Файл: Шемаханов, М. М. Основы термодинамики и кондиционирования рудничной атмосферы учебник.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 19.10.2024

Просмотров: 114

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Тогда

 

 

dB

 

 

 

 

Q = Р

Ср (^ж

о“в

р

0,24 + 0,47

 

(t}KtB) -f-

1000

1000

 

 

 

 

 

 

+

595 dn ~

do- F = 0F |0,24*ж +

(595 + 0,47^ж)

dii

- 0,24^ —

 

1000

 

 

 

1000

 

 

 

 

(595 + 0,47/в)

4,

= РЕ(/Н- /

В),

(188)

 

 

 

1000

 

 

 

причем tm = tH, где /н, /в — энтальпия влажного воздуха соответ­ ственно над поверхностью жидкости и в воздухе.

Величина /н соответствует энтальпии влажного воздуха в по­ граничном слое при температуре, равной температуре поверхности воды Uк. Это уравнение, выраженное в дифференциальной форме, представляет собой дифференциальное уравнение теплообмена

 

dQ = рДIdF,

где Д/— изменение энтальпии

воздуха вследствие его контакта

с водой,

 

 

но

 

 

dW =

юоо dF,

 

тогда

 

 

dl

-42— ^ 1000.

(189)

d

4в■■dH

 

d

 

 

1000

 

 

Формула (189) представляет со­

бой

дифференциальное

уравнение

изменения

состояния

воздуха при

контакте

с водой.

 

 

 

Если в процессе тепло- и вла-

гообмена

 

параметры

и

dH оста­

вались

бы постоянными,

выраже­

ние

(189)

представляло

бы собой

уравнение

прямой в

координатах

I d.

Параметры /н и ds

 

будут по­

стоянны

при постоянной

 

темпера­

туре воды tm. В этом случае пря­ мая будет проходить через точку начального состояния воздуха и точку, лежащую на линии ф = 100% при температуре, равной темпе­ ратуре воды.

Рис. 83. Применение диа­ грамм I—d для поддержа­

ния заданных параметров воздуха при режиме:

а — летнем: б — зимнем

151



По диаграмме /— d можно установить необходимость поддер­ жания заданных параметров воздуха для летнего и зимнего режи­ мов (рис. 83).

Точка 1 (рис. 83, а) соответствует заданному состоянию воз­ духа, точка 2 — состоянию приточного воздуха и точка 3 — состоя­ нию наружного воздуха.

Если принять, что весь подаваемый воздух забирается снаружи (без рециркуляции), то его состояние определяется точкой 3, и для того, чтобы получить воздух с параметрами точки 1, следует на­ ружный воздух подвергнуть термодинамической обработке с таким расчетом, чтобы снизить его влагосодержание на величину (d3d x), а энтальпию на (/3—Л ), т. е. воздух должен быть охлажден и осушен.

Точка 1 (рис. 83, б) соответствует состоянию внутреннего воздуха, точка 3 — приточного и точка 2 — наружного. Для полу­ чения приточного воздуха состояния 3 следует обработать наруж­ ный воздух так, чтобы повысить его влагосодержание на величину (d3d2), а энтальпию на (/3—h ) , т. е. нагреть и увлажнить. Такую обработку воздуха производят в кондиционерах.

Условия кондиционирования воздуха для помещений в зимний и летний период различны. Поступающий в помещение приточный

воздух должен иметь определенную температуру и влажность.

 

Пусть

заданные

параметры

приточного

воздуха:

/=183С

и

Ф = 50%,

при этом

d = 6,5

гс/кгс

сухого

воздуха и 1= 8,25 ккал/кгс

сухого воздуха.

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в з и м н и й п е р и о д

(температура наружного воздуха /нар =

= — 10°С, влажность

фНар = 80%, <iH= 0,83 гс/кгс сухого воздуха

и

Лтр = — 1,63 ккал/кгс

сухого воздуха)

для

доведения

параметров

наружного воздуха до заданных необходимо нагреть его в калори­

ферах от /нар= — 10° С до

/= + 18° С, т. е.

затратить

тепла

А/ =

= / / Нар = 8,25+1,63 = 9,88

ккал/кгс сухого

воздуха,

и увлажнить

до d = 6,5 гс/кгс сухого

воздуха, для

чего

необходимо

испарить

6,5—0,83 = 5,67

гс/кгс сухого воздуха воды.

Поэтому

в

кондицио­

нере необходимо кроме

увлажнительной

установки

предусмот­

реть калориферную установку;

 

 

 

 

 

 

 

в л е т н и й

п е р и о д

 

(температура

наружного

воздуха

/нар =

= + 30°С, влажность фНар = 60%, dH= 16,37

гс/кгс

сухого воздуха

и /нар= 17,18 ккал/кгс сухого воздуха)

воздух необходимо

охла­

дить, отняв на 1 кгс сухого газа

(воздуха) тепла Д/= 17,18—8,25 =

= 8,93 ккал/кгс сухого воздуха

и влаги

Acf= 16,37—6,5 = 9.87

гс/кгс

сухого воздуха.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В некоторых случаях можно не прибегать к осушению при­ точного воздуха, а только снижать его температуру.

На рис. 84 показана схема простейшего кондиционера. Соглас­ но схеме, наружный воздух в количестве G кгс/ч поступает в

152


кондиционер /, откуда после соответствующей обработки направ­ ляется в помещение II, из которого (уже отработанный) удаляется с помощью вытяжной системы III. Такая схема обработки воздуха называется прямоточной.

Калориферы 2 и 5 первого и второго подогрева в летний пе­ риод выключают. Через приемный воздуховод 1 воздух поступает в оросительную камеру 3 форсуночного типа, а затем в сепара­ тор-каплеуловитель 4. Вентилятор 6 служит для подачи обрабо­ танного воздуха в помещение. Охлаждающая вода из нижней части оросительной камеры насосом 7 прогоняется через испари­ тель холодильной установки 8 и вновь направляется к форсункам. По трубопроводу 9 холодильный агент поступает в испаритель, а по трубопроводу 10 направляется к компрессору холодильной ма­ шины.

Рис. 84. Схема простейшего

конди-

Рис. 85. Диаграмма /—d обра-

ционера

 

ботки воздуха в летнее время

На диаграмме / —d

(рис. 85)

показано построение адиабатного

процесса обработки воздуха в летнее время. Точка 1 характери­ зует состояние наружного воздуха заданных параметров гнар и фнар, с которыми он поступает в оросительную камеру. В ороси­ тельной камере при соприкосновении воздуха с водой, температура которой равна температуре мокрого термометра, процесс измене­

ния состояния проходит по кривой /„ = const = /нар До

пересечения

•с кривой ф = 95%. При этом температура tn является

предельной,

которую можно достичь при адиабатном процессе (без выпадения

влаги). В

результате обработки

температура воздуха

снижается

с /нар ДО

tn, т. е. Д/ = /нар—tn , °

С. Причем чем больше

срнар, тем

меньше At. Таким образом, адиабатный процесс охлаждения целе­ сообразен при низких значениях срНар наружного воздуха.

153


В схеме кондиционирования воздуха (см. рис. 84) отработан­ ный воздух выбрасывается в атмосферу и при этом теряется зна­ чительное количество тепла, а также расходуется больше холода, так как весь подаваемый воздух подвергается охлаждению.

Более экономичная схема предусматривает рециркуляцию части отработанного воздуха. По такой схеме перед входом в ороситель­ ную камеру к наружному воздуху подмешивается рециркуляцион­ ный воздух из помещения. Количество наружного свежего воздуха

небольшое, он

необходим

для восстановления израсходованного

в помещении

кислорода

и удаления избыточной углекислоты.

Г л а в а III

ОСНОВЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ РУДНИЧНОЙ АТМОСФЕРЫ

§1. ВЛИЯНИЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ТРУДА

Ворганизме человека постоянно происходит процесс превра­ щения веществ — процесс усвоения веществ, поступающих в орга­ низм из окружающей среды, которые необходимы для возникнове­

ния новых клеток организма и восполнения жизненной энергии. В зависимости от выполняемой человеком работы в его орга­ низме в процессе жизнедеятельности образуется 40—400 ккал/ч и более тепла. Расход энергии в человеческом организме зависит не только от физических и химических особенностей работающего органа, но и от многих внешних и внутренних факторов, например, от функционального состояния органов, от выносливости сердца и системы кровообращения, правильного положения тела. Напри­ мер, неустойчивое положение при работе в наклонных выработках требует дополнительной затраты энергии на удержание в равно­

весии, что снижает эффект мышечной работы.

Человеческое тело может в значительной степени выравнивать колебания температуры окружающего воздуха и выдерживать эти колебания благодаря собственной терморегуляции. Если же темпе­ ратура воздуха превышает определенный предел, происходят нарушения, ведущие к перегреву. Жизнь может быть сохранена, пока температура тела не превысит 43° С, при большей темпера­ туре наступает смерть.

Время нахождения в атмосфере с повышенной температурой также ограничено и определяется временем выносливости, т. е. вре­ менем, в течение которого человеческое тело выдерживает воз­ действие определенной температуры без проявления нарушения терморегуляции. Физическая работа в атмосфере высокой темпе­ ратуры значительно сокращает время выносливости. Очень тяже­ лая физическая работа в таких условиях повышает температуру тела на несколько градусов и приводит к перегреву организма, поэтому работу следует периодически прерывать или сокращать.