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
Тогда |
|
|
dB |
|
|
|
|
|
Q = Р |
Ср (^ж |
о“в |
р |
0,24 + 0,47 |
|
(t}K— tB) -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 |
/н |
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 (d3—d 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 (d3—d2), 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.