棉紡廠空氣濕度調節設計
摘要：對棉紡廠幾種空調設計方案進行比較分析，從而決定采用節能空調系統，以節約生產用水用電，減少運行費用。
關鍵詞：棉紡廠，方案，超聲波加濕器，節能空調系統，水氣比
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一．工程概況
某棉紡廠是年產三萬錠的棉紡廠，主車間為全鋼結構的廠房，細紗車間面積為2898㎡，共有細紗機72臺，總裝機容量為1224Kw，梳并粗車間3024㎡，梳棉機32臺，要求車間相對濕度55%-65%，夏季車間溫度為30℃左右。
紡織廠空調要求達到二個主要目的：1.車間的溫濕度要在工藝要求范圍內，以保證產品質量；2.滿足工作人員的工作條件。此外，在保證紡織企業生產質量和衛生條件的同時還必須要考慮系統節能。因此在設計時必須對幾種空調方案進行認真比較分析，從而決定合適的空調方式。
二．空調冷源選擇
本工程夏季總冷負荷為148萬Kcal/h，考慮的空調冷源方案有二種形式：
1．水冷螺桿式冷水機組。
2．溴化鋰機組加電鍋爐與蓄冷水系統組合
地區電價如下表：
表1
時間
生產用電（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
根據計算比較空調冷源方案中第一種方案的主機運行費用比第二種方案節省約50%，且初投資也省，因此冷源采用水冷螺桿式冷水機組。
三、空調方式的選擇
傳統的紡織空調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行熱濕交換以達到所需要的目的。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',為實驗的系數和指數；t水1，t水2為噴淋水的初終水溫；υρ為空氣質量流速（Kg/㎡os）；η1，η2為熱交換效率系數和接觸系數；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的干濕球溫度。
另一種是以高效節能的ZS系列超聲波加濕器為核心所組成的全功能節能空調系統。加濕器的噴霧是由霧化裝置來實現的，其噴出的霧粒細微，且從風機端就成霧，水與空氣直接接觸交換時間與淋水室相比是成倍的增加，因此熱濕交換充分徹底，同時由于水顆粒細微，在其單位體積內水顆粒就越多，水與空氣直接接觸面積就越大，熱濕交換效率越高。因此在達到相同的熱濕交換效果的前提下，節能空調系統能明顯的降低水氣比，提高熱濕交換效率，獲得可觀的節電節水效果。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．送風飽和度：表2為等焓加濕時不同水氣比狀況下的送風飽和度
表2
室外相對濕度（%）
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為不同處理過程節能空調水氣比和初.終水溫差。
表3
總水氣比u
噴霧風機水氣比
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
＜14℃
減焓去濕
0.3～0.4
≯0.12
≦0.3
7～8
下面以細紗車間為例就二種方案進行比較。
細紗夏季車間溫度tn=30～32℃，相對濕度φn=55～60%，冬季車間溫度tn=24～26℃，相對濕度φn=55～60%，夏季室外計算干球溫度tw=33.4℃,室外計算濕球溫度tws=27.6℃,相對濕度φw=65%,冬季室外計算干球溫度tw=6℃，相對濕度φw=73%。
細紗車間夏季設計室內熱負荷如表4。
表4
圍護結構熱負荷
Kw
設備熱負荷
Kw
照明熱負荷
Kw
總熱負荷
Kw
57.96
856.8
101.43
1016.19
根據上圖計算可知夏季空調冷負荷為1219Kw，采用雙排噴淋室處理空氣時，μ=1.156,噴水量為420t/h；而采用超聲波霧化加濕器時夏季耗水量為12kg/h，再增加一臺，耗水量為24kg/h，即可滿足要求。兩種方案設備選型如表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。因為運行后可節電20～40%；此外對冬季加濕處理霧化水量是噴淋的十分之一，可大大節約生產用水。因此本工程采用節能空調系統既超聲波霧化加濕機配變頻調速的方案。
四、運行管理
節能空調的調節相當靈活，它不僅可通過風機的調速以調節送風量來達到車間不同季節的需求，同時可以改變供水量和供水溫度來達到滿足車間不同季節的需求。下面介紹幾種調節方案。
表5
方案一
方案二
設備
用電量
臺數
設備
用電量
臺數
風機
55Kw
2
1.2Kw
2
噴淋泵
20Kw
4
共計
1.新、回風比例調節
通常，空調設備選擇應滿足最不利時的空調要求。為節省空調冷量，在保證衛生條件的同時以最小新風量為原則。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，這時不斷加大新、回風比例，當室外空氣焓值達到車間焓值時，則采用全新風。
對于冬季，在泉州地區，可調節新回風比例使混合風焓值達車間送風狀態點焓值，冬季空調處理過程是等焓加濕，空調使用循環水，此時只開噴霧風機即可實現。隨著室外空氣溫度上升，不斷增加新風量。當室外空氣焓值達到車間送風狀態點焓值時，則采用全新風。
在過渡季，空調在采用全新風處理的范圍，這時可用水溫來調節，采用少量低溫水及循環水，使送風溫度保持穩定。
2．變頻器變風量調節
變風量運行是空調節能的另一種途徑。隨著室外空氣溫度下降，冷負荷也下降。變風量以減少送風量來保持送風狀態，從而達到節能目的的。
3．超聲波加濕器濕度自動控制
超聲波加濕器由于噴出的霧非常微細，因此它的送風實際上是過飽和送風，即似煙霧狀的水分子被攜帶在飽和空氣中輸送入車間，對車間加濕很靈敏。室外空氣相對濕度越低，加濕量越大，室外相對濕度越高，加濕量越小。
五．總結
通過上述分析可得出以下幾個結論：
1．如廠區沒有余熱可利用，空調冷源采用電制冷比吸收式制冷合適。
2．節能空調系統節能是由于低水氣比減少水泵耗電，過飽和送風減少送風量。
參考文獻
1．《紡織風機選用手冊》紡織工業出版社
2．《空氣調節》中國建筑工業出版社
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