棉纺厂空气湿度调节设计
摘要：对棉纺厂几种空调设计方案进行比较分析，从而决定采用节能空调系统，以节约生产用水用电，减少运行费用。
关键词：棉纺厂，方案，超声波加湿器，节能空调系统，水气比
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一．工程概况
某棉纺厂是年产三万锭的棉纺厂，主车间为全钢结构的厂房，细纱车间面积为2898㎡，共有细纱机72台，总装机容量为1224Kw，梳并粗车间3024㎡，梳棉机32台，要求车间相对湿度55%-65%，夏季车间温度为30℃左右。
纺织厂空调要求达到二个主要目的：1.车间的温湿度要在工艺要求范围内，以保证产品质量；2.满足工作人员的工作条件。此外，在保证纺织企业生产质量和卫生条件的同时还必须要考虑系统节能。因此在设计时必须对几种空调方案进行认真比较分析，从而决定合适的空调方式。
二．空调冷源选择
本工程夏季总冷负荷为148万Kcal/h，考虑的空调冷源方案有二种形式：
1．水冷螺杆式冷水机组。
2．溴化锂机组加电锅炉与蓄冷水系统组合
地区电价如下表：
表1
时间
生产用电（元/度）
电锅炉用电（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
根据计算比较空调冷源方案中第一种方案的主机运行费用比第二种方案节省约50%，且初投资也省，因此冷源采用水冷螺杆式冷水机组。
三、空调方式的选择
传统的纺织空调大都是以淋水室处理空气，即用大量的水通过高压喷淋与空气进行热湿交换以达到所需要的目的。在加湿过程中水气比u=0.4～0.5，去湿过程水气u=0.6～1.0。
式中，c为水的定压比热，常温下为4.19KJ/Kgo℃;A,A',m,m',n,n',为实验的系数和指数；t水1，t水2为喷淋水的初终水温；υρ为空气质量流速（Kg/㎡os）；η1，η2为热交换效率系数和接触系数；W为喷水量(Kg/h)；G为空气量(Kg/h)；tL,tLS，tC,Tcs,为喷淋室空气终初状态的干湿球温度。
另一种是以高效节能的ZS系列超声波加湿器为核心所组成的全功能节能空调系统。加湿器的喷雾是由雾化装置来实现的，其喷出的雾粒细微，且从风机端就成雾，水与空气直接接触交换时间与淋水室相比是成倍的增加，因此热湿交换充分彻底，同时由于水颗粒细微，在其单位体积内水颗粒就越多，水与空气直接接触面积就越大，热湿交换效率越高。因此在达到相同的热湿交换效果的前提下，节能空调系统能明显的降低水气比，提高热湿交换效率，获得可观的节电节水效果。在加湿过程中水气比u≤0.1，在去湿过程中水气比u≤0.4。
2．送风饱和度：表2为等焓加湿时不同水气比状况下的送风饱和度
表2
室外相对湿度（%）
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.终温差△t：表3为不同处理过程节能空调水气比和初.终水温差。
表3
总水气比u
喷雾风机水气比
喷淋水气比
初终水温差C
初水温度
等焓加湿
0.12
≯0.12
9～10
＜14℃
减焓去湿
0.3～0.4
≯0.12
≦0.3
7～8
下面以细纱车间为例就二种方案进行比较。
细纱夏季车间温度tn=30～32℃，相对湿度φn=55～60%，冬季车间温度tn=24～26℃，相对湿度φn=55～60%，夏季室外计算干球温度tw=33.4℃,室外计算湿球温度tws=27.6℃,相对湿度φw=65%,冬季室外计算干球温度tw=6℃，相对湿度φw=73%。
细纱车间夏季设计室内热负荷如表4。
表4
围护结构热负荷
Kw
设备热负荷
Kw
照明热负荷
Kw
总热负荷
Kw
57.96
856.8
101.43
1016.19
根据上图计算可知夏季空调冷负荷为1219Kw，采用双排喷淋室处理空气时，μ=1.156,喷水量为420t/h；而采用超声波雾化加湿器时夏季耗水量为12kg/h，再增加一台，耗水量为24kg/h，即可满足要求。两种方案设备选型如表4，由表中可看出方案二耗电量比方案一少。虽然初投资需增加，可是只需两年增加的成本即可回收。因为运行后可节电20～40%；此外对冬季加湿处理雾化水量是喷淋的十分之一，可大大节约生产用水。因此本工程采用节能空调系统既超声波雾化加湿机配变频调速的方案。
四、运行管理
节能空调的调节相当灵活，它不仅可通过风机的调速以调节送风量来达到车间不同季节的需求，同时可以改变供水量和供水温度来达到满足车间不同季节的需求。下面介绍几种调节方案。
表5
方案一
方案二
设备
用电量
台数
设备
用电量
台数
风机
55Kw
2
1.2Kw
2
喷淋泵
20Kw
4
共计
1.新、回风比例调节
通常，空调设备选择应满足最不利时的空调要求。为节省空调冷量，在保证卫生条件的同时以最小新风量为原则。随着室外空气温度降低，其空气焓值越来越趋向车间空气焓值，这时不断加大新、回风比例，当室外空气焓值达到车间焓值时，则采用全新风。
对于冬季，在泉州地区，可调节新回风比例使混合风焓值达车间送风状态点焓值，冬季空调处理过程是等焓加湿，空调使用循环水，此时只开喷雾风机即可实现。随着室外空气温度上升，不断增加新风量。当室外空气焓值达到车间送风状态点焓值时，则采用全新风。
在过渡季，空调在采用全新风处理的范围，这时可用水温来调节，采用少量低温水及循环水，使送风温度保持稳定。
2．变频器变风量调节
变风量运行是空调节能的另一种途径。随着室外空气温度下降，冷负荷也下降。变风量以减少送风量来保持送风状态，从而达到节能目的的。
3．超声波加湿器湿度自动控制
超声波加湿器由于喷出的雾非常微细，因此它的送风实际上是过饱和送风，即似烟雾状的水分子被携带在饱和空气中输送入车间，对车间加湿很灵敏。室外空气相对湿度越低，加湿量越大，室外相对湿度越高，加湿量越小。
五．总结
通过上述分析可得出以下几个结论：
1．如厂区没有余热可利用，空调冷源采用电制冷比吸收式制冷合适。
2．节能空调系统节能是由于低水气比减少水泵耗电，过饱和送风减少送风量。
参考文献
1．《纺织风机选用手册》纺织工业出版社
2．《空气调节》中国建筑工业出版社
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