Для защиты газопроводов от коррозии применяется катодная защита.

При катодной защите на газопровод накладывают отрицатель­ный потенциал, то есть переводят весь защищенный участок газопровода в катодную зону. В качестве анода применяют старые стальные трубы, рельсы и другие отходы черного металла, которые помещают в грунт поблизости от газопровода. Отрицательный полюс источника постоянного тока соединяется с газопроводом, а положительный с анодом. Таким образом, при катодной защите возникает замкнутый контур электрического тока, который течет от положительного полюса источника питания по изолированному кабелю к анодному заземлению, от анодного заземления ток растекается по грунту и попадает на газопровод, далее ток течет по газопроводу, а от него по изолированному кабелю возвращается к отрицательному полюсу источника питания.

Электрический ток выходит из анода в виде положительных ионов металла, поэтому вследствие растворения металла анод постепенно разрушается.Значение потенциала, накладываемого на газопровод, обычно заключается в пределах от 1,2 до 2 В.

В зависимости от качества работы изоляции одна установка может защищать участок газопроводаот 1 до 20 км. Участок газопровода превращается в катод без постороннего источника тока, а в качестве анода используется металлический стержень, помещаемый в грунт рядом с газопроводом. Между газопроводом анодом устанавливается электрический контакт. В качестве анода используется металл с более отрицательным потенциалом, чем железо. В образованной гальванической паре коррозирует протектор (анод), а газопровод защищается от коррозии.

Контрольные вопросы

1. Охарактеризуйте состав природных газов.

3.Классификация трубопроводов по давлению. Газораспределительные сети в городах.

 3. Газораспределительные пункты. Назначение степени защиты.

Устройство подземных газопроводов. Оборудование на наружных газораспределительных сетях.

Устройство внутридомовых газопроводов. Требование к установке газовых приборов.

6. Присоединение к газовым сетям, их обслуживание, ремонт и техника безопасности.

7. Перечислите способы защиты газопроводов от коррозии.

 

 

Лекция 4. Системы вентиляции и кондиционирования воздуха

План лекции

1. Свойства воздуха и процессы изменения его состояния.

2. Классификация систем вентиляции и кондиционирования.

3. Метеорологические параметры воздуха.

4. Тепловой режим помещения.

5. Расчет воздухообмена.

6. Системы кондиционирования воздуха.

Свойства воздуха и процессы изменения его состояния.

 

Атмосферный воздух представляет собой механическую смесь кислорода, азота, аргона, углекислого газа, незначительного количества других газов, а также водяных паров. Нормальный состав сухого воздуха: кислорода 21%, азота 79%, аргона 0,93%, углекислого газа 0,03% и других газов в значительно меньших количествах.

Физико-механические характеристики воздуха не являются абсолютными постоянными, а изменяются в зависимости от давления, температуры, состава, наличия примесей и т. д.

Одной из важнейших механических характеристик жидкой и газообразной среды является плотностьr, кг/м³, представляющая собой массу жидкости или газа в единице объема

                                                r = m / V.                                          (4.1)

Вязкость жидкости или газа – это свойство реальных жидкостей оказывать сопротивление относительному сдвигу слоев. Это свойство проявляется в том, что в реальной жидкости при движении возникают касательные напряжения. При течении вязкой жидкости вдоль твердой стенки происходит торможение потока, обусловленное вязкостью. Все реальные жидкости или газы обладают большей или меньшей вязкостью. Условная жидкость, рассматриваемая в теоретических исследованиях, в которых вязкостью можно пренебречь, называется идеальной жидкостью (газом).

Вязкость жидкости характеризуется двумя коэффициентами: динамической вязкостью μ, Па´с, и кинематической вязкостью n, м²/с, (применяется также единица измерения см²/с, называемая Стокс – Ст). Между ними существует связь

 

                                                  μ = r n.                                       (4.2)

 

Сухой воздух – воздух, не содержащий в себе водяного пара.

Насыщенный воздух – влажный воздух, содержащий в себе максимально возможное количество водяного пара. В этом состоянии водяной пар обладает максимальным парциальным давлением p_п,Па, при данной температуре и является сухим насыщенным паром (парциальное давление – давление, производимое на стенки отдельными газами, входящими в газовую смесь).

Парциальное давление водяного пара в воздухе может изменяться от 0 (сухой воздух) до максимальной величины p_н (насыщенный воздух).

Давление водяного пара, находящегося в насыщенном состоянии, зависит только от его температуры. Его значение определяют экспериментальным путем и приводят в специальных таблицах.

В процессе охлаждения влажного воздуха при постоянном давлении наступает момент, когда перегретый пар станет насыщенным. Температуру влажного воздуха, при которой произойдет насыщение, называют точкой росыt_р, ^оС.

Относительная влажность воздуха φ,% – отношение абсолютной влажности данного ненасыщенного воздуха к абсолютной влажности насыщенного пара, имеющего ту же температуру или отношение парциального давления водяного пара, содержащегося в воздухе к максимально возможному при той же температуре.

                                               j = р_п / р_{н п}.                              (4.3)

 

Абсолютная влажность воздуха – это масса пара, содержащаяся в 1 м³ влажного воздуха. Она численно равна плотности пара r_п при данных условиях. При изменении свойств воздуха в вентиляционном процессе количество его сухой части остается неизменным, поэтому принято все показатели тепловлажностного состояния воздуха относить к 1 кг сухой части влажного воздуха.

Влагосодержаниемвоздуха d,г/кг, называют отношение массы пара во влажном воздухе в граммах к 1 кг сухой части влажнного воздуха.

Удельная теплоемкость – количество тепла, необходимое для нагревания единицы массы газа на один градус. Различают удельные теплоемкости при постоянном давлении ср при постоянном объеме сv. Удельные теплоемкости связаны между собой зависимостями                               ср + сv= R, ср / сv= k,                         (1.4)    где   k - показатель адиабаты.

Для воздуха при t = 0…100^о С k = 1,4.

При расчетах вентиляционных процессов используется значение удельной изобарной теплоемкомти.

Удельные теплоемкости сухого воздуха с_{с в} и водяного пара с_п в обычном для вентиляционного процесса диапазоне температур можно считать постоянными и равными:

с_{с в} =1,005 кДж/(кг К); с_п = 1,8 кДж/(кг К).

 

По своим механическим свойствам сухой воздух приближается к идеальному газу. Параметры его состояния с достаточной для практики степенью точности можно описать уравнением Клапейрона – Менделеева для идеального газа

p v = R T,                                (1.5)     где R= 287 Дж/кг К – газовая постоянная.

В пределах изменения параметров, характерных для задач вентиляции, парциальное давление водяных паров во влажном воздухе мало по сравнению с барометрическим. Это позволяет рассматривать смесь сухого воздуха и водяного пара как смесь идеальных газов, и применить к ним закон Дальтона и уравнение состояния.

Так как давление смеси р_вл по закону Дальтона равно сумме парциальных давлений сухого воздуха р_в и пара р_п, то

                                     р_вл= р_в+р_п,                                             (4.4)

 

вес смеси G_вл равен сумме весов сухого воздуха G_в и водяных паров G_п

                                   G_вл= G_в+ G_п,                                        (4.5)

 

а объем смеси и каждого компонента одинаков

                                               V_в = V_п =V.                                        (4.6)

          

Таким образом, плотность газа определяется                                       r = p/ R T                             (1.9)   Для сухого воздуха при стандартных условиях, за которые в вентиляционной технике приняты давление в одну физическую атмосферу р = 0,1013 МПа и температура Т = 293 К (t = 20оС) плотность равна       rс в = 1,2 кг/м3. При другом значении рс в и температуре Т, плотность сухого воздуха                                (1.10) Аналогично плотность водяного пара в воздухе rп, кг/м3, при атмосферном давлении равна                                    rп = 219/Т.                               (1.11)   Плотность влажного воздуха rв может быть определена как плотность сухого воздуха и водяного пара, находящихся в смеси под своими парциальными давлениями рс в +рп =В               .   (1.12)   Из приведенной зависимости можно сделать вывод о том, что плотность влажного воздуха меньше плотности сухого воздуха. При обычных условиях в помещении доля второго члена в формуле, учитывающего разницу плотности влажного и сухого воздуха, при прочих равных условиях составляет всего 0,75% величины rс в. Поэтому в инженерных расчетах обычно считают, что rв » rсв.

Энтальпия(теплосодержание) влажного воздуха I, кДж/кг, т. е. Количество тепла, необходимое для нагревания 1 кг воздуха от 0^оС при постоянном давлении до заданной температуры, будет равна сумме энтальпии сухого воздуха I_{с в} и энтальпии пара I_п. Энтальпия влажного воздуха масса которого содержит 1 кг сухого воздуха, будет равна сумме энтальпии 1 кг сухого воздуха и энтальпии d кг пара

 

        I= I_{с в}+ I_п d.                                (4.7)

 

Энтальпию сухого воздуха I_{с в} при t = 0^оС считают равной нулю, тогда принимая теплоемкость сухого воздуха c_{с в} = 1,005 кДж/(кг ^оС) , можем записать

 

                                  I_{с в}= c_{c в} t = 1,005 t.                                     (4.8)

       

Удельная теплота парообразования для воды при t = 0^оС равна l = 2500 кДж/кг и энтальпия пара I_п во влажном воздухе при этой температуре равна l.

Энтальпия водяного пара в воздухе I_п кДж/кг, при произвольной температуре составляет

                                   I_п = 2500 + 1,8 t.                                    (4.9)

Тогда энтальпию влажного воздуха при произвольной температуре и влагосодержании можно выразить

                     I = 1,005t + (2500 + 1,8t) d / 1000.                    (4.10)

       

Теплоемкость влажного воздуха с_в , кДж/(кг К) можно выразить

 

                           с_в = 1,005 + 1,8 d /1000.                                  (4.11)      

Тогда

                                 I = с_в t + l d/1000.                                        (4.12)

 

Если в результате конвективного теплообмена воздуху передается явное тепло, то он нагревается – его температура повышается. Энтальпия воздуха изменяется в результате изменения его температуры. При поступлении в воздух водяных паров с той же температурой ему передается в основном скрытое тепло парообразования. Энтальпия воздуха при этом так же возрастает, но в результате изменения энтальпии водяного пара, находящегося в воздухе. Температура воздуха при этом остается неизменной.

Кроме характеристик тепловлажностного состояния, свойства воздуха определяются содержанием в нем газов и паров вредных веществ. Их концентрацию обозначают буквой С с индексом, указывающим наименование вещества, и выражают в мг/м³.

Содержание пыли в воздухе обычно оценивают в мг/м³ или в г/кг.

При расчете современных вентиляционных систем важно также знать содержание в воздухе пахнущих веществ, степень озонирования и др.

Зависимость между основными параметрами влажного воздуха: энтальпией, влагосодержанием, температурой и относительной влажностью при неизменном барометрическом давлении изображается на I-d диаграмме влажного воздуха (рис. 1). С помощью этой диаграммы решаются различные задачи, связанные с организацией воздухообмена, вентиляции и кондиционирования.

 

Процессы изменения состояния влажного воздуха в i—d – диаграмме.

 

Профессором Л. К. Рамзиным в 1918 г. была составлена так называемая I—d - диаграмма, ши­роко используемая в расчетах вентиляции, кондиционирования воздуха, осушки и других процессов, связанных с изменением состояния влажно­го воздуха. В I—d - диаграмме графически связаны все параметры, опре­деляющие тепловлажностное состояние воздуха: I, d, t, j, р_п.

Диаграмма I—d приведена на рис.1. Она построена в ко­соугольной системе координат. Такая система позволяет расширить на диаграмме область ненасыщенного влажного воздуха, что делает диа­грамму удобной для графических построений.

По оси ординат диаграммы отложены значения эн­тальпии I, кДж/кг, сухой части влажного воздуха, по оси абсцисс, направленной под углом 135° к оси I, отложены значения влагосодержания d, г/кг, сухой части влажного воздуха. Поле диаграммы разбито ли­ниями постоянных значений энтальпии I=const и влагосодержания d =const. На него нанесены также линии постоянных значений темпера­туры t =const, положение которых может быть определено следующим образом.    

Каждому состоянию влажного воздуха на I-d диаграмме отвечает одна определенная точка, связывающая все параметры воздуха: температуру t, влагосодержание d пара на 1 кг сухого воздуха, теплосодержание I на 1 кг сухого воздуха, относительную влажность воздуха φ, парциальное давление пара, содержащегося в воздушной смеси.

 

Классификация систем вентиляции и кондиционирования.

 

Вентиляцией называют совокупность мероприятий и устройств, обеспечивающих расчетный воздухообмен в помещениях жилых, общественных и производственных зданий.

Частичная или полная смена воздуха в помещении называется воздухообменом. Для оценки интенсивности воздухообмена в помещении применяется удельная характеристика, называемая кратностью воздухообмена (отношение воздухообмена в объемных единицах к объему вентилируемого помещения):

К_р = L_p / V_пом.

 

По назначению системы вентиляции подразделяются на приточные и вытяжные. Если вентилируется все помещение или его рабочая зона при наличии рассредоточенных источников вредных выделений, то вентиляция называется общеобменной. Удаление воздуха непосредственно от оборудования – источника вредных выделений – или подача воздуха в какую либо определенную зону носит название местной вентиляции.

По способу побуждения движения воздуха системы вентиляции подразделяются на системы с механическим побуждением и системы с естественным побуждением (с использованием сил ветра и гравитации). Вентиляция помещения может осуществляться через разветвленную сеть каналов (воздуховодов) – канальные системы вентиляции или через проемы в наружных ограждениях – бесканальная вентиляция.

Основная цель вентиляции – поддержание допустимых параметров воздуха в помещении.

Допустимыми считаются такие сочетания параметров воздуха, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызвать кратковременные и быстро нормализующиеся изменения функционального и теплового состояния человека. При этом не возникает нарушений состояния здоровья. Устанавливаются в случаях, когда по технологическим требованиям и экономическим причинам не обеспечиваются оптимальные.

 

 

---

Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 368; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!