количество воды велико и форсунки не размещаются в одной плоскости поперечною сечения кондиционера, то их устанавливают в два или три ряда по ходу воздуха.