基于单片机的回风式空气调节系统设计.pdf

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1、厶茹B己006第七届工业仪表与自动化学术会议基于单片机的回风式空气调节系统设计菖桕砻哲礓(上海第二工业大学，上海201209)摘要：在纺织、化纤等工厂中，需要对大面积的生产车间进行空气调节，通常采用集中式空气调节系统。由于过程比较复杂，涉及的调节设备较多，空气调解系统消耗的能源也非常大。因此利用车间回风的调解方式，可提高空气的调节质量和节约能源。在说明i．d图原理的基础上，阐述了应用单片机实现自动控制的方法，即最大限度地利用回风，实现最佳控制路径，达到空气调节过程中的最佳节能效果。关键词：空气调节单片机自动控制O引言萏纺织、化纤等工厂中，需要对大面积的生产车间进行空气调节，通常

2、采用集中式空气调节系统。在这个空气调节系统中，有风机、水泵、加热、冷却设备和空气输送管道等，对输送到生产车间工作面的空气进行过滤、加热、冷却、加湿、去湿等处理。由于空气调节的过程比较复杂，涉及的调节设备也比较多，空气调节系统消耗的能源也非常大。因此，可以利用车间回风的调节方式，由单片机组成的控制器实现空气调节的自动化，提高空气调节的质量和节约能源。1回风式空气调节系统的工作原理回风式空气调节系统是指把生产车间的一部分空气与室外新鲜空气混合之后，再经过过滤、加热、冷却、加湿、去湿等处理后输送到车间，这样可以节约能源又方便调节。空气调节系统的结构框图如图1所示。在图1中，室外新鲜空

3、气与生产车间回风按比例得到的混合风，在鼓风机的作用下，与喷淋室水泵喷出的水汽接触，进行热量与水分的交换，完成对混合风的空气调节过程。1．1回风量的确定图1空气调节系统结构框图在一般的空气调节系统中，使用的回风比例应该首先满足工作人员的卫生要求。可以根据下面的公式来确定：Lw=z／(yh—yw)(1)式中：Lw表示需要的新风量，m3／11；z表示室内产生的C02，Lm；跏表示室内允许的c02浓度，“m3；yW表示室外C02浓度，L，m’。在生产车间，Lw大约为30m3／11，工人的劳动强度在轻到中等程度，每个人呼出的CO：大约为40L／Il，城市中的yw大约为0．4L，m3。为了

4、防止生产车间外部未经处理的空气渗入，影响车间内的空气参数，必须使车间保持正压，按照规定，正压应该维持在50Pa左右。在工程上，按照以上的要求和生产车间的具体情况，在夏季，回风量约占总送风量的70％左右，可以减少冷却水的消耗量，在冬季，回风量可以达到总送风量的90％左右，可以少耗大量的热能，从而达到节约能源的目的。1．2空气调节过程由于在不同的季节，室外的空气状态有很大的差异，在不同的季节需要采用不同的调节过程，可以分为室外空气总热量大于和小于车间空气的两种情况来处理。具体可以用湿空气i—d图来表示。图2所示是室外空气总热量大于车间空气的情况。在图2中，w是室外空气状态点，N为室

5、内空气状态点，L是机器露点。车间的回风N和室外的新风W按比例混合成点C状态，通过冷却、去湿处理变成L状态的空气，把具有L点状态的空气送入生产车间。在生产车间，空气通过吸湿加热的过程到达N是点，完成了回风式空气调节的过程。因此，在室外空气总热量大于车间空气的季节，空气调节的过程是以冷却、去湿为主。很显然，在这一调节过程中，C点空气的热量比W点明显低，需要冷却水的量也少得多。如果新风量Gw和总送风量G之比为m％，则有i。=fⅣ+(0．f￡)图2室外空气热量大于室内的同风式空气调节过程(2)215编E己006第七届工业仪裹与自动化学术会议那么，在空气调节过程中需要的冷量应该为Q=G(

6、‘一屯)室外空气总热量小于车间空气的季节，空气调节的过程如图3所示。在图3中，w是室外空气状态点，N为室内空气状态点，L是机器露点。车间的回风N和室外的新风w按比例混合成C状态，通过加热、加湿处理变成L状态的空气，把具有L点状态的空气送入生产车间。在生产车间，空气通过吸湿加热的过程到达N点，完成了回风式空气调节的过程。在这一调节过程中，C点空气的热量比w点明显高，需要补充的热量也少得多，同样节约了大量的能源消耗。如果新风量GⅣ和总送风量G之比为m％，则有(3)图3室外空气热量小于室内的回风式空气调节过程fc=f』旷(屯一f。)那么，在空气调节过程中需要的热量应该为Q=G(fc-

7、0)因此，在室外空气总热量小于车间空气的季节，空气调节的过程以加热、温度非常低时，就需要对室外新风进行预热后再与车间的回风混合。2单片机控制系统的设计2．1单片机硬件工作原理在喷淋室空气调节中，空气调节的设备主要有风机、风机一般由变频电机驱动，可以实现风量的无级调节，水泵一般可以用改变电动机的星．三角形的接法来调节水泵转速，实现控制混合风与水汽的交换程度。在图4中，单片机根据车间、室外、机器露点和混合风的温湿度检测情况，输出控制信号控制新鲜空气和回风的调节门，获得一个合适的新回风比例，控制电