Процессы и аппараты кондиционирования воздуха
Состав воздуха и его метеорологические параметры под воздействием различных процессов, происходящих в помещениях, претерпевают те или иные изменения. Чтобы эти воздействия не приводили к нарушению заданных условий, должна быть организованна соответствующая обработка рециркуляционного воздуха, т. е. воздуха, многократно используемого в помещениях. Обработка должна представлять собой совокупность процессов, обратных тем, которые имеют место в помещениях. Наружный воздух, подаваемый в помещения, тоже может не удовлетворять требованиям и также нуждаться в обработке. Операции, цель которых заключается в том, чтобы придать воздуху заданные свойства как по составу, так и по метеорологическому (или температурно-влажностному) состоянию, и составляют сущность различных процессов обработки воздуха в системах кондиционирования. К этим процессам относятся: нагревание; охлаждение; увлажнение; осушка; очистка от пыли, газов , бактерий; удаление нежелательных запахов, а иногда придание необходимого аромата; озонирование; ионизация. Поэтому перечисленные выше операции, весьма различные по содержанию и технике выполнения, можно называть процессами кондиционирования воздуха. Однако из всего комплекса резко выделяются процессы, целью которых является изменение температуры, относительной влажности, влагосодержания и других метеорологических параметров воздуха. Они отличаются от остальных процессов обработки как теоретическими положениями, на которых они основаны, так и техническими средствами, служащими для их осуществления. Совокупность такого типа операций обычно называют тепло-влажностной обработкой, под которой мы в дальнейшем и будем понимать процессы кондиционирования воздуха.
За последние годы в нашей стране получила большое развитие теория процессов кондиционирования воздуха. Выполненные научно исследовательские работы позволяют достаточно обоснованно производить расчеты весьма сложных процессов тепло-влажностной обработки. В отечественной промышленности освоен выпуск ряда аппаратов для такой обработки, при этом степень их совершенства из года в год возрастает. Вместе с тем технический уровень производства аппаратов для тепло-влажностной обработки воздуха, и в частности автономных и неавтономных кондиционеров, все еще недостаточно высок. До сих пор имеет место определенное отставание производства оборудования для кондиционирования воздуха от теоретических разработок.
Все многочисленные виды аппаратов, предназначенных для изменения температурно-влажностного состояния воздуха, можно разбить на три основные группы: аппараты контактного типа, в которых тепло-влажностная обработка воздуха про изводится благодаря непосредственному контакту его с водой. В аппаратах такого типа удается получать самые различные процессы, но чаще всего их используют для охлаждения воздуха, сопровождающегося осушкой или увлажнением; поверхностные теплообменники. В этих аппаратах теплообмен между обрабатываемым воздухом и тепло или хдадоносителем происходит через разделяющую их твердую (обычно металлическую ) стенку. Поверхностные теплообменники применяются для нагревания (калориферы) и охлаждения воздуха. Последнее нередко сопровождается выпадением конденсата и, следовательно, осушкой воздуха; аппараты, основанные на применении химических поглотителей водяного пара. Эти аппараты используются для осушки воздуха. Вещества, служащие для поглощения водяного пара из воздуха, обычно называют сорбентами.
Основные задачи, возникающие при создании аппаратов контактного типа, это получение наибольшей поверхности взаимодействия между воздухом и водой и создание достаточно больших относительных скоростей движения той и другой среды. Большие поверхности контакта воды с воздухом можно образовать, используя следующие методы: дробление воды на капли с помощью механических распылителей воды (обычно центробежных форсунок). В этом случае поверхность взаимодействия воздуха и воды представляет собой поверхность многочисленных капель, вылетающих из форсунок и двигающихся с различными скоростями в потоке воздуха. На данном методе основано устройство форсуночных камер, являющихся самым распространенным аппаратом контактного типа; орошение водой слоя материала, имеющего многочисленные извилистые каналы для прохода воздуха. При этом поверхностью взаимодействия воздуха и воды служит поверхность движущейся по стенкам канала пленки воды, которую омывают струйки воздуха, проходящего через каналы орошаемого водой слоя материала. На этом методе основано устройство аппаратов с орошаемым слоем насадки; образование водовоздушной эмульсии или пены путем пропуска под давлением через слой воды потока воздуха. Поверхность взаимодействия воды с воздухом в этом случае имеет весьма сложную форму, которую приобретает вода, находящаяся в совместном движении с раздробленным (или диспергированным) потоком воздуха. На этом принципе основано устройство пенных аппаратов. Отличительной чертой аппаратов контактного типа является. Возможность осуществлять в них самые различные процессы (например, процесс охлаждения с осушкой воздуха, процесс охлаждения и увлажнения, или процесс увлажнения при постоянной энтальпии, и, наконец, процесс нагревания и увлажнения воздуха). Универсальность аппаратов контактного типа весьма положительное их качество, которое создает большие эксплуатационные удобства. Другой положительной особенностью контактных аппаратов является очистка воздуха, сопровождающая процесс тепло-влажностной обработки. Воздух после взаимодействия с водой освобождается от значительной части находящейся в нем пыли и гнездящихся на пылинках бактерий. Кроме того, часть посторонних газовых примесей растворяется в воде. Надо отметить и такое дополнительное явление, наблюдаемое при обработке воздуха водой, как некоторая ионизация воздуха, происходящая вследствие так называемого баллоэлектрического эффекта. Эту умеренную ионизацию, ведущую к образованию легких отрицательных ионов, следует оценивать положительно.