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基于直接蒸发冷却空调的工位送风系统理论与应用研究

严政  
【摘要】:本系统以直接蒸发冷却空调作为冷源,以工位送风系统为送风方式,旨在为目前高温车间和户外开放及半开放场所的降温问题提供一套实用且经济的降温系统方案,从而改善奋斗在一线的人员的工作环境。本文围绕着该系统对冷源侧和工位送风系统侧所涉及的问题展开了一系列的实验和工程应用研究。首先,对目前直接蒸发冷却空调按其产出介质将其分为冷雾式和冷风式直接蒸发冷却空调,并各自的热湿交换过程进行阐述。将影响直接蒸发冷却空调制冷量的因素分为内因和外因,其中:外因主要是室外的气象参数而引起的制冷量的损失;内因主要是由设备或系统自身原因(风机和风管温升)而引起的设备的制冷量的损失。建议风机温升以0.5~1℃计作为直接蒸发冷却空调的风机温升所引起的制冷量的损失的概算;同时,以湿球温度为基准分析了不同水温对直接蒸发冷却空调制冷量的影响;并结合其各自的技术特点总结两者适用的场所。对于工位送风系统侧而言,总结出工位送风气流组织的评价指标和工位送风系统所营造的微环境效果的影响因素。其次,对该系统在不同送风参数的情况下,工位区内环境参数的分布规律进行实验。得出以下结论:(1)工位区是处于射流区内,射流的衰减程度取决于送风口的风速大小,工位区内的射流衰减的程度随着送风口速度的增大而减小;(2)工位区内人体呼吸区可吸入颗粒物浓度的变化情况为整体而言:使用前使用后;非工位区工位区;工位区内:远离送风口处近送风口处;工位区人体呼吸区内的颗粒物浓度衰减的频率随着风速的增大而增大;(3)远离射流轴心处的温度梯度随着距送风口水平距离的增加,其温度梯度先增加后减小;轴心方向上的温度梯度一直减小。在不同送风速度条件下,温度梯度随着距送风口距离的增加而减小;垂直断面处的温度梯度随着送风送风速度的增加而增加;(4)工位区内湿度的变化情况:在不同频率下,靠近送风口处的相对湿度较高,随着离送风口距离的增加,其相对湿度逐渐减小;在同一测量断面上,处于射流断面内的区域的相对湿度较高,远离射流断面内的区域相对湿度较低。再次,以实地调研测试的方式对浆纱车间和织布车间、以及对在户外交通岗亭采用该系统的实际使用效果的进行实测。结果表明:1、浆纱车间,该冷源的平均空气温度为25.69℃,平均温降幅度为5.74℃,对于工位送风系统侧,其送风口平均温度为28.27℃,工位区内平均温度为33.5℃。2、织布车间的工位送风系统在送风口处送风的平均温度为27.38℃,布面处的平均温度为30.38℃,布面处的平均相对湿度为75.02%。3、西安某交通岗亭,在室外40℃时,送风温度稳定在29℃左右,在横向气流1.26m/s时,工位区内的平均送风速度为2.8m/s。工位区环境温度可维持在32.2℃左右。在实际调研的三个工程中,该冷源的出风温度能够满足一线工人的降温需求,送风侧需要综合考虑从送风口的形式、送风口距工位区的安装距离以及送风口安装的角度才能有效地利用该冷源所提供的冷量。最后,在乌鲁木齐、兰州和银川在整个供冷季(5~9月)的所有时间内均可以采用直接蒸发冷却空调作为冷源;在西安、重庆和郑州和杭州、武汉和福州在夏季,只能保证约1/2和1/3的时间使用该冷源,其余时间是不能保证,因此需辅助其他冷源才能保证工位区的温度要求。在供冷季,该系统的运行费是分体式空调(制冷量为3500W,耗功率为960W)的1/8,该系统在干燥地区和中等湿度地区运行费用较为低廉。总之,该系统既能够改善一线工人较为恶劣的工作环境,运行费用又较为低廉。因此该系统是一种既实用又经济且节能的通风降温方案。文中相关图95副,表17副,参考文献84篇


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