X

Что такое SHR, или как оценить эффективность воздухоохладителя по распечатке

Дата публикации: 16.10.2020
эксклюзив

По материалам книги «Искусство хладотехники», Семенов Юрий Владимирович.

книга «Искусство хладотехники»

Об авторе

Стаж работы в области холодильной техники и кондиционирования воздуха — более 25 лет.
Победитель первого международного конкурса «Золотое перо АВОК» в номинации «Проектирование».
Автор книг «Системы кондиционирования воздуха с поверхностными воздухоохладителями» (издательство «Техносфера», 2014) и «Искусство хладотехники» (издательство «BooksNonStop», 2020).
Разработчик и владелец двух сайтов для онлайн расчетов холодильных установок и систем кондиционирования воздуха. Живет и работает в Санкт-Петербурге.


Что такое SHR, или как оценить эффективность воздухоохладителя по распечатке

В распечатках, являющихся результатом подбора воздухоохладителя в компьютерных программах, наряду с основными характеристиками воздухоохладителя (холодопроизводительностью Q0, температурами воздуха на входе tВ и кипения t0), часто можно увидеть дополнительную характеристику, обозначаемую тремя латинскими буквами —SHR (SHF).

В большинстве случаев на эту характеристику не обращают внимания, и напрасно, так как именно она определяет эффективность работы воздухоохладителя при заданных условиях.

Рассмотрим, что такое SHR,и как с помощью этой характеристики оценить эффективность выбранного воздухоохладителя.

Подавляющее большинство воздухоохладителей, применяемых в холодильной технике, работают в условиях, при которых температура их теплообменной поверхности ниже температуры точки росы входящего воздуха. В таких условиях на холодной теплообменной поверхности, контактирующей с влажным воздухом, происходит конденсация водяного пара.

При положительной температуре конденсат в виде капель воды под действием силы тяжести стекает по ребрам теплообменника вниз и собирается в специальном поддоне, расположенном под теплообменным блоком, откуда удаляется по дренажному трубопроводу.

При отрицательных температурах конденсат оседает на ребрах и трубках воздухоохладителя в виде инея, для удаления которого воздухоохладитель надо периодически оттаивать.

В воздухоохладителе параллельно идут два процесса:

  • охлаждение воздуха (понижение температуры),
  • осушение воздуха (понижение влагосодержания).

И в результате выходящий из воздухоохладителя воздух имеет более низкую температуру и влагосодержание, чем входящий.

Процесс охлаждения с осушением на i-d диаграмме влажного воздуха условно обозначается прямой линией, соединяющей точки с начальным 1 и конечным 3 состоянием воздуха (рис. 1). Наклон линии зависит от многих факторов, в том числе от температуры теплообменной поверхности и времени контакта воздуха с теплообменной поверхностью воздухоохладителя.

 

Охлаждение воздуха на i-d диаграмме

Рис.1.Охлаждение воздуха на i-d диаграмме


Разность энтальпий Δi между точками 1 и 3 может быть представлена как:

Δi = Δit+ Δid,                                                  (1)

где Δit — разность энтальпий, связанная только с изменением температуры воздуха (изменение явного теплосодержания, линия 2-3);

Δid —       разность энтальпий, связанная с изменением только влагосодержания воздуха (изменение скрытого теплосодержания, линия 1-2).

Произведение разности энтальпий Δi (кДж/кг) на массовый расход сухой части воздуха mСВ (кг/с) дает значение полной холодопроизводительности воздухоохладителя Q0 (кВт = кДж/с):

Q0 = Δi·mСВ (2)

 

Полная производительность (англ. total capacity) является комплексным показателем и характеризует мощность, идущую на снижение энтальпии (теплосодержания) воздуха, т.е. на понижение как его температуры, так и влагосодержания.

Полная холодопроизводительность воздухоохладителя Q(кВт = кДж/с) также может быть представлена в виде суммы:

Q0 = Qt + Qd, (3)

где       Qt=Δit·mСВ — явная холодопроизводительность,

Qd= Δid·mСВ — скрытая холодопроизводительность.

Явная производительность (англ. sensible capacity) характеризует мощность, идущую только на снижение температуры воздуха.

Разность между полной и явной производительностью дает так называемую скрытую производительность (англ. latent capacity), идущую на снижение влагосодержания воздуха.

Таким образом, характеристиками воздухоохладителя, работающего в режиме охлаждения с осушением, являются полная Q0, явная Qи скрытая Qхолодопроизводительность.

Два воздухоохладителя, имеющие равные полные производительности, могут иметь разные значения явной Qи скрытой Qпроизводительности.
Воздухоохладитель, имеющий при равных Qбóльшую Qбудет эффективней охлаждать воздух (понижать температуру), воздухоохладитель, имеющий бóльшую Qбудет эффективней осушать воздух (понижать влагосодержание).

Чтобы поддерживать в холодильной камере высокую относительную влажность воздуха, следует выбрать воздухоохладитель с меньшей скрытой производительностью Qd, который будет меньше осушать воздух в камере.

 

Но как узнать, какой из двух воздухоохладителей имеет меньшую скрытую производительность?

Ведь в распечатке она не указывается. В этом нам как раз и поможет параметр SHR(SHF).

 

Параметр SHR (сокращение от Sensible Heat Ratio) или SHF (сокращение от Sensible Heat Factor) равен отношению явной Qt и полной производительности Qвоздухоохладителя:

SHR =Qt/ Q0. (4)

Как видно из формулы (4) SHR< 1, если воздухоохладитель работает в режиме охлаждения с осушением (Qd≠ 0 и Qt<Q0).
«Идеальный» воздухоохладитель, работающий в режиме охлаждения без осушения (Qd= 0,Qt = Q0), имеет SHR = 1.
Чем больше SHR, тем эффективней работает воздухоохладитель, так как большая часть производительности идет на снижение температуры воздуха, а меньшая — на его осушение.

SHR зависит от:

— температуры воздуха: чем ниже температура воздуха, тем меньше влаги содержится в нем, и тем больше будет SHR.

— разности между температурой воздуха и средней температурой поверхности воздухоохладителя, определяемой прежде всего температурой кипения: чем больше эта разность, тем больше влаги будет конденсироваться на поверхности воздухоохладителя, тем больше будет скрытая производительность Qd, и тем меньше будет SHR.

На рис. 2 показано сравнение двух воздухоохладителей, работающих при одинаковых разницах энтальпий входящего и выходящего воздуха, но при разных температурах входящего воздуха (среднетемпературная и низкотемпературная камеры).

Влияние температуры воздуха на SHR

Рис.2.Влияние температуры воздуха на SHR

Видно, что в низкотемпературной камере линия процесса близка к вертикали (SHR стремится к 1), в то время как в среднетемпературной камере значительная часть производительности воздухоохладителя всегда идет на осушение воздуха.

На рис. 3 приведено сравнение двух воздухоохладителей, работающих в среднетемпературной камере с температурой 0 °С и имеющих разные температуры поверхности.


Воздухоохладители с разными SHR на i-d диаграмме

Рис.3. Воздухоохладители с разными SHR на i-d диаграмме

На i-d диаграмме такие воздухоохладители даже при одинаковой общей производительности Qбудут различаться разным наклоном линий процесса, разной скрытой производительностью Qи, в итоге, разным SHR.

Скрытая производительность Qвоздухоохладителя, имеющего более низкую температуру теплообменной поверхности, будет больше, а SHR соответственно меньше, чем воздухоохладителя с более высокой температурой теплообменной поверхности.

Таким образом, параметр SHR позволяет оценить эффективность работы воздухоохладителя, и выбрать воздухоохладитель, наиболее соответствующий требуемым условиям эксплуатации.

При известных Qи SHR воздухоохладителя можно определить его явную Qи скрытую Qпроизводительности по следующим формулам:

Qt= Q0∙ SHR                            (5)

Qd= Q0∙ (1 –SHR)                      (6)

А, зная Qи Qd, можно при необходимости рассчитать:

  • параметры воздуха на выходе из воздухоохладителя (температуру и относительную влажность),
  • количество влаги (конденсата), удаляемого воздухоохладителем из охлаждаемого воздуха.

    

Заказывайте книгу «Искусство хладотехники» в интернет-магазине BooksNonStop.



Подпишитесь на рассылку и получите
каталог бесплатно (Подробнее)
Яндекс.Метрика