棉紡廠空氣濕度調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)
摘要：對(duì)棉紡廠幾種空調(diào)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較分析，從而決定采用節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)，以節(jié)約生產(chǎn)用水用電，減少運(yùn)行費(fèi)用。
關(guān)鍵詞：棉紡廠，方案，超聲波加濕器，節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)，水氣比
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一．工程概況
某棉紡廠是年產(chǎn)三萬錠的棉紡廠，主車間為全鋼結(jié)構(gòu)的廠房，細(xì)紗車間面積為2898㎡，共有細(xì)紗機(jī)72臺(tái)，總裝機(jī)容量為1224Kw，梳并粗車間3024㎡，梳棉機(jī)32臺(tái)，要求車間相對(duì)濕度55%-65%，夏季車間溫度為30℃左右。
紡織廠空調(diào)要求達(dá)到二個(gè)主要目的：1.車間的溫濕度要在工藝要求范圍內(nèi)，以保證產(chǎn)品質(zhì)量；2.滿足工作人員的工作條件。此外，在保證紡織企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量和衛(wèi)生條件的同時(shí)還必須要考慮系統(tǒng)節(jié)能。因此在設(shè)計(jì)時(shí)必須對(duì)幾種空調(diào)方案進(jìn)行認(rèn)真比較分析，從而決定合適的空調(diào)方式。
二．空調(diào)冷源選擇
本工程夏季總冷負(fù)荷為148萬Kcal/h，考慮的空調(diào)冷源方案有二種形式：
1．水冷螺桿式冷水機(jī)組。
2．溴化鋰機(jī)組加電鍋爐與蓄冷水系統(tǒng)組合
地區(qū)電價(jià)如下表：
表1
時(shí)間
生產(chǎn)用電（元/度）
電鍋爐用電（元/度）
7:00～11:00
0.8
0.567
11:00～18:00
0.623
0.4
18:00～22:00
0.82
0.567
22:00～23:00
0.623
0.40
23:00～7:00
0.4
0.176
根據(jù)計(jì)算比較空調(diào)冷源方案中第一種方案的主機(jī)運(yùn)行費(fèi)用比第二種方案節(jié)省約50%，且初投資也省，因此冷源采用水冷螺桿式冷水機(jī)組。
三、空調(diào)方式的選擇
傳統(tǒng)的紡織空調(diào)大都是以淋水室處理空氣，即用大量的水通過高壓噴淋與空氣進(jìn)行熱濕交換以達(dá)到所需要的目的。在加濕過程中水氣比u=0.4～0.5，去濕過程水氣u=0.6～1.0。
式中，c為水的定壓比熱，常溫下為4.19KJ/Kgo℃;A,A',m,m',n,n',為實(shí)驗(yàn)的系數(shù)和指數(shù)；t水1，t水2為噴淋水的初終水溫；υρ為空氣質(zhì)量流速（Kg/㎡os）；η1，η2為熱交換效率系數(shù)和接觸系數(shù)；W為噴水量(Kg/h)；G為空氣量(Kg/h)；tL,tLS，tC,Tcs,為噴淋室空氣終初狀態(tài)的干濕球溫度。
另一種是以高效節(jié)能的ZS系列超聲波加濕器為核心所組成的全功能節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。加濕器的噴霧是由霧化裝置來實(shí)現(xiàn)的，其噴出的霧粒細(xì)微，且從風(fēng)機(jī)端就成霧，水與空氣直接接觸交換時(shí)間與淋水室相比是成倍的增加，因此熱濕交換充分徹底，同時(shí)由于水顆粒細(xì)微，在其單位體積內(nèi)水顆粒就越多，水與空氣直接接觸面積就越大，熱濕交換效率越高。因此在達(dá)到相同的熱濕交換效果的前提下，節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)能明顯的降低水氣比，提高熱濕交換效率，獲得可觀的節(jié)電節(jié)水效果。在加濕過程中水氣比u≤0.1，在去濕過程中水氣比u≤0.4。
2．送風(fēng)飽和度：表2為等焓加濕時(shí)不同水氣比狀況下的送風(fēng)飽和度
表2
室外相對(duì)濕度（%）
30
40
50
60
70
0.05
85
87
89
90
91
0.06
86
88
90
91
92
0.07
87
89
91
92
93
0.08
88
90
92
93
94
0.09
89
91
93
94
95
0.10
90
92
94
95
96
0.12
91
93
95
96
97
0.14
92
94
96
97
98
0.16
93
95
97
98
99
3．初.終溫差△t：表3為不同處理過程節(jié)能空調(diào)水氣比和初.終水溫差。
表3
總水氣比u
噴霧風(fēng)機(jī)水氣比
噴淋水氣比
初終水溫差C
初水溫度
等焓加濕
0.12
≯0.12
9～10
?。?4℃
減焓去濕
0.3～0.4
≯0.12
≦0.3
7～8
下面以細(xì)紗車間為例就二種方案進(jìn)行比較。
細(xì)紗夏季車間溫度tn=30～32℃，相對(duì)濕度φn=55～60%，冬季車間溫度tn=24～26℃，相對(duì)濕度φn=55～60%，夏季室外計(jì)算干球溫度tw=33.4℃,室外計(jì)算濕球溫度tws=27.6℃,相對(duì)濕度φw=65%,冬季室外計(jì)算干球溫度tw=6℃，相對(duì)濕度φw=73%。
細(xì)紗車間夏季設(shè)計(jì)室內(nèi)熱負(fù)荷如表4。
表4
圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷
Kw
設(shè)備熱負(fù)荷
Kw
照明熱負(fù)荷
Kw
總熱負(fù)荷
Kw
57.96
856.8
101.43
1016.19
根據(jù)上圖計(jì)算可知夏季空調(diào)冷負(fù)荷為1219Kw，采用雙排噴淋室處理空氣時(shí)，μ=1.156,噴水量為420t/h；而采用超聲波霧化加濕器時(shí)夏季耗水量為12kg/h，再增加一臺(tái)，耗水量為24kg/h，即可滿足要求。兩種方案設(shè)備選型如表4，由表中可看出方案二耗電量比方案一少。雖然初投資需增加，可是只需兩年增加的成本即可回收。因?yàn)檫\(yùn)行后可節(jié)電20～40%；此外對(duì)冬季加濕處理霧化水量是噴淋的十分之一，可大大節(jié)約生產(chǎn)用水。因此本工程采用節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)既超聲波霧化加濕機(jī)配變頻調(diào)速的方案。
四、運(yùn)行管理
節(jié)能空調(diào)的調(diào)節(jié)相當(dāng)靈活，它不僅可通過風(fēng)機(jī)的調(diào)速以調(diào)節(jié)送風(fēng)量來達(dá)到車間不同季節(jié)的需求，同時(shí)可以改變供水量和供水溫度來達(dá)到滿足車間不同季節(jié)的需求。下面介紹幾種調(diào)節(jié)方案。
表5
方案一
方案二
設(shè)備
用電量
臺(tái)數(shù)
設(shè)備
用電量
臺(tái)數(shù)
風(fēng)機(jī)
55Kw
2
1.2Kw
2
噴淋泵
20Kw
4
共計(jì)
1.新、回風(fēng)比例調(diào)節(jié)
通常，空調(diào)設(shè)備選擇應(yīng)滿足最不利時(shí)的空調(diào)要求。為節(jié)省空調(diào)冷量，在保證衛(wèi)生條件的同時(shí)以最小新風(fēng)量為原則。隨著室外空氣溫度降低，其空氣焓值越來越趨向車間空氣焓值，這時(shí)不斷加大新、回風(fēng)比例，當(dāng)室外空氣焓值達(dá)到車間焓值時(shí)，則采用全新風(fēng)。
對(duì)于冬季，在泉州地區(qū)，可調(diào)節(jié)新回風(fēng)比例使混合風(fēng)焓值達(dá)車間送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)焓值，冬季空調(diào)處理過程是等焓加濕，空調(diào)使用循環(huán)水，此時(shí)只開噴霧風(fēng)機(jī)即可實(shí)現(xiàn)。隨著室外空氣溫度上升，不斷增加新風(fēng)量。當(dāng)室外空氣焓值達(dá)到車間送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)焓值時(shí)，則采用全新風(fēng)。
在過渡季，空調(diào)在采用全新風(fēng)處理的范圍，這時(shí)可用水溫來調(diào)節(jié)，采用少量低溫水及循環(huán)水，使送風(fēng)溫度保持穩(wěn)定。
2．變頻器變風(fēng)量調(diào)節(jié)
變風(fēng)量運(yùn)行是空調(diào)節(jié)能的另一種途徑。隨著室外空氣溫度下降，冷負(fù)荷也下降。變風(fēng)量以減少送風(fēng)量來保持送風(fēng)狀態(tài)，從而達(dá)到節(jié)能目的的。
3．超聲波加濕器濕度自動(dòng)控制
超聲波加濕器由于噴出的霧非常微細(xì)，因此它的送風(fēng)實(shí)際上是過飽和送風(fēng)，即似煙霧狀的水分子被攜帶在飽和空氣中輸送入車間，對(duì)車間加濕很靈敏。室外空氣相對(duì)濕度越低，加濕量越大，室外相對(duì)濕度越高，加濕量越小。
五．總結(jié)
通過上述分析可得出以下幾個(gè)結(jié)論：
1．如廠區(qū)沒有余熱可利用，空調(diào)冷源采用電制冷比吸收式制冷合適。
2．節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能是由于低水氣比減少水泵耗電，過飽和送風(fēng)減少送風(fēng)量。
參考文獻(xiàn)
1．《紡織風(fēng)機(jī)選用手冊(cè)》紡織工業(yè)出版社
2．《空氣調(diào)節(jié)》中國(guó)建筑工業(yè)出版社
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