CC BY
21УДК: 66.011
СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ С УТИЛИЗАТОРАМИ ТЕПЛА
Е.Ф. Баранов,
Московская государственная академия водного транспорта E-mail: baranov.evgeniy@inbox.ru
М.О. Стареева,
Московский государственный гуманитарный университет имени М.А. Шолохова E-mail: stareeva@bk.ru
Аннотация. В работе рассмотрено применение экологически чистой технологии рационального использования топливно-энергетических ресурсов на конечной стадии преобразования, то есть у технологического потребителя, - на примере систем вентиляции с утилизаторами тепла.
Ключевые слова: экологически чистая технология, система вентиляции, утилизаторы тепла.
Abstract. In work application of non-polluting technology of rational use of fuel and energy resources at a final stage of transformation, that is at the technological consumer, - on an example of systems of ventilation with heat converters is considered.
Keywords: non-polluting technology, ventilation system, heat converters.
Рациональное использование топливно-энергетических ресурсов является одним из основных принципов функционирования современного промышленного производства [7, с. 50]. В этом случае осуществляется принцип регенерации энергии, результатом которого является снижение удельных расходов топлива в самом технологическом процессе. Представляют интерес приточно-вытяжные установки систем вентиляции с вращающимся и пластинчатым теплоутилизаторами [3, с. 14]. При этом большое практическое значение приобретают вопросы полезного использования энергетического потенциала отходящих от теплотехнологических установок потоков продуктов и отходов в режиме экологически чистых технологий, таких как малошумность [1, с. 80] и невысокая запыленность. Для этих целей используются малошумные
вентиляторы [4, с.12], аэродинамические глушители шума [9, с. 15; 10, с. 16] и системы очистки воздуха, устанавливаемые на выходе из систем вентиляции с теплоутилизаторами [6, с. 32]. Это направление связано с повышением коэффициента использования топлива и энергии основного технологического агрегата, в том числе за счет возврата отходящих энергетических потоков для интенсификации основного технологического процесса [5, с. 21]. При этом проводятся расчеты параметров аэродинамического шума, создаваемого вентиляционной системой [12, с. 134] и поступлений тепла в производственное помещение [13, с. 135].
Звуковая мощность Вт, аэродинамического шума вихревого происхождения может быть представлена следующим образом [8, с. 22]
W=кV-- ук 1 вк 2, (1)
с
где К - безразмерный параметр, зависящий от конструктивных особенностей вентилятора, чисел Рейнольдса и Маха; р - плотность воздуха, кг/м3; с - скорость звука в воздухе, м/с; Ок - наружный диаметр рабочего колеса вентилятора, м; ук = пВк пК/60 - максимальная окружная скорость колеса, м/с; а и у - частотные характеристики показатели степени, причем у = а + 3; пк - частота вращения, об/ мин.
Октавные уровни звукового давления при различной скорости в воздуховоде определяются зависимостью:
Р =10 ^ +10 у ^ По + 1 0 (у + 2 ) Вк , (2)
где Жо = 10-12 Вт - пороговое значение звуковой мощности;
Крпт „ „
Ь = 101е—-— - отвлеченный уровень шума, который представля-
1У0с а
ет октавные уровни звуковой мощности, излучаемой вентилятором при параметрах: Бк = 1 м и пк = 1 об/сек.
На ПЭВМ по вышеприведенным формулам и номограммам [1, с. 82] был рассчитан шум в вентилируемых помещениях, который обусловлен вентилятором со следующими характеристиками: объемный расход Q = 950 м3/ч; полное давление (напор) вентилятора Н = 2200 Па (220 кГс/м2); число оборотов электродвигателя п = 3000 об/мин; число лопаток вентилятора 2 =12 (лопатки загнуты назад); диаметр рабочего колеса Бк = 340 мм, диаметр всасывающего отверстия -120 мм, раз-
меры выходного фланца вентилятора - 125 X 125 (мм); размеры вентилируемого помещения: В X W X Н = 8 X 3 X 4,5 (м), в качестве концевых воздухораспределительных устройств рассматривался дисковый плафон. На рис.1 приведены уровни звукового давления излучаемые: вентилятором, подающим воздух в помещение; путевой арматурой и концевыми воздухораспределительными устройствами.
На рис.2 изображена блок-схема устройства для реализации способа тепловлажностной обработки воздуха с утилизацией тепла [5, с. 11]. Предложенный способ осуществляют следующим образом. Из воздухо-заборных устройств 1, расположенных в верхней зоне помещения, воздух подают воздухонагнетающим устройством 2, связанным с устройствами 1, в аппарат 3 сухой очистки воздуха, например ВЗП. Далее, посредством воздухонагнетающего устройства 4, например центробежного вентилятора, воздух подают в аппарат 5 увлажнения и мокрой очистки от мелкодисперсной пыли, а в то же время в климатической установке 6 осуществляют очистку и нагрев наружного воздуха.
Аппарат для тепловлажностной обработки воздуха [2, с. 18] (рис.3) состоит из двух ступеней: первая ступень представляет собой многофункциональный аппарат со встречными закрученными потоками и предназначена для очистки от пыли рециркуляционного воздуха, поступающего из помещения и имеющего положительную температуру, а также для увлажнения воздуха, и включает в себя корпус 1 с емкостью 2 для сбора жидкости, в которой расположен насос 20 с фильтром 19 для осуществления рециркуляции жидкости по трубопроводу 21 и подачи ее в блок орошения 5, который выполнен в виде, по крайней мере, двух круговых трубчатых коллекторов с равномерно распределенными по внутренней поверхности центробежными форсунками. Трубопровод 21 для рециркуляции жидкости содержит регулирующий клапан-смеситель 22 для подключения к системе водоснабжения посредством трубопровода 23 к источнику 24 подачи охлажденной воды от холодильной машины, или артезианской скважины, или емкости с запасом ледниковой воды.
Вторая ступень устройства выполнена в виде тепломассообменного аппарата смешения и включает в себя: входной патрубок камеры смешения 7, центробежную камеру смешения 8, диффузор 9, конфузор 10, раскручиватель 11, выходной патрубок 12. Потоки воздуха 13 и 14 - это рециркуляционные потоки воздуха, 15 - поток наружного воздуха, 16 - поток обработанного воздуха. Центробежная камера смешения 8
<з!Ь
МФЮА
Рис. 1.Октавные уровни звукового давления при различной скорости
в воздуховоде:
а) 2 м/сек; б) 5 м/сек; в) 10 м/сек , излучаемые: 1 - вентилятором, подающим воздух в помещение; 2 - путевой арматурой; 3 - концевыми и воздухораспределительными устройствами.После чего воздушные потоки аппарата 5 и установки 6 направляют в блок 7, где осуществляют смешение этих потоков. Воздух заданных параметров из блока 7 подают через устройства для раздачи воздуха 8 в обслуживаемое помещение
<д!Ь
МФЮА
Рис. 2. Схема системы для тепловлажностной обработки воздуха
выполнена по габаритному внешнему размеру - диаметру Б, больше, чем габаритный внешний размер корпуса 1 многофункционального аппарата - диаметр Б .
Необходимым условием оптимальной работы аппарата является равномерный факел распыла жидкости, который реализуется расходной характеристикой форсунки [11, с. 13]. Основным преимуществом разработанного аппарата является возможность проведения процессов увлажнения, смешения, санитарной очистки от мелкой пыли, а также возможность повторного использования тепла и влаги больших объемов рециркуляционного воздуха (до 90%).
Данный способ позволяет достичь заданных параметров приточного воздуха в более широком диапазоне влажности, при этом повышение производительности систем тепловлажностной обработки воздуха осуществляется путем утилизации тепла на базе аппаратов со встречными закрученными потоками.
<з1Ь
Таким образом, незначительное понижение температуры приточного воздуха и повышение его влажности позволяет снизить требуемый объем подаваемого в помещение воздуха до 10%.
ЛИТЕРАТУРА
1. Баранов Е.Ф., Кочетов О.С. Методика расчета параметров аэродинамического шума, создаваемого вентиляционной системой // Речной транспорт (XXI век). 2010. № 6.
2. Кочетов О.С., Стареева М.О. Аппарат для тепловлажностной обработки воздуха/ Патент РФ № 2450214. Бюл. изобретений № 13, опубл. 10.05.2012 г.
3. Кочетов О.С. Приточно-вытяжная установка с теплоутилизатором/ Патент РФ № 2282794. Бюл. изобретений № 24, опубл. 27.08.2006 г.
4. Кочетов О.С. Малошумный вентилятор/ Патент РФ № 2302560. Бюл. изобретений. № 19, опубл. 10.07.2007 г.
5. Сажин Б.С., Кочетов О.С., Сажин В.Б., Чунаев М.В.,Сажина М.Б. Способ тепловлажностной обработки воздуха с утилизацией тепла/ Патент РФ № 2346209. Бюл. изобретений. № 4, опубл. 10.02.2009 г.
6. Кочетов О.С. Двухступенчатая установка для очистки воздуха от пыли // Экология и промышленность России. 2009. №10.
7. Кочетов О.С. Расчет воздушных теплоутилизаторов для приточно-вытяжных устройств систем вентиляции // Безопасность труда в промышленности. 2009. № 10.
8. Кочетов О.С. Расчет малошумной системы вентиляции // Безопасность труда в промышленности. 2010. № 1.
9. Кочетов О.С. Многосекционный глушитель шума/ Патент РФ № 2062889. Бюл. изобретений. № 18, опубл. 27.06.1996 г.
10. Кочетов О.С. Глушитель шума выпуска пневмоклапанов / Патент РФ № 2062890. Бюл. изобретений. № 18, опубл. 27.06.1996 г.
11. Кочетов О.С. Форсунка Кочетова для систем испарительного охлаждения воды / Патент РФ № 2391142. Бюл. изобретений. №16, опубл. 10.06.2010 г.
12. Сажин Б.С., Кочетов О.С., Ходакова Т.Д., Буртик И.С., Бородина Е.С., Куличенко А.В. Расчет параметров аэродинамического шума, создаваемого вентиляционной системой аппаратов с виброкипящим слоем // Успехи в химии и химической технологии. Т. XVIII. № 2(42). 2004.
13. Кочетов О.С., Чунаев М.В., Бородина Е.С., Кереметин П.П., Шестаков С.С., Сажин В.Б., Артемьева Л.А. Методика определения поступлений тепла в производственное помещение // Успехи в химии и химической технологии. Т. XVIII. № 6(46). 2004.
