О способах и процессах обработки воздуха и газовых смесей — КиберПедия 

История развития хранилищ для нефти: Первые склады нефти появились в XVII веке. Они представляли собой землянные ямы-амбара глубиной 4…5 м...

Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...

О способах и процессах обработки воздуха и газовых смесей

2019-11-11 318
О способах и процессах обработки воздуха и газовых смесей 0.00 из 5.00 0 оценок
Заказать работу

Для обеспечения заданных состава и параметров (кондиций) газовой среды в судовых помещениях, применяется кондиционирование этой среды (воз­духа, ГДС, инертных газов) с помощью специальных систем кон­диционирования. Система (установка) кондиционирования (СК или УК) — это совокупность оборудования, в котором произво­дится механическая, тепловлажностная, физико-химическая и дру­гая обработка газовой среды, газопроводов и устройств для приема газа и распределения его в помещениях.

Заданный состав газовой среды в помещениях обеспечивается вентиляцией (для разомкнутых, сообщенных с атмосферой поме­щений и систем) или регенерацией (для герметичных помещений и систем — обычно для подводных судов, аппаратов, сооружений).

Вентиляция помещения - это такой процесс обмена его газо­вой среды с «чистой» газовой средой источника (внешней средой, например, атмосферным воздухом), при котором обеспечивается поддержание допустимой концентрации вредных примесей, выде­ляемых в помещении людьми и другими объектами (оборудованием и т. п.), а нередко и удаление избыточных теплоты и влаги путем подачи наружного воздуха и отсоса внутреннего.

Регенерация газовой среды (обычно воздуха, газодыхательной смеси) - это комплекс физико-химических процессов, обеспечиваю­щих восстановление или возмещение ее физико-химического со­става. Регенерация предусматривает очистку газовой среды от всех продуктов жизнедеятельности людей и других вредных выделений, а также поддержание необходимой концентрации кислорода.

Очистка газовой среды от пыли и других механических за­грязнений производится в фильтрах или водой (водными растворами солей и т.п.) в контактных аппаратах для тепловлажностной обра­ботки газа.

В судовых помещениях наблюдаются избытки тепла и влаги или их недостатки, либо влагоизбытки при теплонедостатках (теплопотерях в окружающую среду). Для поддержания необходимых комфортных параметров газа в помещениях его перед подачей в эти помещения подвергают тепловлажностной обработке в специальных аппаратах и агрегатах системы кондиционирования. При этом газ может нагреваться, охлаждаться, увлажняться или осушаться. Кондиционируемая газовая среда всегда является влажным газом, представляющим собой смесь сухого газа и водяных паров (а иногда и капельной жидкости или кристаллов льда — водяной и ледяной туман).

Под нагреванием воздуха или другой газовой среды понимают подведение к нему теплоты, сопровождающееся ростом его эн­тальпии I, а под охлаждением соответственно понимают отвод теплоты (с понижением I). При неизменном влагосодержании газа его на­гревание - это повышение температуры, а охлаждение - ее понижение. Кроме того, в практике кондиционирования применяется так называемое испарительное охлаждение газа при I= const, сопровождающееся его увлажнением и понижением температуры. Нагревание и охлаждение может обеспечиваться не только путем теплообмена между газом и поверхностью или нахо­дящейся в непосредственном с ним контакте жидкостью (водой), но и путем термодинамических процессов сжатия и расширении в компрессоре и турбине установки кондиционирования.

Осушение влажного газа - это процесс уменьшения его влагосодержания d, а увлажнение - процесс, сопровождающийся уве­личением d. Осушение газа может быть обеспечено его охлажде­нием твердой поверхностью или жидкостью, имеющими темпера­туру более низкую, чем температура точки росы газа, адиабатиче­ским (политропическим) расширением газа или сорбцией, т.е. поглощением водяных паров (влаги) газа твердыми веществами (адсорбентами) или жидкими - водными растворами солей (аб­сорбентами). Увлажнение газа производится путем введения в него (разбрызгивания) небольших количеств водяного пара или воды либо путем контакта газа с большими массами воды, одновременно охлаждающей или нагревающей газ.

Кроме того, газ в системах кондиционирования подвергается и другим видам обработки: одорации, дезодорации, ионизации, деионизации, стерилизации.

Одорация газовой среды - это процесс повышения концентра­ции какого-либо ароматического вещества (обычно придающего газу приятные запахи: свежескошенного сена, цветов, соснового леса и т. п.). Процесс одорации физически аналогичен про­цессу увлажнения газовой среды, но не парами воды, а парами одоранта (ароматической жидкости или ароматического твердого тела).

Дезодорация - процесс, обратный одорации. Дезодорация спо­собствует устранению неприятных запахов (в кухне, санитарных узлах и т. д.).

Ионизация газовой среды - это процесс введения в нее или создания в ней заряженных частиц, т. е. частиц, несущих элек­трические заряды (ионов — легких и тяжелых, положительных и отрицательных).

Деионизация, или рекомбинация, - процесс, обратный ионизации.

Стерилизация газовой среды - это очистка ее от микроорга­низмов.

Таким образом, для комфортного кондиционирования на совре­менном уровне необходима комплексная обработка газовой среды (обычно газодыхательной) — сложный комплекс технологических физико-химических процессов, при котором в герметически изоли­рованном помещении обеспечивается поддержание жизненно важ­ных параметров и состава газовой среды в благоприятных преде­лах адаптационных возможностей живого организма (обычно человека) независимо от внутренних тепло-, влаго- и других выделений и внешних климатических и метеорологических усло­вий в районе плавания судна.

Характерным примером комплексной обработки газодыхательной среды может быть обработка воздуха на подводном судне в период его подводного плавания. В этом случае комплексная обработка воздуха (КОВ) обеспечивается системой комфортного тепловлажностного кондиционирования, а поддержание физико-химического состава воздуха - системой его физико-химической очистки и генерирования кислорода.

Таким образом, комплексная обработка газодыхательной среды, по бытующим в настоящее время понятиям, является комфорт­ным кондиционированием этой среды в условиях герметизации кон­диционируемых помещений (от атмосферного воздуха). Однако впредь под комплексной обработкой газовой среды (ГДС) будем понимать доведение до кондиций не только основного состава, температуры, влажности, подвижности среды, но и других ее характеристик: запахов, ионизации, акустического фона и т. д.

Комплексную обработку среды, при которой до комфортных значений (параметров) доводят все принципиально важные физио­логические и эмоциональные внешние возбудители, следует назы­вать полнокомфортной. Следовательно, комплексная обработка газовых сред применительно к обитаемым помещениям является полнокомфортной, а для технического кондиционирования - многофакторной (многопараметрической). При полнокомфортном кондиционировании должна быть обеспечена синхронность работы устройств ландшафтного, ароматического, светового и акустиче­ского (музыкального) комфорта.

 

7.2 Основные требования, предъявляемые к судовым системам кондиционирования воздуха, и классификация систем

 

Требования к судовым системам кондиционирования воздуха (СКВ) определяются назначением систем и особен­ностями судов, для которых они предназначены. Однако общее и основное требование к судовым СКВ — надежное поддержание заданных параметров микроклимата в помещениях независимо от внешних метеорологических условий.

Как уже отмечалось, в судовых помещениях в любое время года есть избытки влаги, в основном за счет влаговыделения лю­дей. В теплое время года (а в ряде помещений и в холодное) на­блюдаются теплоизбытки (за счет теплопритоков извне, а также от оборудования), в зимнее время — теплонедостатки за счет теплопотерь в окружающую среду. Большая часть теплопритоков (92—94%) — это явные теплопритоки, или теплоизбытки Q Яиз,  а меньшая (6—8%) — скрытые тепловыделения.

С изменением параметров наружного воздуха изменяются и теплоизбытки (теплопотери), в основном за счет изменения явных теплоизбытков (теплопотерь), так как скрытые теплоизбытки практически остаются неизменными.

Система круглогодичного кондиционирования воздуха должна обеспечивать летом отвод из помещений влаго- и теплоизбытков, а зимой — отвод избыточной влаги и подвод теплоты, равной тепло-потерям помещений. При этом в помещениях должны поддер­живаться параметры, определяемые санитарными нормами.

Система кондиционирования воздуха должна обеспечивать по­дачу свежего воздуха в судовые помещения в соответствии с требованиями Санитарных правил и обладать высокой маневрен­ностью, т. е. способностью быстро изменять режим работы в за­висимости от изменений параметров наружной среды и тепловых нагрузок на оборудование.

Экономичность СКВ должна быть высокой, а ее масса и габа­рит — минимальными. В установке кондиционирования следует использовать те виды энергии, которые соответствуют типу энер­гетической установки судна; она должна быть малошумной, т. е. не создавать в обслуживаемых помещениях шума, превышаю­щего значения, устанавливаемого «Нормами допустимых уровней шума на морских судах и правилами по предупреждению их вред­ного воздействия», иметь надежную и достаточно точную систему автоматического регулирования, обеспечивать различные пара­метры воздуха в помещениях в зависимости от индивидуальных потребностей людей.

Система кондиционирования должна быть такой, чтобы исклю­чались возможность распространения пожара на судне и наруше­ние водонепроницаемости палуб и переборок, обеспечивающих непотопляемость судна.

При организации воздухообмена с выпуском воздуха из об­служиваемых помещений в коридоры надстройки в последних нужно обеспечивать баланс между приточным и вытяжным возду­хом. Выход воздуха из обслуживаемых помещений следует осу­ществлять как искусственным путем (при помощи вытяжных вен­тиляторов системы общесудовой вентиляции), так и естественным (с помощью решеток и жалюзи).

Центральные кондиционеры нужно устанавливать в отдельных помещениях с обеспечением при этом удобства их монтажа, де­монтажа и обслуживания. При расположении двух центральных кондиционеров в одном помещении необходимо предусмотреть их взаимное резервирование, т. е. возможность работы каждого кон­диционера на все помещения. Помещения центральных конди­ционеров должны быть оборудованы вентиляцией, шпигатами для удаления воды и освещением по действующим нормам.

Помещения кондиционеров, граничащие с жилыми, меди­цинскими и общественными помещениями, а также помеще­ниями с нормируемыми уровнями шума, должны иметь звуко­изоляцию.

Взаимное расположение кондиционеров и холодильных машин должно быть таким, чтобы обеспечивались наибольшие экономич­ность, надежность в работе и удобство в обслуживании. При си­стеме непосредственного испарения холодильную машину жела­тельно располагать вблизи кондиционеров. В этом случае сокра­щается протяженность фреоновых трубопроводов и, как следствие, уменьшается мощность компрессора, улучшается возврат масла в компрессор, уменьшается вероятность расстройства соединений и утечек фреона. Однако чаще всего холодильное оборудование располагают на платформе в машинном отделении, что удобно с точки зрения его обслуживания, а кондиционеры — на шлю­почной палубе или в других местах.

Рекомендуется проектировать раздельные СКВ для правого и левого борта, исходя из различий в солнечном облучении бортов в течение дня при постоянном или переменных курсах судна.

Внешнее оформление системы кондиционирования и входя­щего в ее состав оборудования, особенно воздухораспределитель­ных устройств, должно соответствовать архитектуре и интерьерам судна. В последнее время при создании судового оборудования кондиционирования воздуха вопросам художественного конструи­рования уделяется особое внимание.

Применяемые в настоящее время на судах комфортные СКВ весьма разнообразны. Классифицировать системы можно по мно­гим признакам. Проведем классификацию по основным признакам:

— времени работы системы — круглогодичное, летнее или зимнее кондиционирование воздуха;

— скорости воздуха в воздухопроводах — низкоскоростные, среднескоростные и высокоскоростные СКВ;

— давлению или напору воздуха за кондиционером — СКВ низкого, среднего и высокого давления, или соответственно низко-, средне- и высоконапорные СКВ;

— числу подводов воздуха к воздухораспределителю помеще­ния от центрального кондиционера — одно- и двухканальные СКВ;

— наличию рециркуляции — с рециркуляцией полной (зам­кнутые СКВ), частичной (соединенные, или прямоточно-рециркуляционные СКВ) и без нее — прямоточные СКВ;

— месту выработки холода (тепла) и обработки воздуха — центральные, местные, местно-центральные, автономные СКВ;

— способу охлаждения воздухоохладителя кондиционера — СКВ с непосредственным испарением фреона и с промежуточным хладоносителем.

На большинстве морских судов применяются системы кругло-, годичного кондиционирования, а на судах, плавающих только в северных районах, — системы зимнего кондиционирования, а иногда — воздушного отопления без увлажнения воздуха (на­пример, на лесовозах типа «Павлин Виноградов»). На некоторых судах могут быть системы (кондиционеры) только летнего кондиционирования.

В низкоскоростных судовых СКВ скорость воздуха в маги­стральных воздуховодах составляет 15—17 м/с (в отводах 6— 8 м/с), в среднескоростных — соответственно 17—22 и 8—12 м/с, а в высокоскоростных — 22—30 и 12—20 м/с.

В системах низкого давления (низконапорных) полное давле­ние воздуха за кондиционером меньше или равно 1000 Па, в систе­мах среднего давления (средненапорных) — около 1200—2500 Па, в системах высокого давления (высоконапорных) — более 2500 Па.

Напорность СКВ зависит от сопротивления воздухопроводов  (скорости движения воздуха в них) и сопротивления воздухораспределителей. Как правило, давление воздуха за кондиционером определяется сопротивлением СКВ (скоростью воздуха). Однако бывают, например, и высокоскоростные средненапорные системы с высокой скоростью воздуха в воздухопроводах и низконапорным воздухораспределением в помещениях. В высокоскоростных СКВ применяются высоконапорные вентиляторы (с полным давлением 3000—5000Па), а в низкоскоростных — низконапорные (1200— 1800 Па). Для тех и других СКВ применяются воздухораспреде­лители (ВР) соответствующих типов, обеспечивающие эффективное воздухораспределение в помещениях при рабочей разности температур воздуха в помещении и приточного воздуха в режиме охлаждения обычно Δ t р = 4÷7° С (для низкоскоростных СКВ — слабо- или неэжекционные ВР) и Δ t р =10÷12° С и более (для высокоскоростных СКВ — эжекционные ВР). Однако при применении, например, перфорированных панелей в низкоскоростных СКВ Δ t р составляет 10—14° С.

Иногда среди судовых СКВ не выделяют группы среднескорост­ных и средненапорных систем, а делят их только на низкоскорост­ные (низконапорные) и высокоскоростные (высоконапорные).

В одноканальных, или однопроводных, системах воздух от кондиционера к каютному воздухораспределителю подводится по одному воздухопроводу. В двухканальных (двухпроводных) си­стемах к смесительному воздухораспределителю по двум каналам подводится воздух различного состояния (в разной степени обра­ботанный).

Смешивая тот и другой воздух в различных соотношениях, получают необходимые параметры приточного воздуха. Это по­зволяет индивидуально регулировать параметры воздуха в поме­щениях в очень широком диапазоне.

Под замкнутой понимают систему, работающую без ввода на­ружного воздуха, т. е. со 100%-ной рециркуляцией воздуха поме­щений. Замкнутые СКВ применяют в тех случаях, когда невоз­можен забор наружного (свежего) воздуха, например, при подвод­ном плавании судна или в период погрузки и выгрузки с танкеров этилированного бензина, когда наблюдается загазованность наружного воздуха парами тетраэтилсвинца.

В прямоточно-рециркуляционной СКВ обрабатывается смесь наружного (свежего) и рециркуляционного воздуха. Такие си­стемы обычно называются СКВ с рециркуляцией воздуха. Ре­циркуляция повышает экономичность системы, так как при этом сокращаются расходы холода или энергии (летом) и тепла (зимой) на обработку приточного воздуха,

В приточных системах, работающих без рециркуляции, обра­батывается только наружный воздух, который и подается посто­янно в обслуживаемые помещения.

Уточним необходимость и полезность рециркуляции воздуха. Если в СКВ использовать только наружный воздух с минималь­ным расходом , исходя из Санитарных норм воздухоподачи, то получаются очень большими: рабочие разности энтальпий Δ I р и температур Δ t р. При этом могут потребоваться чрезмерно низкая (летом) или высокая (зимой) температуры t пр приточного воздуха, что недопустимо по санитарным нормам. Более того, в летнем ре­жиме точка с t пр, t пр на луче тепловлагоассимиляции с εп может оказаться в области тумана.

Увеличение расхода G н.в с целью уменьшения Δ I р и Δ t р приводит к явным перерасходам холода (летом) и тепла (зимой) на СКВ. Поэтому приемлемые значения Δ I р и Δ t р достигаются путем увеличения общего расхода воздуха G В за счет рециркуляционного G р.н., т. е. G В = + G Р. в. При этом, например, летом расход холода на СКВ не уменьшается в сравнении с вариан­том работы системы при Gв = . Однако значительно повы­шаются температуры t пр — приточного воздуха и t 0 — кипения хладагента, а следовательно, уменьшаются энергозатраты на по­лучение холода. Поэтому СКВ с максимальной рециркуляцией считаются наиболее экономичными.

Однако в переходных режимах работы СКВ, когда, на­пример, I н.в < I п, но требуется отвод теплоты из помещений, или I н.в > I п и нужно подвести теплоту в помещения, целесооб­разнее использовать только наружный воздух или применять мень­шую степень рециркуляции. Это обеспечивает большую экономич­ность СКВ и возможность поддержания заданных параметров воз­духа в помещениях.

Как отмечалось выше, по месту выработки холода и обработки воздуха все СКВ подразделяются на центральные, местные, местно-центральные и автономные.

В центральной СКВ производство холода и обработка воздуха централизованы. Полностью обработанный в центральном кон­диционере воздух подается в судовые помещения. Истинно цен­тральной СКВ следовало бы считать такую систему, когда воздух обрабатывается в одном, центральном кондиционере, обслужи­вающем все помещения судна. Практически такие системы почти не встречаются на судах. Поэтому центральными считают СКВ транспортных судов (танкеров, сухогрузов и др.), когда, например, один центральный кондиционер, обслуживаемый самостоятельной холодильной машиной, обрабатывает воздух для всех помещений средней надстройки на танкере, а два других, обслуживаемых своей холодильной установкой, обрабатывают воздух для помеще­ний кормовой надстройки (один — левого, другой — правого борта). На пассажирских судах центральная система это такая, в которой холод вырабатывается централизованно одной холо­дильной установкой (станцией) и подается ко многим кондицио­нерам, обслуживающим каждый свою группу помещений. Такие кондиционеры принято называть центральными. На крупных пас­сажирских судах их насчитывается 30—100, и они имеют водяное (рассольное) охлаждение, в то время как на судах с относи­тельно небольшой численностью экипажа центральные конди­ционеры могут иметь воздухоохладители непосредственного ис­парения.

В местной системе холод вырабатывается централизованно и подается к большому числу местных кондиционеров, установлен­ных в каждом помещении. Местный кондиционер имеет вентиля­тор и теплообменник, в котором охлаждается и осушается (летом) или нагревается (зимой) циркулирующий через него воздух дан­ного помещения. Подача свежего воздуха в помещения произ­водится специальной центральной системой. Такие СКВ уста­навливаются на судах, например, фирмой «Свенска Флектфа-брикен».

Местно-центральными СКВ в сущности являются одноканальные высокоскоростные системы с каютными доводочными воздухо­распределителями. В этих системах выработка холода центра­лизована, а воздух обрабатывается частично в центральном кондиционере и дополнительно (приточный или рециркуля­ционный воздух помещения) в теплообменниках каютных воз­духораспределителей, нередко в стационарной практике на­зываемых эжекционными кондиционерами — доводчиками (ЭКД).

Автономные СКВ — это автономные кондиционеры, включаю­щие в себя аппараты тепловлажностной обработки воздуха и хо­лодильную машину.

В СКВ с непосредственным испарением фреона воздух охла­ждается кипящим в трубках воздухоохладителя фреоном. Воздухо­охладитель кондиционера в этом случае является испарителем холодильной машины.

В системах с промежуточным хладоносителем воздух охла­ждается в кондиционере водой или рассолом, охлаждение кото­рых в свою очередь производится в специальном теплообмен­нике — испарителе холодильной машины, фреоновой или аммиач­ной. Для охлаждения воздуха может быть использована и холод­ная забортная вода.

Системы с непосредственным испарением фреона более эко­номичны, меньше по массе и габариту. Объясняется это тем, что при непосредственном охлаждении температура кипения хлад­агента может быть выше, чем при рассольном охлаждении кон­диционера. Вследствие этого потребляемая компрессором холо­дильной машины на единицу холодопроизводительности мощ­ность будет меньше и не потребуется расхода энергии на рас­сольный насос. В таких системах отсутствуют специальный рас­сольный испаритель, рассольные трубопроводы, рассольный цирку­ляционный насос и т.п. Следовательно, уменьшаются капиталь­ные и эксплуатационные затраты на холодильную установку. Эти системы рекомендуется преимущественно применять на всех судах, за исключением:   

1) пассажирских и обрабатывающих судов при наличии на них более трех центральных кондиционеров, обслуживаемых единой холодильной установкой (иначе протяженность фреоновых трубопроводов будет слишком велика и распределение фреона сложно);

2) обрабатывающих и промысловых судов с рассольной производственной холодильной установкой (с целью сокраще­ния типов систем охлаждения на судне, но не для исполь­зования весьма холодного рассола технологической установки для СКВ);

3) судов, оборудованных одноканальной местно-центральной высокоскоростной СКВ с водяными теплообменниками в каютных доводочных воздухораспределителях, работающими в режимах, как отопления, так и охлаждения помещений.

Однако следует учитывать, что системы непосредственного испарения фреона менее удобны в отношении автоматизации кон­диционера в режиме охлаждения, если компрессор не имеет регулирования холодопроизводительности, а также в отношении необходимости прокладки по судну фреоновых трубопроводов от машин к кондиционерам. Последнее влечет за собой опасность утечек фреона из системы, повышение гидравлических сопротив­лений в фреоновых паровых и жидкостных трубопроводах, за­труднение возврата масла из системы в компрессор и т. д. Тем не менее, в судовой практике кондиционирования наблюдается тенденция перехода на системы непосредственного испарения, за исключением отмеченных выше случаев.

Как отмечалось, на судах применяются различные системы кондиционирования воздуха. Рассмотренные схемы и процессы многих систем кондиционирования — одиоканальных прямоточно-рециркуляционных систем с выпускными воздухораспределителями, двухканальной системы, одноканальной замкнутой системы, а также основные типы принципиально отличающихся одна от другой систем, наиболее часто применяю­щихся на судах.

 

Вопросы для самопроверки:

1. Что такое вентиляция помещений?

2. Дать определение регенерации газовой среды.

3. Как производится очистка газовой среды?

4. Что такое теплоизбытки и теплопритоки помещений?

5. Как влияют параметры наружного воздуха на тепло- и влагосодержания воздуха помещений?

6. Что подразумевается под «процессом обработки воздуха» (летом, зимой)?

7. Какие теплопритоки (теплоизбытки) могут влиять на параметры обрабатываемого воздуха?

8. Какие требования предъявляются к СКВ (экономические, пожаробезопасные, монтажные, техникобезопасные)?

9. Классификация СКВ по основным признакам.

Литература: [6], [7], [5], [4].


Поделиться с друзьями:

Состав сооружений: решетки и песколовки: Решетки – это первое устройство в схеме очистных сооружений. Они представляют...

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...

Наброски и зарисовки растений, плодов, цветов: Освоить конструктивное построение структуры дерева через зарисовки отдельных деревьев, группы деревьев...

Биохимия спиртового брожения: Основу технологии получения пива составляет спиртовое брожение, - при котором сахар превращается...



© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.056 с.