Русский   English
ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат по темі випускної роботи

Зміст

Вступ

Останнім часом ми все частіше замислюємося про постачання міст водою не тільки з річок, озер, водосховищ, артезіанських джерел, адже найчастіше така вода подається в міста з віддалених ділянок водозабору за допомогою насосних станцій, такою віддаленою ділянкою і є канал Сіверський Донець – Донбас. Довжина даного каналу становить 133,4 км. Яка ймовірність що на цій ділянці можлива аварійна ситуація яку неможливо буде ліквідувати протягом тривалого часу. Як же бути, як не залишитися і зовсім без води. Але ж можливі й інші нестандартні варіанти водопостачання.

Таким способом може бути видобуток води з свердловин безпосередньо поблизу житлового будинку, або промислового виробництва. Невже без видобутку води з надр землі нікуди не дітися? Можливий варіант постачання водою за допомогою установки по зниженню вологості, знижується вологість за допомогою конденсації води і збору конденсату в ємність для подальшої перекачування і застосування рідини. Перевагою такого типу постачання є отримання технічної води з низькими показниками жорсткості, тим самим спрощується водопідготовка, ніж при використанні води зі свердловин. Необхідно провести дослідження чи можливо домогтися потрібного обсягу конденсату для забезпечення норм споживання води людиною.

1. Дослідження параметрів мікроклімату

Мікроклімат - це метеорологічні умови внутрішнього середовища в приміщеннях, які визначаються діючими на організм людини поєднаннями температури, вологості, швидкості руху повітря і теплового випромінювання.

показниками, що характеризують мікроклімат, є:

Температура повітря t, °С (°К), - фізична величина, прямо пропорційна середньої кінетичної енергії теплового руху частинок.

Швидкість руху повітря V , м/с – вектор усередненої швидкості переміщення повітряних потоків під дією різних спонукальних сил.

Теплове випромінювання (те ж саме температурне, інфрачервоне випромінювання, теплова радіація) – електромагнітне випромінювання, що випускається речовиною і виникає за рахунок його внутрішньої енергії.

Основною характеристикою є інтенсивність теплового випромінювання. Інтенсивність теплового випромінювання i, Вт/м2, – повний потік енергії випромінювання, що проходить за одиницю часу через одиницю поверхні, перпендикулярній напрямку випромінювання.

До параметрів метеоумов також слід віднести атмосферний (барометричний) тиск, який являє собою тиск в газовій оболонці, що оточує землю. Атмосферний тиск 1 атм = 1,0332 кг/см2 = 101,325 кПа = 760 мм. рт. ст. = 10332 мм. вод. ст.

Вологість повітря може бути абсолютною, максимальною і відносною. Абсолютна вологість А, г/м3, - маса водяної пари, що знаходиться в одиниці об'єму повітря.

Вологість повітря-це показник вмісту водяної пари в повітрі. Вологість домашнього повітря змінюється в залежності від погодних умов і процесів життєдіяльності людей. Вологість повітря може бути абсолютною, максимальною і відносною. Абсолютна вологість А, г/м3, - маса водяної пари, що знаходиться в одиниці об'єму повітря.

Максимальна вологість F, г/м3, - максимально можлива (насичує) маса водяної пари, що знаходиться в одиниці об'єму повітря при даній температурі (температурі сухого термометра). Відносна вологість φ,%, - відношення абсолютної вологості повітря до максимальної.

Для людини величина вологості є дуже важливим параметром навколишнього середовища, тому що наш організм дуже активно реагує на її зміни. Наприклад, такий механізм регуляції функціонування організму, як потовиділення, безпосередньо пов'язаний з температурою і вологістю навколишнього середовища. При високій вологості процеси випаровування вологи з поверхні шкіри практично компенсуються процесами її конденсації і порушується відведення тепла від організму, що призводить до порушень терморегуляції. При низькій вологості процеси випаровування вологи превалюють над процесами конденсації і організм втрачає занадто багато рідини, що може привести до зневоднення.

Величина вологості важлива не тільки для людини та інших живих організмів, але і для протікання технологічних процесів. Наприклад, через відомого властивості води проводити електричний струм, її вміст в повітрі може серйозно впливати на коректну роботу більшості електроприладів. Так само занадто вологе повітря може зіпсувати меблі та оздоблювальні матеріали, посприяти розвитку грибка на стінах і зниження імунітету у людини.

Зниження вологості в приміщенні може статися через надмірне використання обігрівальних приладів або кондиціонера. Приготування їжі без витяжки або якісної вентиляції, сушка білизни в будинку, підвищена вологість на вулиці призводять до високого рівня вологості в квартирі.

Сухе повітря в приміщенні здатний викликати всихання меблів і оздоблювальних матеріалів, в'янення рослин, сухість шкіри і слизових оболонок. Нерідко сухе повітря призводить до алергічних реакцій і розвитку простудних захворювань.

Як не допустити підвищення або зниження відносної вологості повітря і як визначити ту саму вологість повітря? Без спеціальної апаратури визначити відносний точний рівень вологості повітря складно. Однак не відповідну нормі концентрацію вологи можна визначити по сухості шкіри і слизових або скупченню конденсату (точка роси) на вікнах і дзеркальних поверхнях. Сьогодні існують спеціальні прилади, за допомогою яких можна визначити баланс вологості повітря в приміщенні з високою точністю.

2. Прилади для вимірювання вологості повітря

прилад для вимірювання вологості повітря називається гігрометр. Гігрометр-це прилад, який вимірює вологість повітря в приміщенні. Якщо відсоток вмісту вологи в повітрі занадто низький, в організм можуть потрапити різні віруси, які можуть значно послабити імунітет. Завдяки гігрометру можна уникнути дискомфорту і захистити слизові і шкіру від пересихання.

Принцип роботи цього приладу заснований на фізичних характеристиках матеріалів, з яких він складається. Матеріали в залежності від рівня вологи в повітрі змінюють властивості: вага, щільність, довжину і інші.

гігрометр буває декількох видів:

Дія волосного гігрометра (рисунок 1) заснована на властивості знежиреного людського волосся змінювати довжину при зміні вологості повітря, що дозволяє вимірювати відносну вологість від 30 до 100 %. Волосся злегка натягнутий на пружну металеву рамку. Зміна довжини волосся передається стрілці, що переміщається за шкалою, проградуйованою в одиницях відносної вологості.

Волосяний гігрометр

Малюнок 1 - Волосяний гігрометр

Основною частиною приладу є знежирений людський волос 1. Дія гігрометра засноване на властивості такого волоса змінювати свою довжину в залежності від величини відносної вологості повітря.

Волосся закріплюється на рамці зі шкалою 2. У верхній частині він нерухомо закріплений на регуляторі з гайкою 3. Регулятор служить для перекладу стрілки 4, коли поправки до гігрометра стають занадто великими (тобто прилад показує вологість більше, ніж насправді). У нижній частині, волосся кріпиться на кулачку 5. Кулачок, в свою чергу, кріпиться на стрижні 6, на одному кінці якого грузик 7, а на іншому кріпиться стрілка. Грузик тримає волосся в постійному натягу.

При збільшенні вологості, волосся подовжується, а при зменшенні-коротшає. Ці зміни передаються стрілці, яка зупиняється на поділах шкали відповідних вологості повітря. Варто зауважити, що ділення на шкалі розташовані нерівномірно. При низьких значеннях вологості, відстань між поділами більше, ніж при високих значеннях. Це означає, що при низькій вологості довжина волосся змінюється сильніше, ніж при високій.

Плівковий гігрометр (рисунок 2) має чутливий елемент з органічної плівки, яка розтягується при підвищенні вологості і стискається при зниженні. Зміна положення центру плівкової мембрани передається стрілці. Волосяний і плівковий гігрометр в зимовий час є основними приладами для вимірювання вологості повітря. Показання волосного і плівкового гігрометра періодично порівнюються з показаннями більш точного приладу-психрометра, який також застосовується для вимірювання вологості повітря.

Плівковий гігрометр

Малюнок 2 - Плівковий гігрометр

В електролітичному гігрометрі (рисунок 3) пластинку з електроізоляційного матеріалу (Скло, полістирол) покривають гігроскопічним шаром електроліту — хлористого літію — зі сполучним матеріалом. При зміні вологості повітря змінюється концентрація електроліту, отже, і його опір; недолік цього гігрометра — залежність показань від температури.

Схема електролітичного гігрометра з підігрівним датчиком

1-трубка; 2-скляна вата; 3-спіралі; 4-термометр опору; 5 - вимірювальний прилад

Малюнок 3 - Схема електролітичного гігрометра з підігрівним датчиком

В електролітичному гігрометрі в якості волого-чутливого елемента використовується хлористий літій. Насичений розчин хлористого літію нагрівається до температури, при якій парціальний тиск водяної пари над розчином дорівнює парціальному тиску парів в навколишній атмосфері. Отже, за принципом дії електролітичні гігрометри з підігрівним перетворювачем аналогічні гігрометрам точки роси, але володіють тією перевагою, що нагріти перетворювач значно легше і простіше, ніж охолодити дзеркало в приладах точки роси.

у деяких електролітичних гігрометрах чутлива до вологи поверхня являє собою нитку зі скловолокна, намотану у вигляді спіралі з невеликим кроком навколо паралельно розташованих платинованих дротів. Для будь-яких значень відносної вологості та температури електричний опір гігрометра може бути виміряний мостом змінного струму.

Отже, за принципом дії електролітичні гігрометри з підігрівним датчиком аналогічні гігрометрам точки роси. Перевагою цих гігрометрів є те, що нагрів датчика здійснити значно легше і простіше, ніж охолодження дзеркала в гігрометрах точки роси.

Принцип дії конденсаційного гігрометра заснований на вимірюванні кількості конденсату, який накопичується на скляних поверхнях. Вузький промінь світла направляється на спеціальне охолоджуване дзеркало. Через вплив світла на ньому починають проявлятися краплі води або кристали льоду. Вмонтований під дзеркало електронний термометр заміряє показання, після чого перетворює їх в значення відносної вологості повітря.

Найбільш простим з гігрометрів конденсаторного типу є гігрометр Ламбрехта (рисунок 4). Основною частиною цього приладу є металева циліндрична камера з нікельованою передньою стінкою, оточеною таким же кільцем, вісь якого займає горизонтальне положення. Одна основа циліндра зроблена зовні блискучим. У циліндричній камері є отвори, в одне з них вставляється термометр і через нього, за допомогою піпетки наливається ефір в такій кількості, щоб рідина покривала кульку термометра; інший отвір служить для виходу повітря, в третє впаяна металева трубочка, що доходить майже до самого дна. За допомогою гумової груші в цю трубочку повільно вдувається повітря, який проходить через шар ефіру. При швидкому випаровуванні ефіру відбувається охолодження стінки камери і при деякій температурі, нижче кімнатної, водяна пара, що знаходиться в прилеглому до стіни шарі повітря, стане насиченим і почне конденсуватися на поверхні камери.

Конденсаційний гігрометр

1-металева коробка; 2 - передня стінка; 3 – кільце; 4 – теплоізолююча прокладка; 5 – гумова груша; 6-термометрс

Малюнок 4 - Конденсаційний гігрометр

Температура, при якій водяна пара, що знаходиться в повітрі, стає насиченим, називається точкою роси.

у момент появи перших ознак роси (потьмяніння поверхні) припиняють продування повітря і швидко відраховують температуру t1 по термометру - точка появи роси. Через деякий час потьмяніння починає зникати з поверхні 3 і в момент його зникнення відраховують температуру t2 зникнення роси. Зазвичай температура t1трохи нижче t2. За температуру точки роси береться середнє з цих двох відліків.

Точку роси визначають не менше 5 разів і розраховують її середнє значення. Абсолютна вологість φ визначається з таблиці залежності тиску і щільності насиченої водяної пари від температури точки роси (tср). Максимальна вологість визначається по тій же таблиці, але при кімнатній температурі. Знаючи абсолютну і максимальну вологість, знаходимо за формулою відносну вологість.

Конденсаційний гігрометр-точний прилад, який славиться високою точністю вимірювань. Його використання дозволяє отримувати точні дані про мікроклімат в приміщенні. Сучасні версії пристрою оснащені дисплеєм, на який виводяться отримані показання. Зважаючи на особливий принцип дії приладу результат досить точний, а похибка – мінімальна.

Керамічний гігрометр (рисунок 5) найчастіше використовується для контролю вологості в житлових приміщеннях. Він відрізняється досить простою конструкцією, а принцип його роботи заснований на механічних діях. Тверда або пориста керамічна маса, до складу якої також входять металеві елементи, має електричний опір. Його рівень безпосередньо залежить від вологості в приміщенні. Для правильного функціонування механічного гігрометра керамічна маса повинна складатися з деяких оксидів металу. Причому в якості основи використовується глина, кремній і каолін.

Керамічний гігрометр

Малюнок 5 - Керамічний гігрометр

керамічний гігрометр заснований на вимірюванні рівня електричного опору поверхні з глини або кераміки проходженню електрики крізь неї (твердої і пористої поверхні). Цей рівень опору також має властивість змінюватися в залежності від вологості навколишнього повітря.

Електронний (цифровий) гігрометр - також відомий як домашня Цифрова метеостанція. Принцип роботи цифрових гігрометрів (рисунок 6) будується на постійному вимірі стану повітря в приміщенні. Прилад функціонує від електромережі або побутової батарейки. Усередині гігрометра знаходиться датчик, який фіксує зміни концентрації вологи в кімнатному повітрі.

Всі вимірювані параметри мікроклімату відображаються на дисплеї приладу, інформація оновлюється в режимі реального часу.

Електронний гігрометр

Малюнок 6 - Електронний гігрометр

Психрометричний гігрометр-заснований на взаємодії між собою «сухого» і «вологого» термометрів (рисунок 7). У приладі встановлені два термометра які закріплені на загальній шкалі. Один з термометрів називається вологим, він обмотаний батистовою тканиною, яка занурена в резервуер з водою, розташований на тильній стороні приладу. Тканина намокає, а потім волога починає випаровуватися, тим самим охолоджуючи «вологий» термометр. Чим нижче вологість повітря в приміщенні, тим нижче будуть показання термометра.

Психрометр

Малюнок 7 - Психрометр

щоб вирахувати відсоток вологості повітря на психрометрі, слід в таблиці на приладі (в психрометричній таблиці) знайти значення температури повітря згідно з показаннями термометрів і знайти різницю значень на перетині показників.

3. Нормовані параметри мікроклімату

Існують певні вимоги до параметрів мікроклімату для житлових і громадських будівель. Параметри, які характеризують мікроклімат в приміщеннях:

Згідно ГОСТ 30494-2011 прийнята наступна класифікація приміщень:

оптимальні і допустимі параметри мікроклімату в обслуговуваній зоні приміщень житлових (в тому числі гуртожитків), дитячих дошкільних установ, громадських, адміністративних і побутових будівель слід приймати для відповідного періоду року в межах значень параметрів, наведені в таблиці 1.


Таблиця 1 - Параметри мікроклімату
Період року Найменування приміщення Температура повітря, ° С Відносна вологість, % Швидкість руху повітря, м/с
оптимальна допустима оптимальна допустима оптимальна допустима
Холодний Житлова кімната 20-22 18-24 45-30 60 0,15 0,2
Житлова кімната в районах з температурою найбільш холодної п'ятиденки (забезпеченістю 0,92 мінус 31 °С і нижче) 21-23 20-24 45-30 60 0,15 0,2
Кухня 19-21 18-26 не нормується не нормується 0,15 0,2
Туалет 19-21 18-26 не нормується не нормується 0,15 0,2
Ванна, суміщений санвузол 24-26 18-26 не нормується не нормується 0,15 0,2
Приміщення для відпочинку та навчальних занять 20-22 18-24 45-30 60 0,15 0,2
Коридор 18-20 16-22 45-30 60 не нормується не нормується
Вестибюль, сходова клітка 16-18 14-20 не нормується не нормується не нормується не нормується
Комори 16-18 12-22 не нормується не нормується не нормується не нормується
теплий Житлова кімната 22-25 20-28 60-30 65 0,2 0,2

4. Методи і засоби зниження вологості

Підтримувати вологість повітря на оптимальному рівні-невід'ємне завдання більшості кліматичних систем. Існує три основні методи осушення повітря-асиміляція, адсорбція і конденсація.

Асиміляція-даний метод заснований на фізичній здатності теплого повітря утримувати більшу кількість водяної пари в порівнянні з холодним. Зазначений метод реалізується засобами вентиляції з попереднім підігрівом свіжого повітря схема робіт представлена на малюнку 9.

Схема осушення за допомогою обігріву та вентиляції

1 - повітря зовні; 2 – повітрозабірник; 3 – вентилятор; 4 – нагрівальний елемент; 5 - тепле повітря

Малюнок 9-Схема осушення за допомогою обігріву та вентиляції

Даний метод в ряді випадків (басейни, льохи, складські приміщення, гальванічні цехи і т.п.) є недостатньо ефективним в силу двох причин.

Здатність поглинання повітрям водяної пари обмежена і не постійна, будучи залежна від пори року, температури і абсолютної вологості атмосферного повітря.

Розглянутий метод характеризується підвищеним енергоспоживанням у зв'язку з наявністю безповоротних втрат явного (витрачається на підігрів припливного повітря) і прихованого (що міститься в видаляються з повітрям парах води) тепла. Слід зазначити, що прихована частина тепла (ентальпії), яка визначається теплотою випаровування води, становить значну частку загальних втрат. З кожним кілограмом вологи при цьому втрачається 580 ккал (2,4 мДж).

Адсорбційний метод-заснований на сорбційних (вологопоглинаючих) властивості деяких речовин сорбентів, схема представлена на малюнку 10. Маючи пористо капілярну структуру з хімічним імпергуванням, сорбенти витягують водяну пару з повітря. У міру насичення сорбенту вологою ефективність осушення знижується. Тому сорбент потрібно періодично регенерувати, тобто випаровувати з нього вологу шляхом продування потоком гарячого повітря.

Адсорбційний метод

1 - фільтр; 2 - вологе повітря; 3 - ротор; 4 - осушене повітря; 5 - вентилятор; 6-регенеруючий повітря; 7 - нагрівальний елемент; 8 - Гарячий регенеруючий повітря; 9 - вологий регенеруючий повітря

Малюнок 10 - Адсорбційний метод

До недоліків розглянутого методу, як і в попередньому випадку, відноситься підвищене енергоспоживання в зв'язку з наявністю безповоротних втрат явного і прихованого тепла. При цьому слід зазначити, що в даному випадку здійснюється нагрів відносно невеликої кількості повітря, близько 25-30% від кількості повітря, що циркулює в основному контурі, до значно більш високих температур (близько 150 ° С). До недоліків також відноситься обмежений термін служби сорбенту, особливо в разі використання солей літію, схильних до вимивання при відхиленні від номінальних технологічних режимів роботи. Більш практичним є використання силікагелю на скловолоконному носії.

Конденсаційний метод-заснований на конденсації водяної пари, що міститься в повітрі, на поверхнях випарника з низькою температурою. По суті осушувач повітря являє собою кондиціонер, в якому не реалізована функція відведення тепла з приміщення схема представлена на малюнку 11.

Пари води конденсуються на поверхні випарника і видаляються. Будь осушувач повітря конденсаційного типу працює з перегрівом повітря в приміщенні, так як прокачується повітря послідовно проходить випарник і конденсатор. При цьому з повітря вилучається прихована і явна теплота (тобто, повітря відповідно охолоджується і осушується), далі повітря перегрівається якраз на ту саму приховану теплоту.

Конденсаторне осушення

1 - вологе повітря; 2 - фільтр; 3 - випарник; 4 – зливний піддон; 5-ємність для конденсату; 6-осушене і охолоджене повітря; 7-конденсатор; 8-вентилятор; 9-осушене і нагріте повітря

Рисунок 11 - Конденсаторне осушення

Також вносять свою лепту в нагрів повітря виробляється компресором і вентиляторами тепло, в результаті чого можливе підвищення температури повітря на подачі з осушувача на 4-6 °C, що, в свою чергу, некритично для приміщень з великим об'ємом, але може бути істотним для маленьких приміщень.

5. Осушувач повітря

В якості осушувача-приладу для зниження вологості повітря був обраний елемент Пельтьє.

Елемент Пельтьє - це термоелектричний перетворювач (рисунок 12), який створює різницю температур на своїх поверхнях при протіканні електричного струму. Принцип дії заснований на ефекті Пельтьє – виникненні різниці температур в місці контакту провідників під дією електричного струму. Причому треба розуміти, що термоелектричний модуль Пельтьє знижує температуру одного боку, щодо іншого, тобто щоб холодна сторона мала більш низьку температуру, необхідно відводити тепло від гарячої поверхні, знижуючи її температуру. Для збільшення перепаду температур, можливо послідовне (каскадне) з'єднання модулів.

існує мінімальна одиниця модуля-термопара, що представляє з себе два з'єднаних провідника p і n типу. При пропущенні через термопару струму, відбувається поглинання тепла на контакті n-p і виділення тепла на p-n контакті.

Елемент Пельтьє


Малюнок 12 - Елемент Пельтьє

В результаті, ділянка напівпровідника, що примикає доn-p переходу, буде охолоджуватися, а протилежна ділянка – нагріватися. Якщо поміняти полярність струму, то на оборот, n-p ділянка буде нагріватися, а протилежний – охолоджуватися (рисунок 13).Існує і зворотний ефект - при нагріванні однієї зі сторін термопари, виробляється електричний струм.

Термопара


Малюнок 13 - Термопара

Для практичного застосування енергії поглинання тепла однієї термопари недостатньо. У термоелектричному модулі використовується багато термопар. Електрично їх з'єднують послідовно. А конструктивно – так, що охолоджуючі і нагрівають переходи розташовані на різних сторонах модуля (рисунок 14).

Конструктивна схема елемента Пельтьє


Малюнок 14 - Конструктивна схема елемента Пельтьє

Термопари встановлені між двох керамічних пластин. З'єднуються вони мідними шинами. Кількість термопар може доходити до декількох сотень. Від їх кількості залежить Потужність модуля. Різниця температур між гарячою і холодною стороною модуля Пельтьє в залежності від напруги, що подається, а так само ефективного відведення тепла від гарячої сторони, за технічними характеристиками може досягати 70 °C.

до гідності такого термоперетворювача можна віднести:

до недоліків можна віднести те що модулі Пельтьє-примхливі пристрої, що пов'язане з виконанням ряду вимог по експлуатації, не виконання яких веде до деградації модуля(зниження ККД) або виходу з ладу.

Так як модулі виділяють значну кількість тепла то необхідно, забезпечити відведення тепла - повинен бути встановлений відповідний радіатор. Інакше:

При роботі модуля Пельтьє джерело живлення повинен забезпечувати струм з пульсаціями не більше 5%. При більш високому рівні пульсацій ефективність модуля знижується, приблизно на 30-40%. Неприпустимо, для регулювання потужності на елементі Пельтьє, використовувати ШІМ модуляцію.

Так само неприпустимо, для управління елементом Пельтьє, використовувати релейні регулятори. Це призведе до швидкої деградації модуля. Кожне включення-виключення викликає деградацію напівпровідникових термопар. Через різкі зміни температури між пластинами модуля виникають механічні напруги в місцях спайки з напівпровідниками. Виробники елементів Пельтьє нормують кількість циклів старт-стопів модуля. Для побутових модулів це близько 5000 циклів. Релейний регулятор виведе з ладу модуль Пельтьє за 1-2 місяці.

Слід враховувати, що елемент Пельтьє має високу теплопровідність між поверхнями. При виключенні, тепло радіатора гарячої сторони, через модуль буде передаватися на холодну сторону.

На практиці для живлення елемента Пельтьє використовують джерело напруги. Він простіше в реалізації. Але вольт-амперна характеристика модуля Пельтьє нелінійна і крута. Тобто при невеликій зміні напруги струм змінюється значно. До того ж, характеристика змінюється при зміні температури поверхонь модуля. Треба стабілізувати потужність, тобто твір струму через модуль на напругу на ньому. Охолоджуюча здатність елемента Пельтьє безпосередньо пов'язана з електричною потужністю.

Напруга модуля залежить від кількості термопар в ньому. Найчастіше це 127 термопар, що відповідає напрузі 16В. Розробники елементів рекомендують подавати до 12 В, або 75% Umax. При такій напрузі забезпечується оптимальна ефективність модулів.

Модулі мають герметичне виконання, їх можна використовувати навіть у воді. Полярність модуля відзначена кольорами проводів-чорний і червоний. Як правило, червоний (позитивний) провід розташований праворуч, щодо холодної сторони.

6. Традиційна система водопостачання

Водний канал-штучний водотік, призначений для скорочення водних маршрутів або для перенаправлення потоку води.

Сіверський Донець-Донбас-унікальна гідротехнічна споруда, створена в 1958 році, призначена для водопостачання великого індустріального регіону. Технічно канал являє собою складний комплекс різних за призначенням водогосподарських, гідротехнічних та енергетичних споруд. Він бере свій початок з річки Сіверський Донець, в районі селища Райгородок, і закінчується Верхньокальміуським резервним водосховищем в передмісті Донецька. Загальна протяжність каналу - 131,6 км, з них 101,4 км — відкритий канал, 30,2 км — дюкери, трубопроводи насосних станцій і закрита ділянка каналу.

На всьому протязі каналу розташовано 4 станції підйому які дозволяють підняти воду з місця водозабору, висота близько 62м, до споживачів, висота близько 240м, в момент реконструкції в 2009 році старі насоси були замінені на насоси типу 52В-11, продуктивністю 22320 м3/рік, Напір створюваний насосом 87м, потужність насоса 7500 кВт*ч, дані насоси були встановлені в кількості п'яти штук на кожній зі станцій підйому для забезпечення міст і районів Донецької області з чисельністю населення 4,3 млн людей.

В даний момент чисельність населення знизилася до 2,2 млн людей. Так для забезпечення поточних потреб населення в роботі використовується до трьох насосів, сумарна споживана потужність насосів становить 90000 кВт *год.

7. Потенціал осушення повітря

для роботи установки потрібно Електрична енергія, зробимо розрахунок кількості енергії, що витрачається. По hd-діаграмі теоретично розрахуємо кількість сконденсованої вологи на холодній стороні модуля. На hd-діаграмі вологого повітря процес охолодження повітря зображується променями. На практиці охолодження повітря здійснюють за допомогою теплообмінників. Якщо вологе повітря в теплообміннику охолоджується нижче точки роси, то процес охолодження супроводжується випаданням конденсату з повітря на поверхні теплообмінника, і охолодження повітря супроводжується його осушуванням.

Для розрахунків знаходимо початкові параметри повітря, при поточних температурі і вологості в приміщенні, визначаємо це за допомогою цифрового гігрометра, порівнюємо з еталонними – отриманими за допомогою психрометричного гігрометра. В результаті порівняння значень отримана різниця 1% вологості, що в межах допустимої похибки.

Вологість склала 52%, температура 21 °С за отриманими даними визначимо положення точки В1 з влагосодержанием d1. Далі опускаємо відрізок до точки насичення = 100% (точка В2)і далі по лінії = 100% опускаємося до температури холодної сторони модуля Tх=2 °С визначаємо параметри в точці В3 дані точки показані на малюнку 15.

HD діаграма


Малюнок 15 - HD діаграма

Витрата холоду на охолодження повітря від стану В1 до стану В3 визначається з виразу:

де:
G-масова витрата повітря, кг/год;
h1, h3 - ентальпія повітря кДж/кг;
с-теплоємність повітря, (при 21 °С = 1,005) кДж/кг·°С.
q-щільність теплового потоку на її поверхні.

Кількість конденсату Wдо, кг/год, що утворюється при осушенні повітря від стану в1 до стану в3, визначаємо як:

Для роботи установки використовується кулер від системи охолодження ПК, за технічними характеристиками якого, обсяг перекачуваного повітря становить 20,56 CFM (Cubic Feet per Minute – кубічний фут в хвилину). У перекладі на об'ємний витратаV виражений в м3/хв:

Тоді масова витрата повітря складе:

де:
V-об'ємна витрата повітря, м3/год;
ρ - щільність повітря, (при 21 °С = 1,2041) кг/м3;

Кількість вологи яка сконденсувалася:

Для отримання розрахованого раніше обсягу сконденсировавшей вологи необхідно затратити:

Підсумкове споживання склало 114,1 Вт електричної енергії.

Порівняємо раніше отримані результати.

Існують норми споживання води людиною 330 літрів на добу норма споживання на 1 людину. Для подачі такого об'єму рідини (0,33 м3) необхідно затратити:

Для створення різниці температур, а значить і зниження температури на холодній стороні модуля, з гарячої сторони відводиться тепло яке можливо корисно використовувати наприклад для нагріву теплоносія-води.

визначимо скільки можливо максимально корисно використовувати тепла:

Тоді в грошовому еквіваленті отримуємо:

де ЦГкал - Ціна за споживання 1 Гкал, руб.

З використанням модуля Пельтьє значно (в 500 разів) зростають витрати на електрику, а значить необхідно знизити ці витрати збільшивши поверхню конденсації, витрата повітря через елемент, досягти максимального тепловідведення з гарячої поверхні - шляхом використання більш теплопроводящей термопасти, замінити вентилятор від ПК на більш продуктивний вентилятор (наприклад на вентилятор застосовується для роботи твердопаливних котлів).

Висновки

В результаті аналізу двох методів отримання води: традиційний-отримання води з річок, і конденсаційний метод – за допомогою установки включає в себе модуль Пельтьє, були проаналізовані обидва методи, виявлені особливості використання кожного, сильні і слабкі сторони. Розглянуто потенціал використання.... Методу з використанням модуля Пельтьє. Встановлено норми споживання води для однієї людини які склали 330 л/добу та визначено необхідні витрати електричної енергії на отримання води для двох випадків: за допомогою насосів та модуля Пельтьє. Таким чином витрати на електричну енергії для перекачування 330 л на добу склали 443,7 Вт, а для використання модуля Пельтьє витрати склали 224,125 кВт що є значним порівняно з традиційним.

Отримані результати дають можливість зрозуміти, що використання модуля Пельтьє в такому вигляді небажано, необхідно удосконалення шляхом установки більш продуктивного вентилятора, підвищення температури повітря перед конденсацією, збільшення поверхні відводить тепло, а так само поверхні на якій конденсується водяна пара.

Список використаних джерел

  1. Берлінер М.А. Вимірювання вологості. Изд. 2-е, перероб. і доп. М: «Енергія», 1973. - 400 с.
  2. Халіф а., Туревський Е.Н. Прилади для визначення вологості М: «Енергія», 1995. - 44 с.
  3. Гігрометри [Електронний ресурс]. - Режим доступу: https://bboff.ru/gigrometr ....