versiunea din 3 iunie 2016 c09 7.2. baterii pentru …7.3. baterii pentru răcirea aerului din punct...

C08 Capitolul 7: Elemente componente ale instalațiilor [2F]

a ventilatorului în instalație. Pentru alegerea ventilatorului, pe lângă elementele enumerate mai sus, trebuie cunoscute caracteristicile tehnice ale ventilatoarelor ce se vor utiliza. Cunoscând aceste elemente alegerea ventilatorului constă în: a - Alegerea tipului de ventilator corespunzător cerințelor de zgomot și de gabarit impuse de instalația pe care acesta urmează să o deservească: • la instalațiile fără tubulatură - ventilator axial; • la instalațiile de ventilare generală - ventilator radial de uz general; • la instalațiile de climatizare - ventilator radial silențios. b - Alegerea poziției de montare pentru ventilatoare radiale, astfel ca traseul canalelor să fie cât mai scurt și cu piese speciale cât mai puține; c - Alegerea tipodimensiunii corespunzătoare în funcție de debit și de presiunea necesară, în conformitate cu indicațiile producătorilor, date în cataloagele de produse. Punctul de funcționare a ventilatorului se află la intersecția curbei caracteristice a rețelei R, cu curba caracteristică a ventilatorului C. La alegerea ventilatorului se are în vedere ca punctul de funcționare să se afle într-o zonă de randament maxim sau în apropierea acesteia. În situațiile reale, unul sau altul din criteriile de alegere ale ventilatorului poate fi preponderent, decizia luându-se în funcție de acesta.

5.2 C09 7.2. Baterii pentru încălzirea aerului

5.2.1 7.2.1. Baterii de încălzire cu abur și apă Bateriile pentru încălzirea aerului sunt elemente care intră în componența agregatelor de ventilare-climatizare și aerotermelor. După agentul purtător de căldură, bateriile de încălzire pot fi

• cu abur, • apă caldă sau fierbinte, • gaze de ardere sau • electrice. Dpdv constructiv, elementul încălzitor al unei baterii de încălzire funcționând cu abur, apă caldă sau fierbinte, poate fi alcătuit

• din țevi din oțel cu aripioare (circulare, pătrate, hexagonale, alte forme) • din țevi cu bandă spiralată sau • din țevi din cupru cu lamele din aluminiu (fig. 7.2.1).

128

Versiunea din 3 iunie 2016 C09 7.2. Baterii pentru încălzirea aerului

Figura 5.10 Fig. 7.2.1. Elemente încălzitoare pentru bateriile funcționând cu apă caldă, apă fierbinte

sau abur a - țeavă cu aripioare; b - țeavă cu bandă spiralată; c - așezarea elementelor de încălzire; d - țevi din cupru și lamele din aluminiu; 1 - agent încălzitor; 2 - agent încălzit (aer).

Bateriile cu țevi și aripioare (cele mai răspândite) se compun din țevi așezate pe un rând sau mai multe pe care sunt atașate aripioare. Țevile sunt legate la extremități în colectoare comune. Curentul de aer (agentul secundar) traversează țevile cu aripioare perpendicular pe axa longitudinală a acestora, iar fluidul încălzitor (agentul primar), aburul sau apa caldă, circulă prin țevi. Țevile și aripioarele sunt fie din oțel și supuse unei zincări prin imersie sau unei cositoriri electrolitice, fie din cupru și aripioare din aluminiu (lamele din aluminiu). Spațiul dintre aripioare este cuprins între 2 și 6 mm, iar grosimea lor variază între 0,2 și 0,5 mm. Bateriile de încălzire pot fi cu unul sau mai multe rânduri de țevi, în funcție de puterea termică ce trebuie atinsă (fig. 7.2.2) și se pot monta, în funcție de debitul de aer și puterea termică necesară, fie în serie, fie în paralel (fig. 7.2.3).

129


Fig. 7.2.2 a. Baterii de încălzire cu 1 rând de țevi funcționând cu apă: a1 - formând un circuit; a2 -

formând mai multe circuite. 1 - lamele din aluminiu; 2 - țevi din cupru; 3 - rigidizare (la baterii mai lungi de 900 mm).

130


Figura 5.11 Fig. 7.2.2 b. Baterii de încălzire cu 2 rânduri de țevi funcționând cu apă:

b1 - formând un circuit; b2 - formând mai multe circuite.

131


Figura 5.12 Fig. 7.2.3. Racordarea bateriilor de încălzire: a - în serie; b - în paralel cu baterii suprapuse;

c - în paralel cu baterii alăturate; 1- agent termic; 2 - aer.

5.2.1.1 Schimbul de căldură Bateriile de încălzire funcționând cu abur, apă caldă sau fierbinte sunt schimbătoare de căldură prin suprafață, cu curent încrucișat, schimbul de căldură având loc după legea:

ΦBI = U A ∆Tm (7.2.1.) (5.75)

în care: U - este coeficientul global de transfer termic [W/m2-K]; A - suprafața de schimb de căldură a bateriei [m2]; ∆Tm - diferența medie logaritmică de temperatură pentru schimbătoare cu curent încrucișat [K]. În cazul bateriilor din țevi cu aripioare (lamele), coeficientul global termic este dat de relația:

U = 1

1hi

Ae

Ai +

dλ

Ae

Ai +

1he

[W/m2-K] (7.2.2) (5.76)

cu: Ae - suprafața exterioară de schimb de căldură (țevi și aripioare) [m2]; Ai - suprafața interioară (a țevilor) [m2]; hi - coeficient de schimb superficial la interior [W/m2-K]; he - coeficient de schimb superficial la exterior [W/m2-K]; d - grosimea peretelui țevii [m]; λ - coeficientul de conductivitate termică a peretelui țevii [W/m-K]. În calculul bateriilor cu țevi cu aripioare se mai utilizează și noțiunea de randament de aripare ηa, definit prin expresia următoare:

ηa = θaer - θarip

θaer - θteava (7.2.5) (5.77)

132


Teoretic, nu este posibil de a calcula precis coeficientul k, valoarea lui depinzând de numeroși parametri, printre care gradul de turbulență a aerului, așezarea țevilor, tipul de legătură între aripioară și țeavă, numărul de rânduri de țevi, gradul de curățire etc. Alegerea unei baterii de încălzire Pentru baterii de încălzire de puteri relativ mici, alegerea se face din catalogul producătorului. Pentru baterii de puteri mari, este necesar ca fabricantul să verifice parametrii ceruți, cu ajutorul unui program informatic, pe baza datelor puse la dispoziție de proiectant. Se poate reprezenta grafic evoluția caracteristicilor unor baterii de încălzire la temperatură și debit variabile. În practică se utilizează un tip de nomogramă având în abscisă viteza aerului și în ordonată coeficientul de eficacitate:

ε = Φ/Φmax = Φ = t2" - t2"tm - t2' (7.2.8) (5.78)

în care: t2" - temperatura de intrare a aerului în baterie [°C]; t2’ - temperatura de ieșire a aerului din baterie [°C]; tm - temperatura medie a agentului primar [°C].

5.2.1.2 Controlul performanțelor bateriilor (§ 19.4.3 pg 540) - Metoda ε-NTC Sunt situații în care condițiile de funcționare a bateriilor de încălzire sunt altele decât cele pentru care ele au indicate curbele caracteristice (temperaturi diferite și/sau debite masice diferite) pentru care sunt necesare calcule de conversie în vederea verificării puterii termice a bateriei de încălzire. Există trei mărimi fundamentale adimensionale care condiționează funcționarea schimbătoarelor de căldură:

1. coeficientul de eficacitate (relația 7.2.8);

2. raportul valorilor τ = W2/ W1 = ∆t1/ ∆t2 în care: W1, W2 = c·m•

, (c - căldura specifică

[kJ/kg·K]; m•

- debitul masic de apă, abur sau aer [kg/s]);

3. coeficientul de performanță specifică a schimbătorului NTC: K = ∆t1/∆tm = kA/W1

În schimbătoarele de căldură clasice, cu curent încrucișat, cele trei mărimi sunt legate între ele prin următoarea relație:

Φ = 1τ( )1 - e-τ(1 - e-k) (7.2.10) (5.79)

reprezentată grafic în figura 7.2.9. Cunoscând două mărimi, se poate determina, cu ajutorul nomogramei, a treia mărime.

133


Figura 5.13 Fig. 7.2.9. Fascicul de curbe caracteristice bateriilor de încălzire funcționând în

contracurent

Pentru determinarea condițiilor de funcționare, altele decât cele date de fabricant, se consideră următoarele cazuri cu modificările respective:

• Temperaturile de intrare variază, debitele masice (apă și aer) rămân neschimbate. Dacă se presupune coeficientul de schimb global de căldură k drept un invariant, nu variază nici T, nici k, iar rezultatele pot fi citite direct pe diagrama din figura 7.2.9.

• Debitul masic de aer sau/și apă variază - temperaturile rămân neschimbate. În acest caz valorile T și K variază. Trebuie cunoscută evoluția coeficientului de transmisie k atunci când vitezele aerului și apei variază. Într-o primă aproximație, și pentru schimbătoare de căldură cu țevi cu aripioare, coeficientul de performanță specifică K este dat în figura 7.2.10, pentru temperaturi constante. Cunoscând valoarea K și T se determină coeficientul de eficacitate din figura 7.2.9.

• în cazul bateriilor de încălzire funcționând cu abur calculele se fac cu τ = W2/ W1 = ∆t1/ ∆t2

• Relațiile precedente rămân valabile, cu suficientă aproximație, și când temperaturile celor două debite masice variază între limite determinate ± 20 °C. Dacă diferențele sunt mai mari trebuie făcute corecții.

5.3 7.3. Baterii pentru răcirea aerului Din punct de vedere constructiv, bateriile pentru răcirea aerului sunt identice cu cele de încălzire. Dat fiind diferentele de temperatură mai mici decât în cazul încălzirii și pentru a obține efectul de răcire dorit este necesară cuplarea bateriilor de răcire sau folosirea tipurilor cu un număr mai mare de rânduri de țevi. Circulația apei este în contracurent și vitezele de circulație sunt mai mari (peste 1 m/s) decât în cazul încălzirii, de unde, și necesitatea ca pompele de circulație să aibă presiuni mai mari.

5.3.1 7.3.1. Schimbul de căldură Pentru determinarea coeficientului global de schimb de căldură trebuie considerat procesul de răcire, cu sau fără separarea apei din aer (condensarea vaporilor de apă din aerul supus răcirii). Răcirea fără separarea apei (răcirea uscată)

134

Versiunea din 3 iunie 2016 7.3. Baterii pentru răcirea aerului

Relația utilizată pentru schimbul de căldură în cazul bateriilor cu apă caldă rămâne valabilă:

Q = k·A·∆tm = L·∆h [W] (7.3.1) (5.80)

în care: k = 1

1αi

Ae

Ai +

1αe

[W/m2·K]; ∆h - variația de entalpie a aerului supus răcirii; αi - este dat

de relația 7.2.4. Viteza apei în țevi poate fi aleasă de 0,5...2 m/s, dar pe cât posibil să nu scadă sub 1 m/s, deoarece fluxul de căldură schimbat scade considerabil. Răcirea cu separarea vaporilor de apă (răcirea umedă) Separarea vaporilor de apă din aer are loc întotdeauna când temperatura superficială a aripioarelor bateriei este mai mică decât temperatura punctului de rouă a aerului care intră în baterie. În diagrama de aer umed, schimbarea de stare a aerului descrie aproximativ o dreaptă ce unește punctul de stare inițială a aerului înainte de intrarea în baterie și starea aerului saturat corespunzătoare temperaturii superficiale a bateriei presupusă constantă și egală cu temperatura apei de răcire. Evoluția stării aerului este rezultanta unui proces de amestec între aerul intrat în baterie și aerul din stratul limită de la suprafața țevilor. Cum temperatura apei și, prin urmare, temperatura superficială a țevilor variază, de la un rând la altul, evoluția stării aerului va fi o curbă cu pantă, mai mult sau mai puțin, variabilă cum este indicată în figura 7.3.1.

Figura 5.14 Fig. 7.3.1. Reprezentarea în diagrama psihrometrica, a schimbării stării aerului, la trecerea printr-o baterie de răcire, cu separarea vaporilor de apa, în funcție de numărul de rânduri. Bateria este

alimentați cu apă rece 6/11°c.

Căldura schimbată între aer și agentul de răcire ce trece prin țevile bateriei (apă rece, apă răcită, ag frig) este atât sub formă de căldură sensibilă cât și latentă. Cantitatea totală de căldură schimbată între aer și suprafața umedă a bateriei este:

135


Q ≈ Qs + Ql = αA(ta - ts) + Aσr(xa - xs) =

= αA

ta - ts +

r(xa - xs)c = αA∆ts

1 +

r(xa - xs)c∆ts = αA∆ts

∆hc∆ts = σ A∆h (7.3.3) (5.81)

în care: α - coeficient superficial de transfer termic pentru căldura sensibilă, [W/m2K]; σ = α / c - coeficient de evaporare [kg/m2s]; ta - temperatura aerului la intrarea în baterie [°C]; ts - temperatura de saturație în stratul limită de la suprafața bateriei; xa - conținutul inițial de umiditate al aerului [kg/kg]; xs - conținutul de umiditate în stratul limită [kg/kg]; c - căldura specifică masică a aerului uscat [kJ/kg-K].

În această ecuație ∆h/∆ts indică direcția procesului de schimbare a stării (unghiul de evoluție) aerului în diagrama psihrometrică. Între o răcire uscată și o răcire umedă factorul multiplicativ este ∆h/c∆ts. Singura necunoscută este temperatura ts din stratul limită, variabilă în timpul schimbului de căldură.

5.3.2 7.3.2. Curbe caracteristice ale bateriilor de răcire Calculul unei baterii de răcire a aerului constă, în general,

• fie în dimensionarea suprafeței acesteia pentru realizarea unei anumite răciri ∆t a aerului,

• fie determinarea unei anumite răciri ∆t cu o baterie având suprafața de răcire dată. Cele două probleme sunt relativ ușor de rezolvat cu ajutorul curbelor caracteristice. Cazul răcirii uscate Când schimbul este numai de căldură sensibilă, este de preferat să se utilizeze, ca și în cazul bateriilor de încălzire, coeficientul de eficacitate Φ definit de relația:

Φ = t2" - t2"tm - t2' =

∆tν = 1 - e-kA/vρc (7.3.4) (5.82)

în care: v - viteza aerului [m/s]; A - suprafața exterioară specifică a bateriei [m2/m2]; t'2 - temperatura de intrare a aerului în baterie [°C]; t"2 - temperatura de ieșire a aerului din baterie [°C]; ∆t = t"2 - t'2 - răcirea aerului în baterie [K]; k - coeficientul global de schimb de căldură [W/m2K]; ρ - densitatea aerului [kg/m3]; c - căldura specifică masică a aerului [kJ/kgK]. Pentru fiecare tip de baterie de răcire (tipul cu țevi cu aripioare) se poate construi o diagramă asemănătoare celei din figura 7.2.8, utilizabilă atât pentru încălzirea cât și pentru răcirea aerului.

136

Versiunea din 3 iunie 2016 7.3. Baterii pentru răcirea aerului

Cazul răcirii umede

Figura 5.15 Fig. 7.3.2. Schimbarea teoretică de stare a aerului, supus răcirii și uscării, la trecerea

printr-o baterie de răcire cu 6 rânduri de țevi .

Pentru determinarea coeficientului de eficacitate al răcirii Φ se procedează, inițial, ca în cazul răcirii uscate. Apoi se determină coeficientul de eficacitate al uscării Φx. Pentru aceasta se presupune că amestecul dintre aerul ce intră în baterie și aerul din stratul limită

137


de la suprafața bateriei decurge similar modificării temperaturii și umidității. Conform notațiilor din figura 7.3.1 se definește Φx cu relația:

Φx = x1 - x2

x1 - x0 (7.3.5) (5.83)

unde: x1 - conținutul de umiditate al aerului la intrarea în baterie; x2 - conținutul de umiditate al aerului la ieșirea din baterie; x0 - conținutul de umiditate al aerului în stratul limită de la suprafața bateriei. Cu o eroare foarte mică, se consideră, pentru bateriile de răcire utilizate frecvent în tehnica răcirii aerului, un randament al aripării ηa = 0,85; cu alte cuvinte, xe este determinat pentru o temperatură superioară cu 0,15 față de temperatura medie a apei. În acest fel se poate determina ușor starea aerului la ieșirea din baterie. În cazul răcirii umede, datorită condensării vaporilor de apă pe suprafața de răcire a bateriei (între aripioarele bateriei), secțiunea de trecere a aerului se micșorează, iar viteza de circulație a aerului crește, deci pierderile de sarcină pe partea aerului vor fi mai mari decât în cazul răcirii uscate.

5.4 7.4. Filtre de aer

5.4.1 7.4.1. Probleme generale Filtrele de aer sunt elemente ale instalațiilor de ventilare/climatizare având funcția de reținere a impurităților solide sau gazoase conținute în aerul atmosferic și recirculat, înaintea introducerii acestuia în încăperile supuse ventilării sau climatizării. Aceste impurități sunt formate din particule de origine minerală, vegetală sau animală cu dimensiuni cuprinse între 0,001 și 500 µm. Captarea particulelor solide sau lichide se poate face cu diferite metode fizice, iar particulele gazoase prin procedee chimice și/sau fizice. Concentrația în particule a aerului atmosferic nepoluat se situează între 0,05 și 3,0 mg/m3. Puterea de reținere a particulelor de către un filtru este bazată pe diferite efecte fizice din care, mai importante sunt cele de difuzie, inerție, intercepție sau reținere directă. Cele trei efecte pot fi rezumate pe o diagramă de unde apare eficacitatea calitativă a mecanismului de reținere ca și efectul rezultant (fig. 7.4.1). De aici rezultă că particulele cel mai greu de reținut sunt cele cu diametrul de 0,23 µm (pentru diametrul fibrelor de 0,3 µm și viteza aerului prin materialul filtrant de 2 cm/s).

Figura 5.16 Fig. 7.4.1. Influența diferitelor mecanisme de reținere asupra puterii de reținere globală: 1 -

efect rezultant; 2 - efect de interceptare directă; 3 - efect de difuzie; 4 - efect de inerție și cernere.

138

Versiunea din 3 iunie 2016 7.4. Filtre de aer

Eficacitatea mecanismului de reținere este în funcție de:

• diametrul fibrei, • dimensiunea particulelor, • viteza de mișcare și • repartiția particulelor în amonte de materialul filtrant.

Reținerea este determinată de raportul: masa particulelor reținute / masa particulelor incidente. Măsurarea se efectuează plecând de la concentrația prafului în amonte de filtru și cea după filtru. Se poate defini gradul de reținere (pentru praf de testare) sau eficiența (pentru praf atmosferic):

ε = yam - yav

yam 100 [%] (7.4.1) (5.84)

în care: yam - concentrația particulelor din aer în amonte de filtru [mg/m3]; yav - concentrația particulelor din aer în aval de filtru [mg/m3]. Această mărime ce caracterizează un filtru este, în general, variabilă și crește odată cu creșterea gradului de colmatare a filtrului (cu excepția filtrelor electrice). Se poate defini permeabilitatea filtrului prin relația:

P = 1 - ε (7.4.2) (5.85)

5.4.2 7.4.2. Mărimi caracteristice ale filtrelor În documentele EUROVENT 4/5 și a EN 779, parametrii luați în considerare pentru caracterizarea eficacității unui filtru grosier sau fin sunt: debitul de aer, pierderea de sarcină inițială și finală, gradul mediu de reținere, eficacitatea medie la praful atmosferic. Filtrele se clasifică în 9 clase, conform tabelului 7.4.1.

Tabelul 7.4.1. Clase de filtre (EUROVENT 4/5)

Gradul de reținere și eficacitatea sunt mărimi care depind, aproape exclusiv, de mediul filtrant, pe când capacitatea de înmagazinare este influențată nu numai de mediul filtrant dar și de suprafața de filtrare. Pierderea de sarcină a unui filtru, pentru un debit dat, este în funcție de

• suprafața de filtrare, de • dispunerea geometrică a materialului filtrant și de • cantitatea de praf reținută și acumulată în filtru.

5.4.3 7.4.4. Tipuri constructive de filtre de aer Se poate face o clasificare a filtrelor de aer având în vedere câteva criterii, astfel după:

Filtre de clasă (EUROVENT 4/5)

Filtre de clasă EN779

Grad de reținere la praf sintetic [%]

Eficacitatea medie Em pentru praf atmosferic [%]

EU 1 G1 η<65 Em<10 EU 2 G2 65≤η<80 10≤Em<20 EU 3 G3 80≤η<90 20≤Em<35 EU 4 G4 90≤η<92 35≤Em<40 EU 5 F5 92≤η<95 40≤Em<60 EU 6 F6 95≤η<98 60≤Em<80 EU 7 F7 98≤η|<99,3 80≤Em<90 EU 8 F8 99,3≤η<99,5 90≤Em<95 EU 9 F9 99,5≤η<100 95≤Em

139


a - materialul filtrant, se deosebesc filtre: metalice; din țesătură; cu cărbune activ; cu baie de ulei; cu fibre elastice; b - modul și locul de amplasare, filtrele sunt: verticale/orizontale; de canal; de perete; de plafon; c - tipul de utilizare, filtrele sunt: de unică folosință; permanente (care se pot curăți); d - mărimea particulelor filtrate (dp - diametrul particulei), filtrele sunt:

• grosiere 100 µm < dp • normale 6 µm < dp < 100 µm • fine 1 µm < dp < 10 µm • foarte fine 0,1 µm < dp < 1µm • absolute dp < 0,1...0,5 µm

e - modul de funcționare filtrele sunt: statice, cu derulare, electrice, automate; f - tipul constructiv, filtrele sunt: înclinate, cu tambur, cu derulare automată, cu saci.

5.4.3.1 Filtre metalice Sunt de tipul cu celule sau cu plăci, realizate în întregime din metal. Mediul filtrant este realizat cu lână din oțel, împâslitură de fire metalice sau plăci metalice perforate și fixate într-un cadru metalic. Pentru a fi montate, una sau mai multe celule în paralel, în funcție de necesitățile instalației, celulele sunt umectate cu un ulei special, pentru mărirea eficacității. Curățirea filtrului se face prin imersarea celulelor într-o baie caldă cu soluție de sodă caustică (15 %) sau detergenți. Inconvenientul filtrelor metalice îl reprezintă curățirea lor care este o operație dificilă în sensul că nu se realizează o curățire completă. Sunt folosite rar în prezent.

5.4.3.2 Filtre cu fibre Mediul filtrant, la acest tip de filtru, îl constituie țesăturile din fibre din sticlă, fibre sintetice, fibre naturale etc. Se prezintă sub formă de celule plane, mediul filtrant având o grosime de aproximativ 20...50 mm, plasat în interiorul unei rame sau între plăci perforate. La unele modele, materialul filtrant este pliat în zigzag pentru mărirea suprafeței de filtrare. Tipul de filtru cu fibre, mai răspândit, este cel cu saci (buzunare) unde materialul filtrant este asamblat sub formă de săculeți (trei dimensiuni) așezați pe rame, cu dispozitive pentru ca aerul să nu gonfleze excesiv sacul și riscurile de rupere să fie înlăturate (fig. 7.4.2). Raportul dintre suprafața de filtrare și suprafața frontală este cuprins între 20 și 25. Viteza aerului în filtru este de aproximativ 2,5 m/s, raportată la suprafața frontală și de aproximativ 0,1...0,02 m/s raportată la suprafața filtrantă. În general, filtrele cu saci nu sunt regenerabile, iar durata lor de funcționare este mai mare pentru că sunt protejate cu prefiltre.

140

Versiunea din 3 iunie 2016 7.4. Filtre de aer

Există anumite filtre cu fibre al căror material filtrant este format din fibre sintetice speciale, rigide, montate pe un cadru obișnuit, principalul lor avantaj fiind că se pot spăla ușor cu apă. Printre filtrele cu fibre, un loc important îl ocupă filtrele foarte fine. Mediul filtrant este format dintr-o împâslitură de fibre foarte fine din sticlă, materiale sintetice, celuloză, metal sau fibre minerale și pliate în zigzag într-un cadru, distanța dintre pliuri fiind asigurată de niște distanțiere. Acest tip de filtre constituie ultima treaptă de filtre pentru instalațiile ce necesită un mare grad de reținere. Ele sunt întotdeauna utilizate în laboratoare, săli de operație în spitale, încăperi din diferite sectoare industriale (electronică, farmacie), în instalații de ventilare pentru centrale nucleare.

Figura 5.17 Fig 7.4.6 Filtre mecanice:

a - filtru cu material uscat; b - filtru cu material uscat în V; c - filtru autocurățitor 1 - tambur superior; 2 - tambur inferior; 3 - carcasă metalică; 4 - reductor; 5 - motor electric; 6 -

manometru diferențial; 7 - material filtrant uscat; 8 - roți pentru lanț; 9 - lanț Gall; 10 - celule din tablă expandată;11 - dispozitiv pentru dirijarea celulelor; 12 - baie de ulei; 13 - mecanism pentru scoaterea

nămolului; 14 - manetă de antrenare; 15 - apărătoare;

Pierderea de sarcină inițială este de aproximativ 250 Pa și crește odată cu gradul de colmatare atingând lent pierderea de sarcină maximă admisibilă de circa 1000...1500 Pa.

5.4.3.3 Filtre absolute Sunt de foarte mare eficiență, capabile să rețină particule în suspensie cu dimensiuni mai mici de 0,5 µm, în particular bacterii, virusuri, aerosoli etc., și se utilizează acolo unde filtrele foarte fine nu sunt suficiente.

Mediul filtrant îl constituie împâsliturile din fibre de sticlă, de celuloză, hârtie sau amestecuri din acestea, montate în cadre rigide.

Raportul suprafețelor depășește 1: 50, viteza frontală este de 1,5 m/s, iar în mediul filtrant de aproximativ 2...2,5 cm/s. Aceste filtre nu sunt regenerabile (fig. 7.4.3). Sunt utilizate în instalații aferente unor încăperi industriale (camere albe), laboratoare, blocuri operatorii, centrale nucleare, săli de izotopi, industria farmaceutică, precedate de prefiltre pentru reținerea particulelor grosiere și fine. Pierderea de sarcină inițială este de aproximativ 200...250 Pa crescând lent până la 1000...1500 Pa.

141


5.4.3.4 Filtre cu cărbune activ (fig. 7.4.4) Sunt utilizate pentru asigurarea eliminării prin adsorbție a impurităților din aer sub formă de gaze sau vapori. Printre aceste impurități se menționează mirosurile provenind de la bucătării, toalete, săli de reuniuni, gaze și vapori din anumite procese industriale ca și gaze radioactive. Eficacitatea unui astfel de filtru este în funcție de natura impurităților dar și de procesul de adsorbție fizică și/sau chimică.

Pentru a putea fi utilizat în instalații de ventilare, cărbunele activ se comercializează sub formă de celule sau cartușe.

Capacitatea de adsorbție poate fi definită prin relația:

ηA =MA

MA + MC 100 [%] (7.4.3) (5.86)

în care: MA - masa substanței adsorbite; MC - masa de cărbune activ. Capacitatea de înmagazinare se definește prin cantitatea de impurități (gaze, vapori, aerosoli) [kg] reținută de 1 kg cărbune activ, de un anumit sortiment, la trecerea unui curent de aer încărcat cu acel gaz. Valori orientative pentru capacitatea de înmagazinare posibilă a cărbunelui activ sunt, pentru unele gaze, indicate în tabelul 7.4.2. Temperatura maximă a aerului ce trece prin masa de cărbune activ este de 35…40 °C.

Viteza de trecere a aerului prin stratul de cărbune activ este: v = 2v0/ε în care: v0 - viteza aerului raportată la secțiunea frontală a filtrului cu cărbune activ [m/s]; se recomandă să fie cuprinsă între 1 și 3 m/s; ε - coeficientul de porozitate (pentru cărbune activ, ε = 0,4).

Durata de contact între aer și cărbune activ τ este în funcție de grosimea stratului de cărbune activ și se determină cu relația:

τ = δ/v [s] (7.4.5) (5.87)

unde: δ - grosimea stratului de cărbune activ [m]; v - viteza curentului de aer în strat [m/s].

În funcție de situațiile de exploatare, durata de contact nu poate fi mai mică de 0,08...0,1 s. În toate cazurile de utilizare a cărbunelui activ ca mediu filtrant, acesta este precedat de prefiltre pentru reținerea particulelor grosiere și fine (fig. 7.4.7).

Figura 1.18 Fig. 7.4.4. Filtru cu cărbune

activ: 1 - ștuț de racord; 2 - carcasă exterioară; 3 -

prefiltru din hârtie; 4 - cărbune activ; 5 - carcasă perforată.

142

Versiunea din 3 iunie 2016 C10 7.6. Camere de pulverizare

5.4.3.5 Filtre mecanice (fig. 7.4.6)

Figura 5.19 Fig. 7.4.6. Filtre mecanice:

a - filtru cu material uscat; b - filtru cu material uscat tn V; c - filtru autocurățitor; 1 - tambur superior; 2 - tambur inferior; 3 - carcasă metalică; 4 - reductor; 5 - motor electric; 6 -

manometru diferențial; 7 - material filtr. int uscat; 8 - roti pentru lanț; 9 - lanț Gall; 10 - celule din tablă expandată; 11 - dispozitiv pentru dirijarea celulelor; 12 - baie de ulei; 13 - mecanism pentru scoaterea

nămolului; 14 - manetă de antrenare; 15 - apărătoare.

5.4.3.5.1 Filtru mecanic de aer cu material filtrant uscat (fig. 7.4.6a) Filtrarea se realizează prin reținerea prafului din aer în porii materialului filtrant. Se execută în două variante de bază: cu acționare prin motor electric sau antrenat (primește mișcarea de la un filtru cu acționare).

5.4.3.5.2 Filtru mecanic autocurățitor (fig. 7.4.6 c) Filtrarea se produce la trecerea aerului prin celulele filtrante prin reținerea particulelor de praf în interstițiile materialului filtrant umezit cu ulei. Celulele filtrante se deplasează în jos, în zona de filtrare din fața filtrului, timp în care se reține cea mai mare parte a prafului conținut în aerul care se filtrează, după care urcă pe ramura ascendentă, când se mai reține o parte din praful care trece de prima filtrare, intrând în bazinul de ulei, unde materialul filtrant se curăță și se umezește. Pentru mărirea suprafeței de filtrare se pot cupla mai multe filtre între ele, unul cu acționare iar restul cuplate cu primul.

5.5 C10 7.6. Camere de pulverizare

5.5.1 7.6.1. Probleme generale Camerele de pulverizare sunt schimbătoare de căldură în care aerul supus tratării este pus în contact direct cu apa și unde are un loc un schimb de căldură și masă. Apa de tratare este introdusă în camere prin pulverizare mecanică sau pneumatică; în camere pot avea loc diverse procese de tratare a aerului (§ 4.2). Camerele de tratare cu apă se clasifică în două categorii:

• cu corpuri de umplutură în interiorul cărora se găsește un strat cu material de umplutură cu suprafața de schimb de căldură mare (inele Raschig, șei Berl, inele Pall, mici cilindri din material plastic etc.) pe care apa de tratare se scurge realizând o peliculă cu care aerul schimbă căldură și masă. Viteza aerului în aceste camere este de 0,6...1,2 m/s și consumul specific de apă este redus. Camerele au însă suprafețe mari și necesită spații mari pentru amplasare, motiv pentru care sunt puțin utilizate.

143

versiunea din 3 iunie 2016 c09 7.2. baterii pentru …7.3. baterii pentru răcirea aerului din punct...

Documents