Сравнительный анализ способов определения расхода конденсата в системе вентиляции машиностроительного предприятия

Abstract

Цель исследования: проектирование системы удаления конденсата вентиляционной установки машиностроительного предприятия, устранение проблемы обмерзания вытяжного воздуховода при отрицательных температурах наружного воздуха вследствие образования в нем конденсата и, соответственно, снижение расхода электроэнергии, потребляемой вытяжным вентилятором. Задача, решению которой посвящена статья: создание оптимальной методики по определению расхода конденсата для проектирования системы удаления конденсата из вентиляционной установки. Методы исследования: проведен анализ трех методик расчета расхода конденсата: 1) с учетом изменения только температуры удаляемого воздуха; 2) с учетом изменения не только температуры, но и давления с помощью уравнения Клапейрона; 3) с учетом изменения температуры и давления на основе уравнения Ван-дер-Ваальса. Путем системного подхода выполнено математическое моделирование процессов, приводящих к образованию конденсата, на его основе создана оптимальная математическая модель, позволяющая с достаточной точностью для технических расчетов определить объем конденсата, выделившегося при прохождении удаляемого воздуха через утилизатор тепла. Новизна работы: установлен оптимальный алгоритм расчета количества образующегося конденсата в вентиляционной установке. Результаты исследования: с использованием программного пакета mathcad выполнен анализ и построены графики зависимости объема конденсата от влажности и температуры удаляемого воздуха для трех способов, определен оптимальный алгоритм определения расхода конденсата. Выводы: анализ показал, что при проектировании системы удаления конденсата можно использовать упрощенный первый способ расчета с вводом в расчетную зависимость дополнительного коэффициента Ван-дер-Ваальса. Проведенные исследования позволяют не только определить исходные данные для проектирования системы удаления конденсата, но и сформулировать соответствующие рекомендации для создания всей вентиляционной установки. The study objective is designing the condensate removal system of ventilation at a machinebuilding enterprise, eliminating the problem of the exhaust duct freezing at outdoor sub-zero temperatures due to the formation of condensate in it and, accordingly, reducing the consumption of electricity consumed by the exhaust fan. The problem to which the paper is devoted is to develop optimal methods for defining the condensate flow to design a condensate removal system of ventilation. Research methods: three methods for calculating the condensate flow were analysed: 1) taking into account changes only in the temperature of the removed air; 2) taking into account changes not only in temperature, but also in pressure using general gas equation by Clapeyron; 3) taking into account changes in temperature and pressure based on the Van der Waals equation. Using system approach the processes leading to condensate formation have been simulated, and an optimal mathematical model has been created on its basis that allows quite accurate determining the volume of condensate released with the removed air passing through the heat exchanger. The novelty of the work: an optimal algorithm for calculating the amount of condensate formed in the ventilation system has been defined. Study results: the analysis is made using Mathcad software package and the condensate volume against the humidity and temperature of the removed air were graphed for three methods, an optimal algorithm for determining the condensate flow was developed. Conclusions: the analysis showed that it is possible to use a simplified first calculation method with the additional Van der Waals coefficient in the calculation dependence for designing a condensate removal system. The studies conducted allow not only to define the initial data for the design of the condensate removal system, but also to give appropriate recommendations for the construction of the entire ventilation system.