纺织厂空调高速喷水室内空气流速的实验研究
纺织厂空调高速喷水室内空气流速的实验研究 邹瑾 李莎 赵汉权 (天津工业大学建筑环境与设备工程系) 摘 要：对工程应用中的高速喷水室内冷却减湿过程进行实际测算，并与低速喷水系统在焓差、热湿交换效率方面进行比较和分析，肯定高速喷水系统也可以较好地实现冷却减湿过程，提出风速可在不影响热湿交换效果的同时，增加被处理的风量，提高空调喷水室的经济性，在喷水式空调系统中可以推广应用。 关键词：高速喷水室；冷却减湿；效率；经济性 EXPERIMENTAL RESEARCH OF AIR FLOW VELOCITY IN HIGH-SPEED AIR CONDITIONING SPRAY WATER CHAMBER FOR TEXTILE MILL Zoujin Lisha，Zhao Hanquan (Tianjin Polytechnic University) Abstract：The physically measurement to the cooling humidity reduction process in high-speed spraying system is capable．Comparison and analysis on enthalpy difference and efficiency of heat and humidity exchange with low-speed spraying system point out that it can realize goodly．Therefore the high-speed system increase air volume at the same time no negative to the efficiency．The economic performance of the air conditioning spraying system could be improved．So the system can application and dissemination． Keywords：high-speed spray water chamber；cooling humidity reduction；efficiency；economic 1前言 喷水室一直是纺织厂等空调系统的核心部分。其在不同季节实现的冷却减湿和绝热加湿这两个典型过程，既保证了生产工艺对空气温湿度的要求，又使送风得到一定的净化。空调系统送风参数能否达到工艺要求的技术核心问题是喷水室的热湿交换性能，喷水室性能的高低直接影响着纺织产品的顺利生产和品质的优劣。 随着现代纺织生产技术的发展和规模的扩大，车间内新设备、新工艺对空气的温、湿度要求越来越严格，需要处理的空气量也越来越大，对热湿交换性能的要求也越来越高。喷水室的结构尺寸和空气的过流速度直接影响着空气量，而影响热湿交换的因素则十分复杂，包括：空气流动状况、水气比、喷水压力及喷水温度、喷水方向、喷嘴形式及密度、喷淋室结构等。 高速喷水室虽然早巳有提出，但空气流速高低的选择一直存有争议。国内一直沿用前苏联和瑞士设备的技术资料和经验数据，设计流速基本是低速2～3m/s。低速喷水室的使用，使得纺织厂等设备用房面积过大，系统能耗高。 本文主要研究空气质量流速提高后对喷水室热湿交换性能的影响。我们首先在实验室中对喷水系统在冷却减湿过程中采用高速喷淋进行了测量，进而在天津地区纺织厂对相同工况进行工程实测，通过数据分析，验证了“空调喷水室热湿交换规律实验研究报告中的结论，也肯定了高速喷水室中冷却减湿过程可以进行工程应用。而且分析了其热湿交换效率和经济性。 2喷水室中空气质量流速的实验研究 2.1实验设备和测量仪表 实验是在“热湿交换实验台”上进行的。该实验台是由进风段、排风段、预处理段、测 I一风速测量断面 II一初参数测量断面 III一终参数测量断面 a一调节阀 b一插测孔 c一倾斜微压计 d一整流栅 e一喷淋排管 f一档水板 g一取样装置的取样管 h一取样装置的测量部分 图1热湿交换实验台示意图 速段和喷水室段组成，喷淋段喷淋管的排数和排距可以增减和调节。喷淋室断面为0．784m2 (0.912*0.86)，测速断面为0.146m2。喷淋排管为两排，间距为300毫米，每排两根立管。采用SFD型喷嘴，喷嘴孔径8毫米，波形档水板，风机为T4-72N0.8离心通风机，配用四速电动机，与调节阀配合改变风机的风量。 流过喷水室的空气状态参数，是用经国家一级标准设备标定的温湿度传感器测量的。喷嘴喷水压力由管路上的阀门和压力表调节。空气参数测量时使用了取样装置，为了取样均匀和有代表性，在整个取样断面上均匀分布16个吸气孔，吸气管各段采用不同管径，尽量使吸气孔吸风均匀，采用铂温度计和VAISALAS201相对湿度计。水流量的测量采用LCBH型标准孔板，水系统省略。 根据喷水室在生产实际中的运用情况，并根据我国的气候特征，主要进行冷却减湿处理方案。 2.2冷却减湿过程实验结果 在不同喷水压力和水气比的条件下，针对不同风速得出一系列的全热交换效率和通用热交换效率。 根据实验数据可以将不同压力下，不同水气比下，空气流动速度和效率的关系直观地反映在坐标图中，同时拟合出了水气比和效率在不同速度下的趋势线。如下图2、图3、图4、图5、图6、图7所示。 图2 9.8×104Pa时，不同水气比下不同空气流速对全热交换效率E的影响曲线 图3 9.8×104Pa时，不同水气比下不同空气流速对通用热交换效率E’的影响曲线 图4 14.7×104Pa时。不同水气比下不同空气流速对全热交换效率E的影响曲线 图5 14.7×104Pa时。不同水气比下不同空气流速对通用热交换效率E’的影响曲线 图6 19.6×104Pa时。不同水气比下不同空气流速对全热交换效率E的影响曲线 图7 19.6×104Pa时，不同水气比下不同空气流速对通用热交换效率E’的影响曲线 根据喷水室冷却减湿处理过程的实验数据和拟合的趋势线可以看出，在实验条件下，同一喷水压力、相同水气比下，随着空气质量流速从3m/s提高到5m/s，喷水室热湿交换效率是提高的。说明提高空气流速对喷水室的热湿交换效率不仅没有不利影响，相反不同程度的提高了热湿交换效率。 2.3工程实测结果 图8不同速度下水气比与效率的关系 在实验室研究基础上我们在天津天鼎纺织集团倍捻车间的空调喷水系统上进行了工程实测。该车间所需的送风量比较大，而设备房面积较小，现采用用高速喷水系统取代传统低速系统。该系统的设备情况为：通过改变变频器的频率来控制轴流送风机的风速，从而实现在该系统上进行高速和低速的测试；喷水室喷水排管共3排，第一排为顺喷，第二排为双向喷，第三排为逆喷，每排喷嘴个数为50个，喷嘴为SFD离心式，孔径4mm；后挡水板为SFD型双波形挡水板。 测试仪表为：为了准确测定喷水量，采用两种方法：①接出排管上安装0-0.6Mpa的压力表和精度为0.001m3的水表来测量喷嘴的水压和水量，②在总供水管上采用用精度优于±1.0％，型号为TDS-100的超声波流量计测总水量；空气流速采用Kanomax model 607l风速仪，精度为±0.2m/s；温度、湿度采用芬兰维萨拉公司的HM34手持式温湿度计，温度精度为±0.3℃，相对湿度精度为±3％。 3数据分析和问题讨论 计算结果表示于图8中，左边四点是低速状态下的两种效率值，右边是高速状态下的两种效率值，由图上可看出，不同速度下，通过采用不同的水气比，控制不同的喷水压力，效率基本上相差不大。而在同一高速状态下，随着水气比的减少，效率的降低趋势是比较明显的，这和水一空气处理系统全热交换模型”中的理论计算结果。是一致的：空气流速大，对喷水室的热质交换能力影响程度不很大，但随水气比的增大而增大。这意味着高速系统的热交换效率是由水气比和喷水压力二种参数值来保证，而不会因为空气流速增大，接触时间变短而降低热交换效率。相反，随速度的提高，空气的雷诺数增加，气流的涡旋和湍动度强化，空气一水界面弯曲或破裂成为二维或三维，使气一水接触几率和流程加长，使得传热和传质增强，单位时间单位面积上对流传热传质量提高。同时，从图上还可以知道，高速状态下达到同样的热交换效率需要的水气比较低速状态小，对于处理同样多的空气，喷水量比低速系统少，水系统的运行费用降低，但要达到同样的热交换效率，水气比最好不低于0.4。 4结束语 在“高速空调喷水室热湿交换规律实验研究”的基础上，扩大到工程实验研究分析，其热工性能、可行性及经济效果，受到了科学技术的检验。实践证明，高速喷水室[断面空气质量流速g／(m2．s)]具有：处理风量大，设备数量少，减小了空调室占地面积，空气和水之间的热湿交换量增大，设备投资和土建造价有较大幅度的降低等优点。同时比低速系统节省大量用水，并在一定程度上缓解了生产单位设备用房占用面积过多的矛盾，年耗电量的降低，也会缓解目前的电力紧张形势。 因此我们认为，高速空调喷水室已经具备推广应用的技术条件，对于新建厂和旧厂改造等有指导意义和使用价值。 参考文献 [1]郁履方戴元熙,纺织厂空气调节(第二版),北京:中国纺织出版社,1997 [2]潘大绅娄开立,新型纺织空调和除尘,北京:中国纺织出版社,1994 [3]天津纺织工学院通风教研室，空调喷淋室热湿交换规律的实验研究报告，纺织空调除尘，1989.Ns.2