Назначение систем кондиционирования воздуха
Кондиционирование бывает комфортное и техническое. Комфортное кондиционирование предназначено для создания наиболее благоприятных для человека микроклиматических условий в жилых, общественных и других обитаемых помещениях судна (сюда же относятся служебные помещения с длительным пребыванием людей). Необходимость в комфортном кондиционировании продиктована особенностями судовых помещений, металлические ограждения которых подвержены непосредственному воздействию солнечной радиации; размещением внутри корпуса судна мощной энергетической установки; спецификой работы судна, переходящего за короткое время из одного климатического пояса в другой, и другими факторами. Системами комфортного кондиционирования оборудуются все суда, имеющие класс Регистра. Помимо комфортного кондиционирования на судах применяют системы технического кондиционирования, которые в зависимости от назначения судна могут выполнять следующие задачи: обеспечение нормального функционирования оборудования (особенно электронной аппаратуры); предотвращение конденсации влаги в трюмах сухогрузных судов при охлаждении воздуха. В противном случае это привело бы к порче груза и повышенной коррозии металлических поверхностей; получение осушенных и инертных газов на танкерах и газовозах, что значительно снижает коррозию металла и предотвращает взрывы в цистернах и при утечке газов из них. Системы технического кондиционирования пока особого распространения не получили, они применяются в основном на наливных судах, где обеспечивают их безопасность. Поэтому материал приводится только по системам комфортного кондиционирования. Рассмотрим физиологические основы кондиционирования воздуха. Тепловые ощущения человека зависят от газового состава и чистоты воздуха, его температуры, влажности и скорости движения. Поддержание в судовых помещениях оптимальных параметров воздуха и составляет задачу кондиционирования воздуха. Воздух, которым мы дышим, содержит 23,5% (по массе) кислорода и 76,5% азота и других газов. Жизнь человека в первую очередь зависит от того, достаточно ли он получает кислорода. Постоянная смена воздуха в помещениях достигается их вентиляцией, причем нагнетаемый воздух с целью его очистки пропускается через фильтры. Организм человека непрерывно вырабатывает теплоту, и для нормального протекания физиологических процессов она должна передаваться окружающей среде. Теплота вырабатывается в результате переваривания пищи и других окислительных процессов в организме. Количество этой теплоты зависит от физической нагрузки, возраста человека и других факторов и составляет от 330 до 1050 кДж. Теплота, выделяемая организмом, передается окружающему воздуху конвекцией (за счет разности температур тела и воздуха), радиацией (за счет разности температур тела и поверхностей, ограждающих помещение,— переборок, подволока и т. п.) и испарением пота с поверхности кожи. Температура кожного покрова в среднем составляет33°С.При температурах воздуха ниже 15 °С теплоотдача испарением пота с поверхности кожи играет незначительную роль. При средних температурах и нагрузках отвод теплоты от человека составляет в среднем конвекцией32%, радиацией46%, испарениемпота22%. При изменении параметров воздуха начинает выполнять свои функции физиологический аппарат терморегуляции: при повышении температуры воздуха (при прочих равных условиях) уменьшается количество теплоты, отдаваемое конвекцией, и увеличивается количество теплоты, отводимой за счет испарения пота (этим объясняется потение человека в жаркую погоду). При определении оптимальной температуры воздуха в помещении исходят из следующего: низкая температура в помещении может привести к простудным заболеваниям, при входе в помещение возникает ощущение сырости и холода, а при выходе на палубу — ощущение жары и духоты. Поэтому в жаркое время в помещениях рекомендуется поддерживать температуру на 6—10 °С ниже температуры наружного воздуха, не более. Например, при температуре наружного воздуха 36 °С в помещении рекомендуется поддерживать 26—27 °С. Эта температура не обеспечивает отдачу теплоты конвекцией, порообразование значительно. Для того чтобы пот мгновенно испарялся, в воздухе помещения должен быть дефицит влаги, т. е. воздух не должен быть влажным. Поэтому задачей летнего кондиционирования является подача в помещения не просто охлажденного, но и осушенного воздуха. Важное значение, как отмечалось, имеет скорость движения воздуха в помещении. С повышением скорости конвективная теплоотдача и испарение осуществляются более интенсивно, но при больших скоростях воздуха получается неприятное ощущение «сквозняка» и возрастает опасность простуды. Комфортные условия достигаются при определенных значениях влажности и скорости воздуха в помещении, которые не должны превышать пределы, установленные Санитарными правилами для морских судов.
7.2. Принципы тепловлажиостной обработки воздуха в системах кондиционирования.
Чтобы понять процессы, осуществляемые в системах кондиционирования воздуха, ознакомимся с некоторыми определениями и понятиями. Окружающий нас воздух всегда содержит какое-то количество влаги. Влагосодержанием d (кг/кг, г/кг) называется масса водяного пара, приходящаяся на 1 кг сухого воздуха. При данной температуре влагосодержание воздуха может увеличиваться только до определенного предела, при котором воздух становится насыщенным.
Например, насыщенный воздух при приведенных ниже температурах может иметь следующее влагосодержание (г/кг):
-10°С. . . 1,60 25°С . . 20,0
0°С. . . 3,78 30 °С . 27,2
+ 12°С. . . 8,75 36 °С . .38,8
Из этих данных видно, что чем ниже температура воздуха, тем меньше количество влаги он способен содержать при насыщении. Если воздух, например, при температуре 25 °С содержит не 20,0 г влаги а меньше, он считается ненасыщенным, а влага, находящаяся в нем представляет собой перегретый пар[ (поэтому мы его не видим). При охлаждении ненасыщенного воздуха содержащийся в нем перегретый пар переходит в состояние насыщения. Та температура, при которой водяной пар достигает состояния насыщения, называется точкой росы. Дальнейшее понижение температуры насыщенного воздуха приводит к конденсации пара и выпадению росы.
Пример. Если воздух имеет температуру tn = 25°С, влагосодержание d=13,8 г/кг, то, пользуясь данными приложения 4, на ходим точку росы
tn=19°С.
При охлаждении этого воздуха, например, до температуры tn =10°С, из 1 кг выпадает конденсат 13,8-7,63 = 6,17 г.
Для того чтобы определить точку росы, надо знать только влагосодержание воздуха, т. е. точка росы не зависит от температуры воздуха. Если воздух ненасыщен и имеет влагосодержание d ниже, чем на точке росы, его состояние определяется относительной влажностью φ. Относительную влажность воздуха φ, %, можно определить как отношение влагосодержания ненасыщенного воздуха к влагосодержанию насыщенного воздуха при равной температуре.
Пример. Определить относительную влажность воздуха φ, если его температура
tn = 34 °С и влагосодержание d=17,2 г/кг.
Пользуясь данными приложения 4, определим, что при температуре
tn = 34°С насыщенного воздуха влагосодержание d" =34,4 г/кг. Тогда.
φ = 50%. Находим для этого воздуха температуру точки росы tp=23°С.
При охлаждении ненасыщенного воздуха до точки росы его влагосодержание не изменится, а относительная влажность увеличивается и на точке росы φ=100%. Из приведенного ясно, что для снижения влагосодержания воздуха, т. е. для его осушения, воздух необходимо охлаждать до температуры ниже точки росы.
Процесс охлаждения осуществляется при движении воздуха через кондиционер, где он соприкасается с поверхностью воздухоохладителя-испарителя, температура которой ниже точки росы. Далее охлажденный и осушенный воздух подается в помещения, где, смешиваясь с внутренним воздухом, он ассимилирует (поглощает) в нем теплоту и влагу. В результате этого температура в помещении снижается, а относительная влажность уменьшается. Рассмотренный процесс и составляет сущность тепловлажностной обработки воздуха при летнем кондиционировании.
При зимнем кондиционировании наружный воздух нагревается воздухонагревателями при неизменном влагосодержании d (сухое нагревание), относительная влажность φ при этом снижается, так как температура воздуха повышается, т. е. удаляется от точки росы.
Пример. В кондиционер поступает воздух, имеющий температуру tn = 0°С, влагодержание d = 3,5 г/кг.
Находим относительную влажность φ= . Если нагревать воздух, например, до температуры tn=32°С, относительная влажность снизится до φ (влагосодержание d''1=3,78 г/кг и d''2= 30,6 г/кг находим по данным приложения 4).
Низкая влажность не обеспечивает условий комфорта, поэтому для повышения влажности воздух в кондиционере увлажняют, смешивая с водяным паром.
Следовательно, тепловлажностная обработка воздуха при зимнем кондиционировании состоит в нагревании и увлажнении подаваемого в помещения воздуха. Итак, подведем итог: задачей кондиционирования воздуха является создание в помещениях судна микроклимата, обеспечивающего наиболее благоприятные условия труда и отдыха членов экипажа и пассажиров. Комфортные микроклиматические условия обеспечиваются поддержанием в помещении заданных значений температуры tn относительной влажности φn, скорости движения воздуха Wn а также радиационного теплоизлучения (теплопоглощения) поверхностей ограждений помещения. Так, для летнего режима при плавании в тропиках система комфортного кондиционирования воздуха должна обеспечивать параметры воздуха tn = 24:26°С; φn= = 40:60%; Wn= 0,15 м/с при разности между tn и tогр (2—4)°С. Совокупное действие этих параметром на человека определяет значение так называемой результирующей температуры, которая нормируется в зависимости от времени года, района плавания и назначения помещения. Относительную влажность воздуха φ определяют посредством приборов психрометров и гигрометров. Психрометр аспирационный состоит из двух одинаковых ртутных термометров, вмонтированных в корпус прибора. Один из термометров служит для измерения температуры окружающей среды, и его условно называют «сухим», другой — «смоченным», так как ртутный баллон его обернут чистой материей — батистом, смачиваемым дистиллированной водой из небольшого резервуара, входящего в состав прибора. Испарение влаги с поверхности батиста сопровождается отбором теплоты от ртутного баллона, поэтому «смоченный» термометр показывает температуру ниже, чем «сухой». Чем суше окружающий воздух, тем интенсивнее испарение, тем ниже показания «смоченного» термометра и больше разность в показаниях термометров. По этому принципу и работает прибор: по показаниям «сухого» и «смоченного» термометров определяют относительную влажность, используя для этого таблицы или психрометрическую диаграмму. Высокую точность измерения дают полупроводниковые и проводниковые электропсихрометры, у которых датчиками являются термометры сопротивления.
Принцип работы гигрометра основан на свойствах некоторых твердых веществ изменять свои линейные размеры в зависимости от влажности воздуха. В качестве чувствительных элементов гигрометров служат обезжиренный человеческий волос, специально обработанные животные пленки, капроновые нити и другое. При увеличении влажности чувствительный элемент, находящийся под постоянным натяжением, удлиняется, что фиксируется стрелкой на шкале прибора, градуированной в процентах относительной влажности. Приборы, применяемые для измерения влажности воздуха, отличаются большим разнообразием.
Дата добавления: 2016-02-11; просмотров: 1339;