Зміст
Введення
1 Вибір розрахункових параметрів зовнішнього і внутрішнього повітря
1.1 Розрахункові параметри зовнішнього повітря
1.2 Розрахункові параметри внутрішнього повітря
2 Складання теплових і вологісних балансів приміщення
2.1 Розрахунок теплопоступленій
2.1.1 Розрахунок теплопоступленій від людей
2.1.2 Розрахунок теплопоступленій від штучного освітлення
2.1.3 Розрахунок теплопоступленій через зовнішні світлові прорізи
і покриття за рахунок сонячної радіації
2.1.4 Розрахунок теплопоступленій через зовнішні огородження
2.1.5 Розрахунок теплопоступленій через засклені прорізи за рахунок
різниці температур зовнішнього і внутрішнього повітря
2.2 Розрахунок вологовиділення
2.3 Визначення кутового коефіцієнта променя процесу в приміщенні
3 Розрахунок системи кондиціонування повітря
3.1 Вибір та обгрунтування типу систем кондиціонування повітря
3.2 Вибір схем розподілу повітря. Визначення допустимої і
робочої різниці температур
3.3 Визначення продуктивності систем кондиціонування повітря
3.4 Визначення кількості зовнішнього повітря
3.5 Побудова схеми процесів кондиціонування повітря
на Jd-діаграмі
3.5.1 Побудова схеми процесів кондиціонування повітря для
теплого періоду року
3.5.2Построеніе схеми процесів кондиціонування повітря для
холодного періоду року
3.6 Визначення потреби теплоти і холоду в системах
кондиціонування повітря
3.7 Вибір марки кондиціонера і його компонування
3.8 Розрахунки та підбір елементів кондиціонера
3.8.1 Розрахунок камери зрошення
3.8.2 Розрахунок повітронагрівачів
3.8.3 Підбір повітряних фільтрів
3.8.4 Розрахунок аеродинамічного опору систем кондиціонування
повітря
3.9 Підбір вентилятора системи кондиціонування повітря
3.10 Підбір насоса для камери зрошення
3.11 Розрахунок і підбір основного устаткування системи холодопостачання
4 УНІРС - Розрахунок ВКВ на ЕОМ
Список використаних джерел
Додаток А - Jd-діаграма. Теплий період року
Додаток Б-Jd-діаграма. Холодний період року
Додаток Г - Схема холодопостачання
Додаток Д - Специфікація
Додаток Е - План на позначці - 2.000
ВСТУП
Кондиціювання повітря - це автоматизоване підтримка в закритих приміщеннях всіх або окремих параметрів повітря (температура, відносна вологість, чистота і швидкість руху повітря) з метою забезпечення оптимальних умов найбільш сприятливих для самопочуття людей, ведення технологічного процесу, забезпечення схоронності цінностей культури.
Кондиціювання підрозділяється на три класи:
1. Для забезпечення метеорологічних умов, необхідних для технологічного процесу при допускаються відхилення за межами розрахункових параметрів зовнішнього повітря. У середньому 100 годин на рік при цілодобовій роботі або 70 годин на рік при однозмінній роботі в денний час.
2. Для забезпечення оптимальних, санітарних та технологічних норм при допускаються відхилення в середньому 250 годин на рік при цілодобовій роботі або 125 годин на рік при однозмінній роботі в денний час.
3. Для забезпечення допустимих параметрів, якщо вони не можуть бути забезпечені вентиляцією, в середньому 450 годин на рік при цілодобовій роботі або 315 годин на рік при однозмінній роботі в денний час.
Нормативними документами встановлено оптимальні і допустимі параметри повітря.
Оптимальні параметри повітря забезпечують збереження нормативного та функціонального теплового стану організму, відчуття теплового комфорту і передумови для високого рівня працездатності.
Допустимі параметри повітря - це таке їх поєднання, при якому не виникає ушкоджень або порушення стану здоров'я, але може спостерігатися дискомфортні тепловідчуття, погіршення самопочуття і зниження працездатності.
Допустимі умови, як правило, застосовують у будівлях, обладнаних лише системою вентиляції.
Оптимальні умови забезпечують регульовані системи кондиціонування (ВКВ). Таким чином ВКВ застосовують для створення і підтримки оптимальних умов і чистоти повітря в приміщеннях цілий рік.
Метою виконання даної курсової роботи є закріплення теоретичних знань та набуття практичних навичок розрахунку, а також проектування систем кондиціонування повітря (ВКВ).
У цій роботі кондиціонує - це зал для глядачів міського клубу на 500 місць у місті Одеса. Висота цього приміщення - 6,3 м, площа підлоги -289 м 2, площа горищного покриття -289 м 2, об'єм приміщення - 1820,7 м 3.
1 ВИБІР РОЗРАХУНКОВИХ ПАРАМЕТРІВ ЗОВНІШНЬОГО І ВНУТРІШНЬОГО ПОВІТРЯ
Розрахункові параметри зовнішнього повітря.
Розрахункові параметри зовнішнього повітря вибирають в залежності від географічного розташування об'єкта.
Таблиця 1 - Розрахункові параметри зовнішнього повітря.
Розрахункові параметри внутрішнього повітря.
Розрахункові параметри внутрішнього повітря вибирають в залежності від призначення приміщення і пори року.
Таблиця 2 - Розрахункові параметри внутрішнього повітря.
2 СКЛАДАННЯ ТЕПЛОВИХ І вологісний баланс ПРИМІЩЕННЯ
Метою складання теплових і вологісних балансів приміщення є визначення тепло-і влагоізбитков в приміщенні, а також кутового коефіцієнта променя процесу, який використовують при графоаналітичний метод розрахунку ВКВ.
Баланси тепла і вологи складають окремо для теплого і холодного періодів року.
Джерелами тепловиділень в приміщенні можуть бути люди, штучне освітлення, сонячна радіація, їжа, обладнання, а також теплопоступленія через внутрішні і зовнішні огородження або через засклені прорізи за рахунок різниці температур зовнішнього і внутрішнього повітря.
2.1 Розрахунок теплопоступленій
2.1.1 Розрахунок теплопоступленій від людей
Тепловиділення в приміщенні від людей Q підлогу, Вт, визначають за формулою
Q підлогу = q підлогу · n, (1)
де q підлога - кількість повного тепла, що виділяється однією людиною, Вт;
n - число людей, чол.
Q яв = q яв · n, (2)
де q яв - кількість явного тепла, що виділяється однією людиною, Вт;
n - число людей, чол.
- Для холодного періоду
Q підлогу = 120.285 = 34200 Вт
Q яв = 90.285 = 25650 Вт
- Для теплого періоду
Q підлогу = 80.285 = 22800 Вт
Q яв = 78.285 = 22230 Вт
2.1.2 Розрахунок теплопоступленій від штучного освітлення
Теплопоступленія від штучного освітлення Q осв, Вт, визначають за формулою
Q осв = q осв · Е · F, (3)
де Е - освітленість, лк;
F - площа підлоги приміщення, м 2;
q осв - питомі тепловиділення, Вт / (м 2 · лк).
Q осв = 0,067 · 400.289 = 7745,2 Вт
2.1.3 Розрахунок теплопоступленій за рахунок сонячної радіації
Сонячна радіація Q р = 9400 Вт
2.1.4 Розрахунок теплопоступленій через зовнішні огородження
Теплопоступленія через зовнішні огородження, Вт, визначають за формулою
Q огр = k ст · F ст (t н - t у) + k пок · F пок (t н - t в), (4)
де k i - коефіцієнт теплопередачі через огородження, Вт / (м 2 · К);
F i - площа поверхні огородження, м 2;
t н, t в - температура зовнішнього і внутрішнього повітря відповідно, ° С.
Q огр = 0,26 · 289 (26,6-22) = 345,6 Вт
2.1.5 Розрахунок теплопоступленій через засклені прорізи
Розрахунок теплопоступленій в приміщення через засклені прорізи за рахунок різниці температур зовнішнього і внутрішнього повітря визначають за формулою
Q о.п. = [(t н - t в) / R o] F заг, (5)
де R o - термічний опір засклених прорізів, (м 2 · К) / Вт, що визначається за формулою
R o = 1 / k вікна (6)
F заг - загальна площа засклених прорізів, м 2.
Q О.П = 0 Вт, так як немає засклених прорізів.
Таблиця 3 - Тепловий баланс приміщення в різні періоди року
2.2 Розрахунок вологовиділення
Надходження вологи в приміщення відбувається від випарів з поверхні шкіри людей і від їх дихання, з вільної поверхні рідини, з вологих поверхонь матеріалів і виробів, а також у результаті сушіння матеріалів, хімічних реакцій, роботи технологічного обладнання.
Вологовиділення від людей W л, кг / год, в залежності від їх стану (спокій, вид виконуваної ними роботи) і температури навколишнього повітря визначають за формулою
W л = w л · n · 10 -3, (7)
де w л - вологовиділення однією людиною, м / год;
n - число людей, чол.
W л хол = 40.285.10 -3 = 11,4 кг / год
W л тепл = 44.285.10 -3 = 12,54 кг / год
2.3 Визначення кутового коефіцієнта променя процесу в приміщенні
На підставі розрахунку тепловологових балансів визначають кутовий коефіцієнт променя процесу в приміщенні для теплого ε т і холодного ε х періодів року, кДж / кг
ε т = (ΣQ т · 3,6) / W т, (8)
ε х = (ΣQ х · 3,6) / W х. (9)
Чисельні величини ε т і ε х характеризують тангенс кута нахилу променя процесу в приміщенні.
ε т = (40290,8 · 3,6) / 12,54 = 11567
ε х = (41945,2 · 3,6) / 11,4 = 13246
3 РОЗРАХУНОК СИСТЕМИ КОНДИЦІОНУВАННЯ ПОВІТРЯ
3.1 Вибір та обгрунтування типу систем кондиціонування повітря
Вибір та обгрунтування типу ВКВ здійснюють на основі аналізу умов функціонування кондиціонує об'єкта, зазначених у завданні на проектування.
Виходячи з кількості приміщень, передбачають одно-або багатозональні системи кондиціонування повітря, а потім проводять оцінку можливості їх застосування з рециркуляцією відпрацьованого повітря, яка дозволяє зменшити витрату тепла і холоду.
ВКВ з першої та другої рециркуляцією зазвичай використовують для приміщень, не вимагають високої точності регулювання температури і відносної вологості.
Прийняття остаточного рішення щодо вибору принципової схеми обробки повітря проводять після визначення продуктивності ВКВ і витрати зовнішнього повітря.
3.2 Вибір схем розподілу повітря. Визначення допустимої і робочої різниці температур.
За гігієнічним показникам і рівномірності розподілу параметрів у робочій зоні для більшості приміщень, що кондиціонують найбільш прийнятною є подача припливного повітря з нахилом в робочу зону на рівні 4 ... 6 м, та з видаленням загальнообмінної витяжки в верхньої зони.
1. Визначаємо допустимий перепад температур
Δt доп = 2 ° С.
2. Визначаємо температуру припливного повітря
t п = t в - Δt доп (10)
t п теп = 22 - 2 = 20 ° С,
t п хол = 20 - 2 = 18 ° С.
3. Визначаємо температуру минає повітря
t в = t в + grad t (H - h), (11)
де grad t - градієнт температури по висоті приміщення вище робочої зони, ° С;
H - висота приміщення, м;
h - висота робочої зони, м.
Градієнт температури по висоті приміщення визначають залежно від питомих надлишків явного тепла в приміщенні q я, Вт
q я = ΣQ / V пом = (ΣQ п-Q п + Q я) / V пом (12)
q я тепл = (40290,8 - 22800 + 22230) / 1820,7 = 21,8 Вт
grad t = 1,2;
q я хол = (41945,2 - 34200 + 25650) / 1820,7 = 18,3 Вт
grad t = 0,3.
t у тепл = 22 + 1,2 (6,3 - 1,5) = 27,76 ° С;
t у хол = 20 + 0,3 (6,3 - 1,5) = 21,44 ° С.
4. Визначаємо робочу різниця температур
Δt р = t у - t п (13)
Δt р тепл = 27,76 - 20 = 7,76 ° С;
Δt р хол = 21,44 - 18 = 3,44 ° С.
3.3 Визначення продуктивності систем кондиціонування повітря
Для систем кондиціонування повітря розрізняють повну продуктивність G, що враховує втрату повітря на витік в мережах припливних повітропроводів, кг / год, і корисну продуктивність G п, використовувану в кондиціонованих приміщеннях, кг / ч.
Корисну продуктивність ВКВ визначаємо за формулою
G п = ΣQ т / [(J у - J п) · 0,278], (14)
де ΣQ т - сумарні теплонадлишки в приміщенні в теплий період року, Вт;
J у, J п - питома ентальпія минає і припливного повітря в теплий період року, кДж / кг.
G п = 40290,8 / [(51 - 40)) · 0,278] = 13176кг / ч.
Повну продуктивність обчислюємо за формулою
G = К п · G п, (15)
де К п - коефіцієнт, що враховує величину втрат у повітроводах.
G = 1,1 · 13 176 = 14493,6 кг / ч.
Об'ємну продуктивність систем кондиціонування повітря L, м 3 / год, знаходимо за формулою
L = G / ρ, (16)
де ρ - щільність припливного повітря, кг / м 3
ρ = 353 / (273 + t п) (17)
ρ = 353 / (273 +20) = 1,2 кг / м 3;
L = 14493,6 / 1,2 = 12078 м 3 / ч.
3.4 Визначення кількості зовнішнього повітря
Кількість зовнішнього повітря, що використовується у ВКВ, впливає на витрати тепла і холоду при тепловологісної обробці, а також на витрату електроенергії на очищення від пилу. У зв'язку з цим завжди слід прагнути до можливого зменшення його кількості.
Мінімально допустима кількість зовнішнього повітря в системах кондиціонування повітря визначають, виходячи з вимог:
- Забезпечення необхідної санітарної норми подачі повітря на одну людину, м 3 / год
L н = l · n, (18)
де l - нормований витрата зовнішнього повітря, що подається на одну людину, м 3 / год;
n - число людей в приміщенні, чол.
L н = 25.285 = 7125 м 3 / год;
- Компенсації місцевої витяжки і створення в приміщенні надлишкового тиску
L н = L мо + V пом · К, (19)
де L мо - обсяг місцевої витяжки, м 3 / год;
V пом - об'єм приміщення, м 3;
К-кратність повітрообміну.
L н = 0 + 1820,7 · 2 = 3641,4 м 3 / ч.
Вибираємо більшого значення з L н і L н і приймаємо для подальших розрахунків L н = 7125 м 3 / ч.
Визначаємо витрату зовнішнього повітря за формулою
G н = L н · ρ н, (20)
гдеρ н - щільність зовнішнього повітря, кг / м 3.
G н = 7125.1, 18 = 8407,5 кг / ч.
Перевіряємо ВКВ на рециркуляцію:
1.G> G н
14493,6 кг / год> 8407,5 кг / год, умова виконується.
2. J у <J н
51 кДж / кг <60 кДж / кг, умова виконується.
3. У повітрі не повинні міститися токсичні речовини.
Примітка: всі умови виконуються, тому застосовуємо схему ВКВ з рециркуляцією.
Прийнятий витрата зовнішнього L н повинен становити не менше 10% від загальної кількості припливного повітря, тобто повинна виконуватися умова
G н ≥ 0,1 G
8407,5 кг / год ≥ 0,1 · 14493,6
8407,5 кг / год ≥ 1449,36 кг / год, умова виконується.
3.5 Побудова схеми процесів кондиціонування повітря на J - d діаграмі
3.5.1 Побудова схеми процесів кондиціонування повітря для теплого періоду року
Схема процесів кондиціонування повітря на Jd діаграмі для теплого періоду року наведена в додатку А.
Розглянемо порядок побудови схеми ВКВ з першої рециркуляцією.
а) знаходження на Jd діаграмі положення точок Н і В, що характеризують стан зовнішнього та внутрішнього повітря, за параметрами, які наведені у таблицях 1 і 2;
б) проведення через т. У променя процесу з урахуванням величини кутового коеффіціентаε т;
в) визначення положення інших точок:
- Т. П (тобто стан припливного повітря), яка лежить на перетині ізотерми t п з променем процесу;
- Т. П (тобто стан припливного повітря на виході з другого воздухонагревателя ВН2), для чого від т. П вертикально вниз відкладають відрізок в 1 ° С (відрізок ПП характеризує нагрів припливного повітря в повітроводах і вентиляторі);
- Т. Про (тобто стан повітря на виході з зрошувальної камери), для чого від т. П вниз по лінії d = const проводять лінію до перетину з відрізком φ = 90% (відрізок ВП характеризує нагрівання повітря в другому повітронагрівачі ВН2 );
Введення
1 Вибір розрахункових параметрів зовнішнього і внутрішнього повітря
1.1 Розрахункові параметри зовнішнього повітря
1.2 Розрахункові параметри внутрішнього повітря
2 Складання теплових і вологісних балансів приміщення
2.1 Розрахунок теплопоступленій
2.1.1 Розрахунок теплопоступленій від людей
2.1.2 Розрахунок теплопоступленій від штучного освітлення
2.1.3 Розрахунок теплопоступленій через зовнішні світлові прорізи
і покриття за рахунок сонячної радіації
2.1.4 Розрахунок теплопоступленій через зовнішні огородження
2.1.5 Розрахунок теплопоступленій через засклені прорізи за рахунок
різниці температур зовнішнього і внутрішнього повітря
2.2 Розрахунок вологовиділення
2.3 Визначення кутового коефіцієнта променя процесу в приміщенні
3 Розрахунок системи кондиціонування повітря
3.1 Вибір та обгрунтування типу систем кондиціонування повітря
3.2 Вибір схем розподілу повітря. Визначення допустимої і
робочої різниці температур
3.3 Визначення продуктивності систем кондиціонування повітря
3.4 Визначення кількості зовнішнього повітря
3.5 Побудова схеми процесів кондиціонування повітря
на Jd-діаграмі
3.5.1 Побудова схеми процесів кондиціонування повітря для
теплого періоду року
3.5.2Построеніе схеми процесів кондиціонування повітря для
холодного періоду року
3.6 Визначення потреби теплоти і холоду в системах
кондиціонування повітря
3.7 Вибір марки кондиціонера і його компонування
3.8 Розрахунки та підбір елементів кондиціонера
3.8.1 Розрахунок камери зрошення
3.8.2 Розрахунок повітронагрівачів
3.8.3 Підбір повітряних фільтрів
3.8.4 Розрахунок аеродинамічного опору систем кондиціонування
повітря
3.9 Підбір вентилятора системи кондиціонування повітря
3.10 Підбір насоса для камери зрошення
3.11 Розрахунок і підбір основного устаткування системи холодопостачання
4 УНІРС - Розрахунок ВКВ на ЕОМ
Список використаних джерел
Додаток А - Jd-діаграма. Теплий період року
Додаток Б-Jd-діаграма. Холодний період року
Додаток Г - Схема холодопостачання
Додаток Д - Специфікація
Додаток Е - План на позначці - 2.000
ВСТУП
Кондиціювання повітря - це автоматизоване підтримка в закритих приміщеннях всіх або окремих параметрів повітря (температура, відносна вологість, чистота і швидкість руху повітря) з метою забезпечення оптимальних умов найбільш сприятливих для самопочуття людей, ведення технологічного процесу, забезпечення схоронності цінностей культури.
Кондиціювання підрозділяється на три класи:
1. Для забезпечення метеорологічних умов, необхідних для технологічного процесу при допускаються відхилення за межами розрахункових параметрів зовнішнього повітря. У середньому 100 годин на рік при цілодобовій роботі або 70 годин на рік при однозмінній роботі в денний час.
2. Для забезпечення оптимальних, санітарних та технологічних норм при допускаються відхилення в середньому 250 годин на рік при цілодобовій роботі або 125 годин на рік при однозмінній роботі в денний час.
3. Для забезпечення допустимих параметрів, якщо вони не можуть бути забезпечені вентиляцією, в середньому 450 годин на рік при цілодобовій роботі або 315 годин на рік при однозмінній роботі в денний час.
Нормативними документами встановлено оптимальні і допустимі параметри повітря.
Оптимальні параметри повітря забезпечують збереження нормативного та функціонального теплового стану організму, відчуття теплового комфорту і передумови для високого рівня працездатності.
Допустимі параметри повітря - це таке їх поєднання, при якому не виникає ушкоджень або порушення стану здоров'я, але може спостерігатися дискомфортні тепловідчуття, погіршення самопочуття і зниження працездатності.
Допустимі умови, як правило, застосовують у будівлях, обладнаних лише системою вентиляції.
Оптимальні умови забезпечують регульовані системи кондиціонування (ВКВ). Таким чином ВКВ застосовують для створення і підтримки оптимальних умов і чистоти повітря в приміщеннях цілий рік.
Метою виконання даної курсової роботи є закріплення теоретичних знань та набуття практичних навичок розрахунку, а також проектування систем кондиціонування повітря (ВКВ).
У цій роботі кондиціонує - це зал для глядачів міського клубу на 500 місць у місті Одеса. Висота цього приміщення - 6,3 м, площа підлоги -289 м 2, площа горищного покриття -289 м 2, об'єм приміщення - 1820,7 м 3.
1 ВИБІР РОЗРАХУНКОВИХ ПАРАМЕТРІВ ЗОВНІШНЬОГО І ВНУТРІШНЬОГО ПОВІТРЯ
Розрахункові параметри зовнішнього повітря.
Розрахункові параметри зовнішнього повітря вибирають в залежності від географічного розташування об'єкта.
Таблиця 1 - Розрахункові параметри зовнішнього повітря.
| Період року | Барометр- тичне дав- ня, гПа | Темпе- ратура, ° С | Питома ентальпія, кДж / кг | Відноси- тельная вологість, % | Волого- утримуючи- ня, г / кг | Ско-кість вітру, м / с |
| теплий | 1010 | 26,6 | 60 | 70 | 13,1 | 3,3 |
| холодний | 1010 | -18 | -16,3 | 90 | 0,8 | 11 |
Розрахункові параметри внутрішнього повітря вибирають в залежності від призначення приміщення і пори року.
Таблиця 2 - Розрахункові параметри внутрішнього повітря.
| Період року | Темпе- ратура, ° С | Питома ентальпія, кДж / кг | Відноси- тельная вологість, % | Волого- утримуючи- ня, г / кг | Рухливість, м / с |
| Теплий | 22 | 43 | 50 | 8,3 | 0,3 |
| холодний | 20 | 45 | 45 | 9,8 | 0,3 |
2 СКЛАДАННЯ ТЕПЛОВИХ І вологісний баланс ПРИМІЩЕННЯ
Метою складання теплових і вологісних балансів приміщення є визначення тепло-і влагоізбитков в приміщенні, а також кутового коефіцієнта променя процесу, який використовують при графоаналітичний метод розрахунку ВКВ.
Баланси тепла і вологи складають окремо для теплого і холодного періодів року.
Джерелами тепловиділень в приміщенні можуть бути люди, штучне освітлення, сонячна радіація, їжа, обладнання, а також теплопоступленія через внутрішні і зовнішні огородження або через засклені прорізи за рахунок різниці температур зовнішнього і внутрішнього повітря.
2.1 Розрахунок теплопоступленій
2.1.1 Розрахунок теплопоступленій від людей
Тепловиділення в приміщенні від людей Q підлогу, Вт, визначають за формулою
Q підлогу = q підлогу · n, (1)
де q підлога - кількість повного тепла, що виділяється однією людиною, Вт;
n - число людей, чол.
Q яв = q яв · n, (2)
де q яв - кількість явного тепла, що виділяється однією людиною, Вт;
n - число людей, чол.
- Для холодного періоду
Q підлогу = 120.285 = 34200 Вт
Q яв = 90.285 = 25650 Вт
- Для теплого періоду
Q підлогу = 80.285 = 22800 Вт
Q яв = 78.285 = 22230 Вт
2.1.2 Розрахунок теплопоступленій від штучного освітлення
Теплопоступленія від штучного освітлення Q осв, Вт, визначають за формулою
Q осв = q осв · Е · F, (3)
де Е - освітленість, лк;
F - площа підлоги приміщення, м 2;
q осв - питомі тепловиділення, Вт / (м 2 · лк).
Q осв = 0,067 · 400.289 = 7745,2 Вт
2.1.3 Розрахунок теплопоступленій за рахунок сонячної радіації
Сонячна радіація Q р = 9400 Вт
2.1.4 Розрахунок теплопоступленій через зовнішні огородження
Теплопоступленія через зовнішні огородження, Вт, визначають за формулою
Q огр = k ст · F ст (t н - t у) + k пок · F пок (t н - t в), (4)
де k i - коефіцієнт теплопередачі через огородження, Вт / (м 2 · К);
F i - площа поверхні огородження, м 2;
t н, t в - температура зовнішнього і внутрішнього повітря відповідно, ° С.
Q огр = 0,26 · 289 (26,6-22) = 345,6 Вт
2.1.5 Розрахунок теплопоступленій через засклені прорізи
Розрахунок теплопоступленій в приміщення через засклені прорізи за рахунок різниці температур зовнішнього і внутрішнього повітря визначають за формулою
Q о.п. = [(t н - t в) / R o] F заг, (5)
де R o - термічний опір засклених прорізів, (м 2 · К) / Вт, що визначається за формулою
R o = 1 / k вікна (6)
F заг - загальна площа засклених прорізів, м 2.
Q О.П = 0 Вт, так як немає засклених прорізів.
Таблиця 3 - Тепловий баланс приміщення в різні періоди року
| Період Року | Тепловиділення, Вт | |||||
| від людей, Q підлогу | від штучний- ного осве- щення, Q осв | від сонячних-ної ра- ції, Q р | через огороджувальні-дення, Q огр | через засклений-ні отвори, Q о.п. | тепло-надлишки ΣQ, Вт | |
| Теплий | 22800 | 7745,2 | 9400 | 345,6 | 0 | 40290,8 |
| холодний | 34200 | 7745,2 | - | - | - | 41945,2 |
Надходження вологи в приміщення відбувається від випарів з поверхні шкіри людей і від їх дихання, з вільної поверхні рідини, з вологих поверхонь матеріалів і виробів, а також у результаті сушіння матеріалів, хімічних реакцій, роботи технологічного обладнання.
Вологовиділення від людей W л, кг / год, в залежності від їх стану (спокій, вид виконуваної ними роботи) і температури навколишнього повітря визначають за формулою
W л = w л · n · 10 -3, (7)
де w л - вологовиділення однією людиною, м / год;
n - число людей, чол.
W л хол = 40.285.10 -3 = 11,4 кг / год
W л тепл = 44.285.10 -3 = 12,54 кг / год
2.3 Визначення кутового коефіцієнта променя процесу в приміщенні
На підставі розрахунку тепловологових балансів визначають кутовий коефіцієнт променя процесу в приміщенні для теплого ε т і холодного ε х періодів року, кДж / кг
ε т = (ΣQ т · 3,6) / W т, (8)
ε х = (ΣQ х · 3,6) / W х. (9)
Чисельні величини ε т і ε х характеризують тангенс кута нахилу променя процесу в приміщенні.
ε т = (40290,8 · 3,6) / 12,54 = 11567
ε х = (41945,2 · 3,6) / 11,4 = 13246
3 РОЗРАХУНОК СИСТЕМИ КОНДИЦІОНУВАННЯ ПОВІТРЯ
3.1 Вибір та обгрунтування типу систем кондиціонування повітря
Вибір та обгрунтування типу ВКВ здійснюють на основі аналізу умов функціонування кондиціонує об'єкта, зазначених у завданні на проектування.
Виходячи з кількості приміщень, передбачають одно-або багатозональні системи кондиціонування повітря, а потім проводять оцінку можливості їх застосування з рециркуляцією відпрацьованого повітря, яка дозволяє зменшити витрату тепла і холоду.
ВКВ з першої та другої рециркуляцією зазвичай використовують для приміщень, не вимагають високої точності регулювання температури і відносної вологості.
Прийняття остаточного рішення щодо вибору принципової схеми обробки повітря проводять після визначення продуктивності ВКВ і витрати зовнішнього повітря.
3.2 Вибір схем розподілу повітря. Визначення допустимої і робочої різниці температур.
За гігієнічним показникам і рівномірності розподілу параметрів у робочій зоні для більшості приміщень, що кондиціонують найбільш прийнятною є подача припливного повітря з нахилом в робочу зону на рівні 4 ... 6 м, та з видаленням загальнообмінної витяжки в верхньої зони.
1. Визначаємо допустимий перепад температур
Δt доп = 2 ° С.
2. Визначаємо температуру припливного повітря
t п = t в - Δt доп (10)
t п теп = 22 - 2 = 20 ° С,
t п хол = 20 - 2 = 18 ° С.
3. Визначаємо температуру минає повітря
t в = t в + grad t (H - h), (11)
де grad t - градієнт температури по висоті приміщення вище робочої зони, ° С;
H - висота приміщення, м;
h - висота робочої зони, м.
Градієнт температури по висоті приміщення визначають залежно від питомих надлишків явного тепла в приміщенні q я, Вт
q я = ΣQ / V пом = (ΣQ п-Q п + Q я) / V пом (12)
q я тепл = (40290,8 - 22800 + 22230) / 1820,7 = 21,8 Вт
grad t = 1,2;
q я хол = (41945,2 - 34200 + 25650) / 1820,7 = 18,3 Вт
grad t = 0,3.
t у тепл = 22 + 1,2 (6,3 - 1,5) = 27,76 ° С;
t у хол = 20 + 0,3 (6,3 - 1,5) = 21,44 ° С.
4. Визначаємо робочу різниця температур
Δt р = t у - t п (13)
Δt р тепл = 27,76 - 20 = 7,76 ° С;
Δt р хол = 21,44 - 18 = 3,44 ° С.
3.3 Визначення продуктивності систем кондиціонування повітря
Для систем кондиціонування повітря розрізняють повну продуктивність G, що враховує втрату повітря на витік в мережах припливних повітропроводів, кг / год, і корисну продуктивність G п, використовувану в кондиціонованих приміщеннях, кг / ч.
Корисну продуктивність ВКВ визначаємо за формулою
G п = ΣQ т / [(J у - J п) · 0,278], (14)
де ΣQ т - сумарні теплонадлишки в приміщенні в теплий період року, Вт;
J у, J п - питома ентальпія минає і припливного повітря в теплий період року, кДж / кг.
G п = 40290,8 / [(51 - 40)) · 0,278] = 13176кг / ч.
Повну продуктивність обчислюємо за формулою
G = К п · G п, (15)
де К п - коефіцієнт, що враховує величину втрат у повітроводах.
G = 1,1 · 13 176 = 14493,6 кг / ч.
Об'ємну продуктивність систем кондиціонування повітря L, м 3 / год, знаходимо за формулою
L = G / ρ, (16)
де ρ - щільність припливного повітря, кг / м 3
ρ = 353 / (273 + t п) (17)
ρ = 353 / (273 +20) = 1,2 кг / м 3;
L = 14493,6 / 1,2 = 12078 м 3 / ч.
3.4 Визначення кількості зовнішнього повітря
Кількість зовнішнього повітря, що використовується у ВКВ, впливає на витрати тепла і холоду при тепловологісної обробці, а також на витрату електроенергії на очищення від пилу. У зв'язку з цим завжди слід прагнути до можливого зменшення його кількості.
Мінімально допустима кількість зовнішнього повітря в системах кондиціонування повітря визначають, виходячи з вимог:
- Забезпечення необхідної санітарної норми подачі повітря на одну людину, м 3 / год
L н = l · n, (18)
де l - нормований витрата зовнішнього повітря, що подається на одну людину, м 3 / год;
n - число людей в приміщенні, чол.
L н = 25.285 = 7125 м 3 / год;
- Компенсації місцевої витяжки і створення в приміщенні надлишкового тиску
L н = L мо + V пом · К, (19)
де L мо - обсяг місцевої витяжки, м 3 / год;
V пом - об'єм приміщення, м 3;
К-кратність повітрообміну.
L н = 0 + 1820,7 · 2 = 3641,4 м 3 / ч.
Вибираємо більшого значення з L н і L н і приймаємо для подальших розрахунків L н = 7125 м 3 / ч.
Визначаємо витрату зовнішнього повітря за формулою
G н = L н · ρ н, (20)
гдеρ н - щільність зовнішнього повітря, кг / м 3.
G н = 7125.1, 18 = 8407,5 кг / ч.
Перевіряємо ВКВ на рециркуляцію:
1.G> G н
14493,6 кг / год> 8407,5 кг / год, умова виконується.
2. J у <J н
51 кДж / кг <60 кДж / кг, умова виконується.
3. У повітрі не повинні міститися токсичні речовини.
Примітка: всі умови виконуються, тому застосовуємо схему ВКВ з рециркуляцією.
Прийнятий витрата зовнішнього L н повинен становити не менше 10% від загальної кількості припливного повітря, тобто повинна виконуватися умова
G н ≥ 0,1 G
8407,5 кг / год ≥ 0,1 · 14493,6
8407,5 кг / год ≥ 1449,36 кг / год, умова виконується.
3.5 Побудова схеми процесів кондиціонування повітря на J - d діаграмі
3.5.1 Побудова схеми процесів кондиціонування повітря для теплого періоду року
Схема процесів кондиціонування повітря на Jd діаграмі для теплого періоду року наведена в додатку А.
Розглянемо порядок побудови схеми ВКВ з першої рециркуляцією.
а) знаходження на Jd діаграмі положення точок Н і В, що характеризують стан зовнішнього та внутрішнього повітря, за параметрами, які наведені у таблицях 1 і 2;
б) проведення через т. У променя процесу з урахуванням величини кутового коеффіціентаε т;
в) визначення положення інших точок:
- Т. П (тобто стан припливного повітря), яка лежить на перетині ізотерми t п з променем процесу;
- Т. П (тобто стан припливного повітря на виході з другого воздухонагревателя ВН2), для чого від т. П вертикально вниз відкладають відрізок в 1 ° С (відрізок ПП характеризує нагрів припливного повітря в повітроводах і вентиляторі);
- Т. Про (тобто стан повітря на виході з зрошувальної камери), для чого від т. П вниз по лінії d = const проводять лінію до перетину з відрізком φ = 90% (відрізок ВП характеризує нагрівання повітря в другому повітронагрівачі ВН2 );
- Т. У (тобто стан повітря, що минає з приміщення), що лежить на перетині ізотерми t у з променем процесу (відрізок ПВУ характеризує асиміляцію тепла і вологи повітрям у приміщенні);
- Т. У (тобто стан рециркуляційного повітря перед його змішуванням з зовнішнім повітрям), для чого від т. У з лінііd = const
відкладають вгору відрізок в 0,5 ° С (відрізок УУ характеризує нагрів минає повітря у вентиляторі);
- Т. З (тобто стан повітря після змішування рециркуляційного повітря із зовнішнім повітрям).
Точки У і Н з'єднують прямій. Відрізок УН характеризує процес змішування рециркуляційного і зовнішнього повітря. Точка С перебуває на прямій УН (на перетині з J с).
Питому ентальпію J с, кДж / кг, точки С обчислюємо за формулою
J з = (G н · J н + G 1р · J у) / G, (21)
гдеJ н - питома ентальпія зовнішнього повітря, кДж / кг;
J з - питома ентальпія повітря, що утворився після змішування зовнішнього і рециркуляційного, кДж / кг;
G 1р - витрата повітря перший рециркуляції, кг / год
G 1р = G - G н (22)
G 1р = 14493,6 - 8407,5 = 6086,1 кг / год
J з = (8407,5 · 60 +6086,1 · 51) / 14493,6 = 56,4 кДж / кг
Точки С і Про з'єднують прямій. Одержаний відрізок СВ характеризує политропического процес тепловологісної обробки повітря в зрошувальній камері. На цьому побудова процесу ВКВ закінчують. Параметри базових точок заносимо за формою в таблицю 4.
3.5.2 Побудова схеми процесів кондиціонування повітря для холодного періоду року
Схема процесів кондиціонування повітря на Jd діаграмі для холодного періоду року наведена у додатку Б.
Розглянемо порядок побудови схеми з першої рециркуляцією повітря на Jd діаграмі.
а) знаходження Jd діаграмі положення базових точок В і Н, що характеризують стан зовнішнього та внутрішнього повітря, за параметрами, які наведені в табл. 1, 2;
б) проведення через т. У променя процесу з урахуванням величини кутового коефіцієнта ε х;
в) визначення положення точок ІІ, У, В:
- Т. У, розташованої на перетині ізотерми t у (для холодного періоду) з променем процесу;
- Т. П, розташованої на перетині ізоентальпи J п з променем процесу; чисельне значення питомої ентальпії J п припливного повітря для холодного періоду року обчислюють заздалегідь з рівняння
J п = J у - [ΣQ х / (0,278 · G)], (23)
гдеJ у - питома ентальпія повітря, що минає з приміщення в холодний період року, кДж / кг;
Q х - сумарні повні теплонадлишки в приміщенні в холодний період року, Вт;
G - продуктивність ВКВ у теплий період року, кг / ч.
J п = 47 - [41945,2 / (0,278 · 14493,6)] = 38,6 кДж / кг
Відрізок ПВУ характеризує зміну параметрів повітря в приміщенні.
- Т. Про (тобто стан повітря на виході з зрошувальної камери), розташованої на перетині лінії d п з лінією φ = 90%; відрізок ВП характеризує нагрівання повітря в другому повітронагрівачі ВН2;
- Т. З (тобто стан повітря після змішування зовнішнього повітря, що пройшов нагрів в першому повітронагрівачі ВН1, з йдуть з приміщення повітрям), розташованої на перетині ізоентальпи J про з лінією d с; чисельне значення обчислюють за формулою
d з = (G н · d н + G 1р · d у) / G (24)
d з = (8407,5 · 0,8 + 6086,1 · 10) / 14493,6 = 4,7 г / кг.
- Т. К, що характеризує стан повітря на виході з першого воздухонагревателя ВН1 і яка знаходиться на перетині d н (вологовміст зовнішнього повітря) з продолженіемпрямой УС.
Параметри повітря для базових точок заносимо за формою в таблицю 5. JSIGN ()
Таблиця 5 - Параметри повітря у базових точках в холодний період року
3.6 Визначення потреби теплоти і холоду в системах кондиціонування повітря
У теплий період року витрата теплоти в другому повітронагрівачі, Вт
Q т ВН2 = G (J п - J о) · 0,278, (25)
де J п - питома ентальпія повітря на виході з другого воздухонагревателя, кДж / кг;
J о - питома ентальпія повітря на вході в другий повітронагрівач, кДж / кг.
Q т ВН2 = 14493,6 (38 - 32,2) · 0,278 = 23369,5 Вт
Витрата холоду для здійснення процесу охолодження і осушення, Вт, визначаємо за формулою
Q охол = G (J з - J о) · 0,278, (26)
де J з-питома ентальпія повітря на вході в зрошувальну камеру, кДж / кг;
J о - питома ентальпія повітря на виході з зрошувальної камери, кДж / кг.
Q охол = 14493,6 (56,7 - 32,2) · 0,278 = 47216 Вт
Кількість сконденсировавшейся на повітрі вологи, кг / год
W К = G (d с - d о) · 10 -3, (27)
гдеd с - вологовміст повітря на вході в зрошувальну камеру, г / кг;
d о - вологовміст повітря на виході з зрошувальної камери, г / кг.
W К = 14493,6 (11,5 - 8) · 10 -3 = 50,7 кг / год
У холодний період року витрата теплоти в першому повітронагрівачі, Вт
Q х ВН1 = G (J к - J н) · 0,278,
гдеJ до - питома ентальпія повітря на виході з першого воздухонагревателя, кДж / кг;
J н - питома ентальпія повітря на вході в перший повітронагрівач, кДж / кг.
Q х ВН1 = 14493,6 (30 - (-16,3)) · 0,278 = 18655,3 Вт
Витрата теплоти в холодний період року в другому повітронагрівачі, Вт
Q х ВН2 = G (J п - J о) · 0,278, (28)
гдеJ п - питома ентальпія повітря на виході з другого воздухонагревателя в холодний період року, кДж / кг;
J о-питома ентальпія повітря на вході в другий повітронагрівач в холодний період року, кДж / кг.
Q х ВН2 = 14493,6 (38,6 - 37) · 0,278 = 6447 Вт
Витрата води на зволоження повітря в зрошувальній камері (на підживлення зрошувальної камери), кг / год
W П = G (d о - d з) · 10 -3 (29)
W П = 14493,6 (9,2 - 4,8) · 10 -3 = 63,8 кг / ч.
3.7 Вибір марки кондиціонера і його компонування
Кондиціонери марки КТЦЗ можуть працювати в двох режимах продуктивності по повітрю:
- В режимі номінальної продуктивності
- В режимі максимальної продуктивності
Кондиціонери марки КТЦЗ виготовляють тільки з базових схемами компоновки обладнання або з їх модифікаціями, що утворюються шляхом доукомплектування необхідним обладнанням, заміни одного обладнання іншим або виключення окремих видів устаткування.
Індекс кондиціонера марки КТЦЗ визначають з урахуванням повної об'ємної продуктивності.
L · 1,25 = 12078.1, 25 = 15097,5 м 3 / год
Вибираємо кондиціонер марки КТЦЗ - 20.
3.8 Розрахунки та підбір елементів кондиціонера
3.8.1 Розрахунок камери зрошення
Розрахунок ОКФЗ виробляємо за методикою ВНІІКондіціонер.
а) теплий період
Визначаємо об'ємну продуктивність ВКВ
L = 12078м 3 / год
Приймаються зрошувальну камеру типу ОКФЗ - 10, індекс 01,
виконання 1, загальне число форсунок n ф = 18 шт.
Визначаємо коефіцієнт адіабатно ефективності процесу з урахуванням характеристик променя процесу камери за формулою
Е а = (J 1 - J 2) / (J 1 - J пр), (30)
де J 1, J 2 - ентальпія повітря на вході, на виході з камери, відповідно,
кДж / кг;
J пр-ентальпія граничного стану воздухана Jd діаграмі,
кДж / кг.
Е а = (56,7 - 32,2) / (56,7 - 21) = 0,686
Коефіцієнт зрошення визначаємо з графічної залежності Е а = f (μ).
Також графічним шляхом за значенням μ знаходимо чисельне значення коеф-
вантаження наведеної ентальпійного ефективності Є п.
μ = 1,22
Е п = 0,42
Визначаємо відносний перепад температур повітря
Θ = 0,33 · з w · μ · (1 / Е п - 1 / Е а) (31)
Θ = 0,33 · 4,19 · 1,22 · (1 / 0,42 - 1 / 0,686) = 1,586
Обчислюємо початкову температуру води в камері
t w 1 = t в пр-Θ (J 1 - J 2) / с w · μ, (32)
де t в пр - гранична температура повітря, ° С.
t w 1 = 6,5 -1,586 (56,7 - 32,2) / 4,19 · 1,22 = 3,32 ° С
Розраховуємо кінцеву температуру води (на виході з камери) за формулою
t w 2 = t w 1 + (J 1 - J 2) / с w · μ (33)
t w 2 = 1,32 + (56,7 - 32,2) / 4,19 · 1,22 = 9,11 ° С
Визначаємо витрату розбризкуваним води
G w = μ · G (34)
G w = 1,22 · 14493,6 = 17682,2 кг / год (~ 17,7 м 3 / год)
Обчислюємо витрату води через форсунку (продуктивність форсунки)
g ф = G w / n ф (35)
g ф = 17682,2 / 42 = 421 кг / год
Необхідний тиск води перед форсункою визначаємо за формулою
ΔР ф = (g ф / 93,4) 1 / 0, 49 (36)
ΔР ф = (421/93, 4) 1 / 0, 49 = 21,6 кПа
Стійка робота форсунок відповідає 20 кПа ≤ ΔР ф ≤ 300кПа. Умова виконується.
Витрата холодної води від холодильної станції визначають за формулою
G w х = Q хол / с w (t w 1 - t w 2) (37)
G w х = 47216 / 4,19 (9,11 - 3,32) = 4935,8 кг / год (~ 4,9 м 3 / год).
б) холодний період
У цей період року ОКФЗ працює в режимі адіабатичного зволоження повітря.
Визначаємо коефіцієнт ефективності теплообміну за формулою
Е а = (t 1 - t 2) / (t 1 - t м1) (38)
Е а = (25 - 14,2) / (25 -13,1) = 0,908
Коефіцієнт зрошення визначаємо з графічної залежності Е а = f (μ).
Також графічним шляхом за значенням μ знаходимо чисельне значення коеф-
вантаження наведеної ентальпійного ефективності Є п.
μ = 1,85
Е п = 0,57
Обчислюємо витрату розбризкуваним води за формулою (34)
G w = 1,85 · 14493,6 = 26813,2 кг / год (~ 26,8 м 3 / год)
Визначаємо продуктивність форсунки за формулою (35)
g ф = 26813,2 / 42 = 638 кг / год
Визначаємо необхідний тиск води перед форсунками за формулою (36)
ΔР ф = (638/93, 4) 1 / 0, 49 = 50,4 кПа
Обчислюємо витрату випаровується води в камері за формулою
G w ісп = G (d o - D з) · 10 -3 (39)
G w ісп = 14493,6 (9,2 - 4,8) · 10 -3 = 63,8 кг / год
Як видно з розрахунку, найбільша витрата води (26,8 м 3 / год) і найбільший тиск води перед форсунками (50,4 кПа) відповідають холодного періоду року. Ці параметри приймаються за розрахункові при підборі насоса.
3.8.2 Розрахунок повітронагрівачів
Розрахунок повітронагрівачів здійснюють на два періоди року: спочатку роблять розрахунок на холодний період, потім - на теплий період року.
Також роздільно проводять розрахунок повітронагрівачів першого і другого підігріву.
Метою розрахунку повітронагрівачів є визначення необхідної і располагаемойповерхностей теплопередачі і режиму їх роботи.
При перевірному розрахунку задаються типом і кількістю базових повітронагрівачів, виходячи з марки центрального кондиціонера, тобто спочатку приймають стандартну компоновку, а розрахунком її уточнюють.
ВН1
- Холодний період
При розрахунку обчислюють:
- Теплоту, необхідну для нагрівання повітря, Вт
Q віз = 18655,3 Вт;
- Витрата гарячої води, кг / год:
G w = 3,6 Q віз / 4,19 (t w н - t w к) = 0,859 Q віз / (t w н - t w к) (40)
G w = 0,859 · 18655,3 / (150 - 70) = 200,3 кг / год;
У залежності від марки кондиціонера вибирають число і тип базових теплообмінників, для яких обчислюють масову швидкість руху повітря в живому перетині воздухонагревателя, кг / (м 2 · с):
ρv = G віз / 3600 · f віз, (41)
гдеf віз - площа живого перетину для проходу повітря в повітронагрівачі, м 2
ρv = 14493,6 / 3600.2, 070 = 1,94 кг / (м 2 · с);
- Швидкість руху гарячої води по трубах теплообмінника, м / с
w = G w / (ρ w · f w · 3600), (42)
де ρ w - густина води при її середній температурі, кг / м 3;
f w - площа перетину для проходу води, м 2.
w = 200,3 / (1000.0, 00148.3600) = 0,038 м / с.
Приймаються швидкість, рівну 0,1 м / с
- Коефіцієнт теплопередачі, Вт / (м 2 · К)
К = а (ρv) q w r, (43)
де а, q, r - коефіцієнти
К = 28 (1,94) 0,448 0,1 0,129 = 27,8 Вт / (м 2 · К);
- Середню різницю температур між теплоносіями:
Δt сер = (t w н + t w к) / 2 - (t н + t к) / 2 (44)
Δt сер = (150 + 70) / 2 - (-18 +28) / 2 = 35 ° С
- Необхідну площу теплообміну, м 2
F тр = Q віз / (К · Δt ср) (45)
F тр = 18655,3 / (27,8 · 35) = 19,2 м 2
При цьому необхідно дотримуватися такої умови: між розташовуваної поверхностьюF р (попередньо обраним повітронагрівачем) і необхідної поверхнею F тр запас поверхні теплообміну не повинен перевищувати 15%
[(F р - F тр) / F тр] · 100 ≤ 15% (46)
[(36,8 - 19,2) / 19,2] · 100 = 92%
Умова не виконується, приймаємо повітронагрівач ВН1 із запасом.
ВН2
а) холодний період
Q віз = 6447 Вт;
- Витрата гарячої води, кг / год, за формулою (40)
G w = 0,859 · 6447 / (150 - 70) = 69,2 кг / год;
У залежності від марки кондиціонера вибирають число і тип базових теплообмінників, для яких обчислюють масову швидкість руху повітря в живому перетині воздухонагревателя, кг / (м 2 · с), за формулою (41) ρv = 14493,6 / 3600.2, 070 = 1, 94 кг / (м 2 · с);
- Швидкість руху гарячої води по трубах теплообмінника, м / с, за формулою (42)
w = 69,2 / (1000.0, 00148.3600) = 0,013 м / с.
Приймаються швидкість, рівну 0,1 м / с.
- Коефіцієнт теплопередачі, Вт / (м 2 · К), за формулою (43)
К = 28 (1,94) 0,448 0,1 0,129 = 27,8 Вт / (м 2 · К);
- Середню різницю температур між теплоносіями, за формулою (44)
Δt сер = (150 + 70) / 2 - (13,8 +14,2) / 2 = 26 ° С
- Необхідну площу теплообміну, м 2, за формулою (45)
F тр = 6447 / (27,8 · 26) = 8,9 м 2
Перевіряємо умову за формулою (46)
[(36,8 - 8,9) / 8,9] · 100 = 313%
Умова не виконується, приймаємо повітронагрівач ВН2 із запасом.
б) теплий період
По вище запропонованим формулами (40) - (46) робимо перерахунок для теплого періоду
Q віз = 23369,5 Вт;
G w = 0,859 · 23369,5 / (70 - 30) = 501,8 кг / год
ρv = 14493,6 / 3600.2, 070 = 1,94 кг / (м 2 · с);
w = 501,8 / (1000.0, 00148.3600) = 0,094 м / с.
Для подальших розрахунків приймаємо швидкість, рівну 0,1 м / с.
К = 28 (1,94) 0,448 0,1 0,129 = 27,88 Вт / (м 2 · К);
Δt сер = (30 + 70) / 2 - (12 +19) / 2 = 34,5 ° С
F тр = 23369,5 / (27,88 · 34,5) = 24,3 м 2
При цьому необхідно дотримуватися такої умови: між розташовуваної поверхностьюF р (попередньо обраним повітронагрівачем) і необхідної поверхнею F тр запас поверхні теплообміну не повинен перевищувати 15%
[(36,8 - 24,3) / 24,3] · 100 = 51%
Умова не виконується, приймаємо повітронагрівач ВН2 із запасом.
3.8.3 Підбір повітряних фільтрів
Для очищення повітря від пилу у ВКВ включають фільтри, конструктивне вирішення яких визначається характером цього пилу і необхідної чистотою повітря.
Вибір повітряного фільтра здійснюють згідно [2, кн.2].
Виходячи з наявних даних вибираємо фільтр ФР1-3.
3.8.4 Розрахунок аеродинамічного опору систем кондиціонування повітря
Повне аеродинамічний опір ВКВ знаходять за формулою
Р з = ΔР пк + ΔР ф + ΔР в1 + ΔР ок + ΔР в2 + ΔР пр + ΔР ст, (47)
гдеΔР пк - опір приймального блоку, Па
ΔР пк = Δh пк · (L / L к) 1,95 (48)
(Тут L - розрахункова об'ємна продуктивність ВКВ, м 3 / год;
L к - об'ємна продуктивність кондиціонера, м 3 / год;
Δh пк - опір блоку при номінальній продуктивності кондиціонера (Δh пк = 24 Па), Па);
ΔР пк = 24 · (12078/20000) 1,95 = 8,98 Па;
ΔР ф - аеродинамічний опір фільтра (при максимальній запиленості фільтра ΔР ф = 300 Па), Па;
ΔР в1 - аеродинамічний опір першого воздухонагревателя, Па;
ΔР в1 = 6,82 (ρv) 1,97 · R
ΔР в1 = 6,82 (1,94) 1,97 · 0,99 = 24,9 Вт
ΔР в2 - аеродинамічний опір другого воздухонагревателя, Па
ΔР в2 = 10,64 · (υρ) 1,15 · R, (49)
(Тут R - коефіцієнт, що залежить від середньоарифметичної температури повітря в повітронагрівачі);
ΔР в2 = 10,64 · (1,94) 1,15 · 1,01 = 23,03 Па;
ΔР ок - аеродинамічний опір зрошувальної камери, Па
ΔР ок = 35 · υ ок 2, (50)
(Тут υ ок - швидкість повітря в зрошувальній камері, м / с);
ΔР ок = 35.2, 5 2 = 218,75 Па;
ΔР пр - аеродинамічний опір приєднувальних секції, Па
ΔР пр = Δh пр (L / L к) 2, (51)
(ЗдесьΔh пр - опір секції при номінальній продуктивності (Δh пр = 50 Па), Па);
ΔР пр = 50 (12078/20000) 2 = 18,2 Па;
ΔР в.в - аеродинамічний опір у повітроводах і повітророзподільника (ΔР в.в = 200 Па), Па.
Р з = 8,98 + 300 +24,9 +218,75 + 23,03 + 18,2 +200 = 793,86 Па.
3.9 Підбір вентилятора системи кондиціонування повітря
Вихідними даними для підбору вентилятора є:
- Продуктивність вентилятора L, м 3 / год;
- Умовний тиск, що розвивається вентилятором Р у, Па, та уточнювати за формулою
Р у = Р з [(273 + t п) / 293] · Р н / Р б, (52)
де t п - температура припливного повітря в теплий період року, ° С;
Р н - тиск повітря в нормальних умовах (Р н = 101320 Па), Па;
Р б - барометричний тиск в місці встановлення вентилятора, Па.
Р у = 793,86 [(273 +20) / 293] · 101230/101000 = 796 Па.
Виходячи з отриманих даних підбираємо вентилятор В.Ц4-75 виконання Е8.095-1.
n в = 950 об / хв
ŋ = 87%
N у = 4 кВт
m = 301 кг.
3.10 Підбір насоса для камери зрошення
Підбір насоса здійснюють з урахуванням витрат рідини і необхідного
ора. Витрата рідини повинен відповідати максимальному об'ємному
витраті циркулюючої води в зрошувальній камері, м 3 / год
L w = G w max / ρ, (53)
гдеG w max - масовий максимальна витрата води в ОКФ, кг / год;
ρ - щільність води, що надходить в ОКФ, кг / м 3.
L w = 26813,2 / 1000 = 26,8 м 3 / год
Необхідний напір насоса Н тр, м вод. ст., визначають за формулою
Н тр = 0,1 Р ф + ΔН, (54)
де Р ф - тиск води перед форсунками, кПа;
ΔН - втрати напору в трубопроводах з урахуванням висоти підйому до колектора (для зрошувальних камер ΔН = 8 м вод. ст.), м вод. ст ..
Н тр = 0,1 · 50,4 + 8 = 13,04 м вод. ст.
За отриманими даними підбираємо насос і електродвигун до нього.
Параметри підібраного насоса:
- Найменування: КК45/30А;
- Витрата рідини 35 м 3 / год;
- Повний напір 22,5 м вод. ст.;
- ККД 70%.
Параметри підібраного електродвигуна:
- Тип А02-42-2;
- Маса 57,6 кг ;
- Потужність 3,1 кВт.
3.11 Розрахунок і підбір основного устаткування системи холодопостачання
Метою розрахунку основного устаткування системи холодопостачання є:
- Обчислення необхідної холодопродуктивності і вибір типу холодильної машини;
- Знаходження режимних параметрів роботи холодильної машини та проведення на їх основі перевірочного розрахунку основних елементів холодильної установки-випарника і конденсатора.
Розрахунок здійснюється в такій послідовності:
а) знаходимо необхідну холодопродуктивність холодильної машини, Вт
Q х = 1,15 · Q охол, (55)
гдеQ охол - витрата холоду, Вт.
Q х = 1,15 · 47 216 = 59623,4 Вт
б) з урахуванням величини Q х вибираємо тип холодильної машини МКТ40-2-1.
в) визначаємо режим роботи холодильної машини, для чого обчислюємо:
- Температуру випаровування холодильного агента, ° С
t і = (t w к + t х) / 2 - (4 ... 6), (56)
де t w к - температура рідини, що виходить з зрошувальної камери і надходить у випарник, ° С;
t х - температура рідини, що виходить з випарника і надходить у зрошувальну камеру, ° С.
- Температуру конденсації холодильного агента, ° С
t к = t w к2 + Δt, (57)
де t w к2 - температура води, що виходить з конденсатора, ° С
t w к2 = t w к1 + Δt (58)
(Тут t w к1 - температура води, що надходить у конденсатор, ° С (Δt = 4 ... 5 ° С); при етомt до не повинна перевищувати +36 ° С.)
t w к1 = t мн + (3 ... 4), (59)
де t мн - температура зовнішнього повітря по мокрому термометру в теплий період року, ° С.
t і = (3,32 +9,11) / 2 - 4 = 2,215 ° С
t мн = 10,5 ° С
t w к1 = 10,5 + 4 = 10,9 ° С
t w к2 = 10,9 + 5 = 15,9 ° С
t к = 15,9 + 5 = 20,9 ° С
- Температуру переохолодження рідкого холодоагенту перед регулюючим вентилем, ° С
t пер = t w к1 + (1 ... 2)
t пер = 10,9 + 2 = 12,9 ° С
- Температуру всмоктування парів холодильного агента в циліндр компресора, ° С
t нд = t і + (15 ... 30), (60)
де t і - температура випаровування холодильного агента, ° С
t нд = 0,715 +25 = 25,715 ° С
г) виробляють перевірочний розрахунок обладнання, для чого обчислюють:
- Поверхня випарника за формулою
F і = Q охол / К і · Δt ср.і, (61)
де К і - коефіцієнт теплопередачі кожухотрубного випарника, що працює на хладоне 12 (К в = (350 ... 530) Вт / м 2 · К);
Δt ср.і - середня різниця температур між теплоносіями у випарнику, яка визначається за формулою
Δt ср.і = (Δt б - Δt м) / 2,3 lg Δt б / Δt м (62)
Δt б = Δt w 2 - t і (63)
Δt б = 9,11 - 2,215 = 6,895 ° С (64)
Δt м = 3,32 - 2,215 = 1,105 ° С
Δt ср.і = (6,895 - 1,105) / 2,3 lg6, 895 / 1,105 = 3,72 ° С
F і = 47216/530 · 3,72 = 23,8 м 2
Розрахункову поверхню F і порівнюємо з поверхнею випарника F і `, наведеної в технічній характеристиці холодильної машини; при цьому слід виконати вимогу
F і ≤ F і `
23,8 м 2 <24 м 2 - умова виконується
- Поверхня конденсатора за формулою
F к = Q к / К к · Δt ср.к, (65)
де Q к - теплове навантаження на конденсатор, Вт
Q к = Q х + N к.ін, (66)
(ЗдесьN к.ін - споживана індекаторная потужність компресора; з деяким запасом індекаторную потужність можна приймати на рівні споживаної потужності компресора, Вт);
К к - коефіцієнт теплопередачі кожухотрубного конденсатора, що працює на хладоне 12 (К к = (400 ... 650) Вт / м 2 · К);
Δt ср.к - середня різниця температур між теплоносіями в конденсаторі, яка визначається за формулою, ° С
Δt ср.к = (Δt б - Δt м) / 2,3 lg Δt б / Δt м (67)
Δt б = t к - t w к1 (68)
Δt б = 20,9 - 3,32 = 17,58 ° С
Δt м = t к - t w к2 (69)
Δt м = 20,9 - 9,11 = 11,79 ° С
Δt ср.к = (17,58 - 11,79) / 2,3 lg 17,58 / 11,79 = 14 ° С
Q к = 59623,4 + 19800 = 79423,4 Вт
F к = 79423,4 / 400.14 = 14,2 м 2
Розрахункову поверхню конденсатора F до порівнюємо з поверхнею конденсатора F до `, числове значення якої наведено в технічній характеристиці холодильної машини, при цьому слід виконати вимогу
F до ≤ F до `
14,2 м 2 ≤ 16,4 м 2 - умова виконується.
Витрата води в конденсаторі, кг / с, обчислюють за формулою
W = (1,1 · Q к) / c w · (t w к2 - t w к1), (70)
де c w - питома теплоємність води (c w = 4190 Дж / (кг · К))
W = (1,1 · 79423,4) / 4190 · (9,11 - 1,32) = 2,6 кг / с.
Список використаних джерел
1. СНиП 2.04.05-91. Опалення, вентиляція і кондиціонування. - М.: Стройиздат, 1991.
2. Внутрішні санітарно-технічні пристрої: Вентиляція і кондиціонування повітря / Б.В. Баркалов, М.М. Павлов, С.С. Амірджанов та ін; Під ред. М.М. Павлова Ю.І. Шіллера.: У 2 кн. - 4-е вид., Перераб. і доп. - М.: Стройиздат, 1992. Кн. 1, 2. Ч.3.
3. Аверкін А. Г. Приклади і завдання з курсу «Кондиціювання повітря і холодопостачання»: Учеб. посібник. - 2-е вид., Испр. і доп. - М.: Видавництво АСВ, 2003.
4. Аверкін А. Г. Кондиціювання повітря і холодопостачання: Методичні вказівки до курсової роботи. - Львів: писи, 1995.
- Т. У (тобто стан рециркуляційного повітря перед його змішуванням з зовнішнім повітрям), для чого від т. У з лінііd = const
відкладають вгору відрізок в 0,5 ° С (відрізок УУ характеризує нагрів минає повітря у вентиляторі);
- Т. З (тобто стан повітря після змішування рециркуляційного повітря із зовнішнім повітрям).
Точки У і Н з'єднують прямій. Відрізок УН характеризує процес змішування рециркуляційного і зовнішнього повітря. Точка С перебуває на прямій УН (на перетині з J с).
Питому ентальпію J с, кДж / кг, точки С обчислюємо за формулою
J з = (G н · J н + G 1р · J у) / G, (21)
гдеJ н - питома ентальпія зовнішнього повітря, кДж / кг;
J з - питома ентальпія повітря, що утворився після змішування зовнішнього і рециркуляційного, кДж / кг;
G 1р - витрата повітря перший рециркуляції, кг / год
G 1р = G - G н (22)
G 1р = 14493,6 - 8407,5 = 6086,1 кг / год
J з = (8407,5 · 60 +6086,1 · 51) / 14493,6 = 56,4 кДж / кг
Точки С і Про з'єднують прямій. Одержаний відрізок СВ характеризує политропического процес тепловологісної обробки повітря в зрошувальній камері. На цьому побудова процесу ВКВ закінчують. Параметри базових точок заносимо за формою в таблицю 4.
3.5.2 Побудова схеми процесів кондиціонування повітря для холодного періоду року
Схема процесів кондиціонування повітря на Jd діаграмі для холодного періоду року наведена у додатку Б.
Розглянемо порядок побудови схеми з першої рециркуляцією повітря на Jd діаграмі.
а) знаходження Jd діаграмі положення базових точок В і Н, що характеризують стан зовнішнього та внутрішнього повітря, за параметрами, які наведені в табл. 1, 2;
б) проведення через т. У променя процесу з урахуванням величини кутового коефіцієнта ε х;
в) визначення положення точок ІІ, У, В:
- Т. У, розташованої на перетині ізотерми t у (для холодного періоду) з променем процесу;
- Т. П, розташованої на перетині ізоентальпи J п з променем процесу; чисельне значення питомої ентальпії J п припливного повітря для холодного періоду року обчислюють заздалегідь з рівняння
J п = J у - [ΣQ х / (0,278 · G)], (23)
гдеJ у - питома ентальпія повітря, що минає з приміщення в холодний період року, кДж / кг;
Q х - сумарні повні теплонадлишки в приміщенні в холодний період року, Вт;
G - продуктивність ВКВ у теплий період року, кг / ч.
J п = 47 - [41945,2 / (0,278 · 14493,6)] = 38,6 кДж / кг
Відрізок ПВУ характеризує зміну параметрів повітря в приміщенні.
- Т. Про (тобто стан повітря на виході з зрошувальної камери), розташованої на перетині лінії d п з лінією φ = 90%; відрізок ВП характеризує нагрівання повітря в другому повітронагрівачі ВН2;
- Т. З (тобто стан повітря після змішування зовнішнього повітря, що пройшов нагрів в першому повітронагрівачі ВН1, з йдуть з приміщення повітрям), розташованої на перетині ізоентальпи J про з лінією d с; чисельне значення обчислюють за формулою
d з = (G н · d н + G 1р · d у) / G (24)
d з = (8407,5 · 0,8 + 6086,1 · 10) / 14493,6 = 4,7 г / кг.
- Т. К, що характеризує стан повітря на виході з першого воздухонагревателя ВН1 і яка знаходиться на перетині d н (вологовміст зовнішнього повітря) з продолженіемпрямой УС.
Параметри повітря для базових точок заносимо за формою в таблицю 5. JSIGN ()
Таблиця 5 - Параметри повітря у базових точках в холодний період року
| Базова Точка | Параметри повітря | |||||||||
| температура t, ° С | Питома ентальпія J, кДж / кг | Вологовміст d, г / кг | Відносна вологість φ,% | |||||||
| П | 13,8 | 38,6 | 9,2 | 85 | ||||||
| У | 20 | 45 | 9,8 | 68 | ||||||
| У | 21,44 | 47 | 10 | 62 | ||||||
| Про | 14,2 | 37 | 9,2 | 90 | ||||||
| З | 25 | 37 | 4,8 | 25 | ||||||
| Н | -18 | -16,3 | 0,8 | 90 | ||||||
| До | 28 | 30 | 0,8 | 4 | ||||||
У теплий період року витрата теплоти в другому повітронагрівачі, Вт
Q т ВН2 = G (J п - J о) · 0,278, (25)
де J п - питома ентальпія повітря на виході з другого воздухонагревателя, кДж / кг;
J о - питома ентальпія повітря на вході в другий повітронагрівач, кДж / кг.
Q т ВН2 = 14493,6 (38 - 32,2) · 0,278 = 23369,5 Вт
Витрата холоду для здійснення процесу охолодження і осушення, Вт, визначаємо за формулою
Q охол = G (J з - J о) · 0,278, (26)
де J з-питома ентальпія повітря на вході в зрошувальну камеру, кДж / кг;
J о - питома ентальпія повітря на виході з зрошувальної камери, кДж / кг.
Q охол = 14493,6 (56,7 - 32,2) · 0,278 = 47216 Вт
Кількість сконденсировавшейся на повітрі вологи, кг / год
W К = G (d с - d о) · 10 -3, (27)
гдеd с - вологовміст повітря на вході в зрошувальну камеру, г / кг;
d о - вологовміст повітря на виході з зрошувальної камери, г / кг.
W К = 14493,6 (11,5 - 8) · 10 -3 = 50,7 кг / год
У холодний період року витрата теплоти в першому повітронагрівачі, Вт
Q х ВН1 = G (J к - J н) · 0,278,
гдеJ до - питома ентальпія повітря на виході з першого воздухонагревателя, кДж / кг;
J н - питома ентальпія повітря на вході в перший повітронагрівач, кДж / кг.
Q х ВН1 = 14493,6 (30 - (-16,3)) · 0,278 = 18655,3 Вт
Витрата теплоти в холодний період року в другому повітронагрівачі, Вт
Q х ВН2 = G (J п - J о) · 0,278, (28)
гдеJ п - питома ентальпія повітря на виході з другого воздухонагревателя в холодний період року, кДж / кг;
J о-питома ентальпія повітря на вході в другий повітронагрівач в холодний період року, кДж / кг.
Q х ВН2 = 14493,6 (38,6 - 37) · 0,278 = 6447 Вт
Витрата води на зволоження повітря в зрошувальній камері (на підживлення зрошувальної камери), кг / год
W П = G (d о - d з) · 10 -3 (29)
W П = 14493,6 (9,2 - 4,8) · 10 -3 = 63,8 кг / ч.
3.7 Вибір марки кондиціонера і його компонування
Кондиціонери марки КТЦЗ можуть працювати в двох режимах продуктивності по повітрю:
- В режимі номінальної продуктивності
- В режимі максимальної продуктивності
Кондиціонери марки КТЦЗ виготовляють тільки з базових схемами компоновки обладнання або з їх модифікаціями, що утворюються шляхом доукомплектування необхідним обладнанням, заміни одного обладнання іншим або виключення окремих видів устаткування.
Індекс кондиціонера марки КТЦЗ визначають з урахуванням повної об'ємної продуктивності.
L · 1,25 = 12078.1, 25 = 15097,5 м 3 / год
Вибираємо кондиціонер марки КТЦЗ - 20.
3.8 Розрахунки та підбір елементів кондиціонера
3.8.1 Розрахунок камери зрошення
Розрахунок ОКФЗ виробляємо за методикою ВНІІКондіціонер.
а) теплий період
Визначаємо об'ємну продуктивність ВКВ
L = 12078м 3 / год
Приймаються зрошувальну камеру типу ОКФЗ - 10, індекс 01,
виконання 1, загальне число форсунок n ф = 18 шт.
Визначаємо коефіцієнт адіабатно ефективності процесу з урахуванням характеристик променя процесу камери за формулою
Е а = (J 1 - J 2) / (J 1 - J пр), (30)
де J 1, J 2 - ентальпія повітря на вході, на виході з камери, відповідно,
кДж / кг;
J пр-ентальпія граничного стану воздухана Jd діаграмі,
кДж / кг.
Е а = (56,7 - 32,2) / (56,7 - 21) = 0,686
Коефіцієнт зрошення визначаємо з графічної залежності Е а = f (μ).
Також графічним шляхом за значенням μ знаходимо чисельне значення коеф-
вантаження наведеної ентальпійного ефективності Є п.
μ = 1,22
Е п = 0,42
Визначаємо відносний перепад температур повітря
Θ = 0,33 · з w · μ · (1 / Е п - 1 / Е а) (31)
Θ = 0,33 · 4,19 · 1,22 · (1 / 0,42 - 1 / 0,686) = 1,586
Обчислюємо початкову температуру води в камері
t w 1 = t в пр-Θ (J 1 - J 2) / с w · μ, (32)
де t в пр - гранична температура повітря, ° С.
t w 1 = 6,5 -1,586 (56,7 - 32,2) / 4,19 · 1,22 = 3,32 ° С
Розраховуємо кінцеву температуру води (на виході з камери) за формулою
t w 2 = t w 1 + (J 1 - J 2) / с w · μ (33)
t w 2 = 1,32 + (56,7 - 32,2) / 4,19 · 1,22 = 9,11 ° С
Визначаємо витрату розбризкуваним води
G w = μ · G (34)
G w = 1,22 · 14493,6 = 17682,2 кг / год (~ 17,7 м 3 / год)
Обчислюємо витрату води через форсунку (продуктивність форсунки)
g ф = G w / n ф (35)
g ф = 17682,2 / 42 = 421 кг / год
Необхідний тиск води перед форсункою визначаємо за формулою
ΔР ф = (g ф / 93,4) 1 / 0, 49 (36)
ΔР ф = (421/93, 4) 1 / 0, 49 = 21,6 кПа
Стійка робота форсунок відповідає 20 кПа ≤ ΔР ф ≤ 300кПа. Умова виконується.
Витрата холодної води від холодильної станції визначають за формулою
G w х = Q хол / с w (t w 1 - t w 2) (37)
G w х = 47216 / 4,19 (9,11 - 3,32) = 4935,8 кг / год (~ 4,9 м 3 / год).
б) холодний період
У цей період року ОКФЗ працює в режимі адіабатичного зволоження повітря.
Визначаємо коефіцієнт ефективності теплообміну за формулою
Е а = (t 1 - t 2) / (t 1 - t м1) (38)
Е а = (25 - 14,2) / (25 -13,1) = 0,908
Коефіцієнт зрошення визначаємо з графічної залежності Е а = f (μ).
Також графічним шляхом за значенням μ знаходимо чисельне значення коеф-
вантаження наведеної ентальпійного ефективності Є п.
μ = 1,85
Е п = 0,57
Обчислюємо витрату розбризкуваним води за формулою (34)
G w = 1,85 · 14493,6 = 26813,2 кг / год (~ 26,8 м 3 / год)
Визначаємо продуктивність форсунки за формулою (35)
g ф = 26813,2 / 42 = 638 кг / год
Визначаємо необхідний тиск води перед форсунками за формулою (36)
ΔР ф = (638/93, 4) 1 / 0, 49 = 50,4 кПа
Обчислюємо витрату випаровується води в камері за формулою
G w ісп = G (d o - D з) · 10 -3 (39)
G w ісп = 14493,6 (9,2 - 4,8) · 10 -3 = 63,8 кг / год
Як видно з розрахунку, найбільша витрата води (26,8 м 3 / год) і найбільший тиск води перед форсунками (50,4 кПа) відповідають холодного періоду року. Ці параметри приймаються за розрахункові при підборі насоса.
3.8.2 Розрахунок повітронагрівачів
Розрахунок повітронагрівачів здійснюють на два періоди року: спочатку роблять розрахунок на холодний період, потім - на теплий період року.
Також роздільно проводять розрахунок повітронагрівачів першого і другого підігріву.
Метою розрахунку повітронагрівачів є визначення необхідної і располагаемойповерхностей теплопередачі і режиму їх роботи.
При перевірному розрахунку задаються типом і кількістю базових повітронагрівачів, виходячи з марки центрального кондиціонера, тобто спочатку приймають стандартну компоновку, а розрахунком її уточнюють.
ВН1
- Холодний період
При розрахунку обчислюють:
- Теплоту, необхідну для нагрівання повітря, Вт
Q віз = 18655,3 Вт;
- Витрата гарячої води, кг / год:
G w = 3,6 Q віз / 4,19 (t w н - t w к) = 0,859 Q віз / (t w н - t w к) (40)
G w = 0,859 · 18655,3 / (150 - 70) = 200,3 кг / год;
У залежності від марки кондиціонера вибирають число і тип базових теплообмінників, для яких обчислюють масову швидкість руху повітря в живому перетині воздухонагревателя, кг / (м 2 · с):
ρv = G віз / 3600 · f віз, (41)
гдеf віз - площа живого перетину для проходу повітря в повітронагрівачі, м 2
ρv = 14493,6 / 3600.2, 070 = 1,94 кг / (м 2 · с);
- Швидкість руху гарячої води по трубах теплообмінника, м / с
w = G w / (ρ w · f w · 3600), (42)
де ρ w - густина води при її середній температурі, кг / м 3;
f w - площа перетину для проходу води, м 2.
w = 200,3 / (1000.0, 00148.3600) = 0,038 м / с.
Приймаються швидкість, рівну 0,1 м / с
- Коефіцієнт теплопередачі, Вт / (м 2 · К)
К = а (ρv) q w r, (43)
де а, q, r - коефіцієнти
К = 28 (1,94) 0,448 0,1 0,129 = 27,8 Вт / (м 2 · К);
- Середню різницю температур між теплоносіями:
Δt сер = (t w н + t w к) / 2 - (t н + t к) / 2 (44)
Δt сер = (150 + 70) / 2 - (-18 +28) / 2 = 35 ° С
- Необхідну площу теплообміну, м 2
F тр = Q віз / (К · Δt ср) (45)
F тр = 18655,3 / (27,8 · 35) = 19,2 м 2
При цьому необхідно дотримуватися такої умови: між розташовуваної поверхностьюF р (попередньо обраним повітронагрівачем) і необхідної поверхнею F тр запас поверхні теплообміну не повинен перевищувати 15%
[(F р - F тр) / F тр] · 100 ≤ 15% (46)
[(36,8 - 19,2) / 19,2] · 100 = 92%
Умова не виконується, приймаємо повітронагрівач ВН1 із запасом.
ВН2
а) холодний період
Q віз = 6447 Вт;
- Витрата гарячої води, кг / год, за формулою (40)
G w = 0,859 · 6447 / (150 - 70) = 69,2 кг / год;
У залежності від марки кондиціонера вибирають число і тип базових теплообмінників, для яких обчислюють масову швидкість руху повітря в живому перетині воздухонагревателя, кг / (м 2 · с), за формулою (41) ρv = 14493,6 / 3600.2, 070 = 1, 94 кг / (м 2 · с);
- Швидкість руху гарячої води по трубах теплообмінника, м / с, за формулою (42)
w = 69,2 / (1000.0, 00148.3600) = 0,013 м / с.
Приймаються швидкість, рівну 0,1 м / с.
- Коефіцієнт теплопередачі, Вт / (м 2 · К), за формулою (43)
К = 28 (1,94) 0,448 0,1 0,129 = 27,8 Вт / (м 2 · К);
- Середню різницю температур між теплоносіями, за формулою (44)
Δt сер = (150 + 70) / 2 - (13,8 +14,2) / 2 = 26 ° С
- Необхідну площу теплообміну, м 2, за формулою (45)
F тр = 6447 / (27,8 · 26) = 8,9 м 2
Перевіряємо умову за формулою (46)
[(36,8 - 8,9) / 8,9] · 100 = 313%
Умова не виконується, приймаємо повітронагрівач ВН2 із запасом.
б) теплий період
По вище запропонованим формулами (40) - (46) робимо перерахунок для теплого періоду
Q віз = 23369,5 Вт;
G w = 0,859 · 23369,5 / (70 - 30) = 501,8 кг / год
ρv = 14493,6 / 3600.2, 070 = 1,94 кг / (м 2 · с);
w = 501,8 / (1000.0, 00148.3600) = 0,094 м / с.
Для подальших розрахунків приймаємо швидкість, рівну 0,1 м / с.
К = 28 (1,94) 0,448 0,1 0,129 = 27,88 Вт / (м 2 · К);
Δt сер = (30 + 70) / 2 - (12 +19) / 2 = 34,5 ° С
F тр = 23369,5 / (27,88 · 34,5) = 24,3 м 2
При цьому необхідно дотримуватися такої умови: між розташовуваної поверхностьюF р (попередньо обраним повітронагрівачем) і необхідної поверхнею F тр запас поверхні теплообміну не повинен перевищувати 15%
[(36,8 - 24,3) / 24,3] · 100 = 51%
Умова не виконується, приймаємо повітронагрівач ВН2 із запасом.
3.8.3 Підбір повітряних фільтрів
Для очищення повітря від пилу у ВКВ включають фільтри, конструктивне вирішення яких визначається характером цього пилу і необхідної чистотою повітря.
Вибір повітряного фільтра здійснюють згідно [2, кн.2].
Виходячи з наявних даних вибираємо фільтр ФР1-3.
3.8.4 Розрахунок аеродинамічного опору систем кондиціонування повітря
Повне аеродинамічний опір ВКВ знаходять за формулою
Р з = ΔР пк + ΔР ф + ΔР в1 + ΔР ок + ΔР в2 + ΔР пр + ΔР ст, (47)
гдеΔР пк - опір приймального блоку, Па
ΔР пк = Δh пк · (L / L к) 1,95 (48)
(Тут L - розрахункова об'ємна продуктивність ВКВ, м 3 / год;
L к - об'ємна продуктивність кондиціонера, м 3 / год;
Δh пк - опір блоку при номінальній продуктивності кондиціонера (Δh пк = 24 Па), Па);
ΔР пк = 24 · (12078/20000) 1,95 = 8,98 Па;
ΔР ф - аеродинамічний опір фільтра (при максимальній запиленості фільтра ΔР ф = 300 Па), Па;
ΔР в1 - аеродинамічний опір першого воздухонагревателя, Па;
ΔР в1 = 6,82 (ρv) 1,97 · R
ΔР в1 = 6,82 (1,94) 1,97 · 0,99 = 24,9 Вт
ΔР в2 - аеродинамічний опір другого воздухонагревателя, Па
ΔР в2 = 10,64 · (υρ) 1,15 · R, (49)
(Тут R - коефіцієнт, що залежить від середньоарифметичної температури повітря в повітронагрівачі);
ΔР в2 = 10,64 · (1,94) 1,15 · 1,01 = 23,03 Па;
ΔР ок - аеродинамічний опір зрошувальної камери, Па
ΔР ок = 35 · υ ок 2, (50)
(Тут υ ок - швидкість повітря в зрошувальній камері, м / с);
ΔР ок = 35.2, 5 2 = 218,75 Па;
ΔР пр - аеродинамічний опір приєднувальних секції, Па
ΔР пр = Δh пр (L / L к) 2, (51)
(ЗдесьΔh пр - опір секції при номінальній продуктивності (Δh пр = 50 Па), Па);
ΔР пр = 50 (12078/20000) 2 = 18,2 Па;
ΔР в.в - аеродинамічний опір у повітроводах і повітророзподільника (ΔР в.в = 200 Па), Па.
Р з = 8,98 + 300 +24,9 +218,75 + 23,03 + 18,2 +200 = 793,86 Па.
3.9 Підбір вентилятора системи кондиціонування повітря
Вихідними даними для підбору вентилятора є:
- Продуктивність вентилятора L, м 3 / год;
- Умовний тиск, що розвивається вентилятором Р у, Па, та уточнювати за формулою
Р у = Р з [(273 + t п) / 293] · Р н / Р б, (52)
де t п - температура припливного повітря в теплий період року, ° С;
Р н - тиск повітря в нормальних умовах (Р н = 101320 Па), Па;
Р б - барометричний тиск в місці встановлення вентилятора, Па.
Р у = 793,86 [(273 +20) / 293] · 101230/101000 = 796 Па.
Виходячи з отриманих даних підбираємо вентилятор В.Ц4-75 виконання Е8.095-1.
n в = 950 об / хв
ŋ = 87%
N у = 4 кВт
m = 301 кг.
3.10 Підбір насоса для камери зрошення
Підбір насоса здійснюють з урахуванням витрат рідини і необхідного
ора. Витрата рідини повинен відповідати максимальному об'ємному
витраті циркулюючої води в зрошувальній камері, м 3 / год
L w = G w max / ρ, (53)
гдеG w max - масовий максимальна витрата води в ОКФ, кг / год;
ρ - щільність води, що надходить в ОКФ, кг / м 3.
L w = 26813,2 / 1000 = 26,8 м 3 / год
Необхідний напір насоса Н тр, м вод. ст., визначають за формулою
Н тр = 0,1 Р ф + ΔН, (54)
де Р ф - тиск води перед форсунками, кПа;
ΔН - втрати напору в трубопроводах з урахуванням висоти підйому до колектора (для зрошувальних камер ΔН =
Н тр = 0,1 · 50,4 + 8 = 13,04 м вод. ст.
За отриманими даними підбираємо насос і електродвигун до нього.
Параметри підібраного насоса:
- Найменування: КК45/30А;
- Витрата рідини 35 м 3 / год;
- Повний напір
- ККД 70%.
Параметри підібраного електродвигуна:
- Тип А02-42-2;
- Маса
- Потужність 3,1 кВт.
3.11 Розрахунок і підбір основного устаткування системи холодопостачання
Метою розрахунку основного устаткування системи холодопостачання є:
- Обчислення необхідної холодопродуктивності і вибір типу холодильної машини;
- Знаходження режимних параметрів роботи холодильної машини та проведення на їх основі перевірочного розрахунку основних елементів холодильної установки-випарника і конденсатора.
Розрахунок здійснюється в такій послідовності:
а) знаходимо необхідну холодопродуктивність холодильної машини, Вт
Q х = 1,15 · Q охол, (55)
гдеQ охол - витрата холоду, Вт.
Q х = 1,15 · 47 216 = 59623,4 Вт
б) з урахуванням величини Q х вибираємо тип холодильної машини МКТ40-2-1.
в) визначаємо режим роботи холодильної машини, для чого обчислюємо:
- Температуру випаровування холодильного агента, ° С
t і = (t w к + t х) / 2 - (4 ... 6), (56)
де t w к - температура рідини, що виходить з зрошувальної камери і надходить у випарник, ° С;
t х - температура рідини, що виходить з випарника і надходить у зрошувальну камеру, ° С.
- Температуру конденсації холодильного агента, ° С
t к = t w к2 + Δt, (57)
де t w к2 - температура води, що виходить з конденсатора, ° С
t w к2 = t w к1 + Δt (58)
(Тут t w к1 - температура води, що надходить у конденсатор, ° С (Δt = 4 ... 5 ° С); при етомt до не повинна перевищувати +36 ° С.)
t w к1 = t мн + (3 ... 4), (59)
де t мн - температура зовнішнього повітря по мокрому термометру в теплий період року, ° С.
t і = (3,32 +9,11) / 2 - 4 = 2,215 ° С
t мн = 10,5 ° С
t w к1 = 10,5 + 4 = 10,9 ° С
t w к2 = 10,9 + 5 = 15,9 ° С
t к = 15,9 + 5 = 20,9 ° С
- Температуру переохолодження рідкого холодоагенту перед регулюючим вентилем, ° С
t пер = t w к1 + (1 ... 2)
t пер = 10,9 + 2 = 12,9 ° С
- Температуру всмоктування парів холодильного агента в циліндр компресора, ° С
t нд = t і + (15 ... 30), (60)
де t і - температура випаровування холодильного агента, ° С
t нд = 0,715 +25 = 25,715 ° С
г) виробляють перевірочний розрахунок обладнання, для чого обчислюють:
- Поверхня випарника за формулою
F і = Q охол / К і · Δt ср.і, (61)
де К і - коефіцієнт теплопередачі кожухотрубного випарника, що працює на хладоне 12 (К в = (350 ... 530) Вт / м 2 · К);
Δt ср.і - середня різниця температур між теплоносіями у випарнику, яка визначається за формулою
Δt ср.і = (Δt б - Δt м) / 2,3 lg Δt б / Δt м (62)
Δt б = Δt w 2 - t і (63)
Δt б = 9,11 - 2,215 = 6,895 ° С (64)
Δt м = 3,32 - 2,215 = 1,105 ° С
Δt ср.і = (6,895 - 1,105) / 2,3 lg6, 895 / 1,105 = 3,72 ° С
F і = 47216/530 · 3,72 = 23,8 м 2
Розрахункову поверхню F і порівнюємо з поверхнею випарника F і `, наведеної в технічній характеристиці холодильної машини; при цьому слід виконати вимогу
F і ≤ F і `
23,8 м 2 <24 м 2 - умова виконується
- Поверхня конденсатора за формулою
F к = Q к / К к · Δt ср.к, (65)
де Q к - теплове навантаження на конденсатор, Вт
Q к = Q х + N к.ін, (66)
(ЗдесьN к.ін - споживана індекаторная потужність компресора; з деяким запасом індекаторную потужність можна приймати на рівні споживаної потужності компресора, Вт);
К к - коефіцієнт теплопередачі кожухотрубного конденсатора, що працює на хладоне 12 (К к = (400 ... 650) Вт / м 2 · К);
Δt ср.к - середня різниця температур між теплоносіями в конденсаторі, яка визначається за формулою, ° С
Δt ср.к = (Δt б - Δt м) / 2,3 lg Δt б / Δt м (67)
Δt б = t к - t w к1 (68)
Δt б = 20,9 - 3,32 = 17,58 ° С
Δt м = t к - t w к2 (69)
Δt м = 20,9 - 9,11 = 11,79 ° С
Δt ср.к = (17,58 - 11,79) / 2,3 lg 17,58 / 11,79 = 14 ° С
Q к = 59623,4 + 19800 = 79423,4 Вт
F к = 79423,4 / 400.14 = 14,2 м 2
Розрахункову поверхню конденсатора F до порівнюємо з поверхнею конденсатора F до `, числове значення якої наведено в технічній характеристиці холодильної машини, при цьому слід виконати вимогу
F до ≤ F до `
14,2 м 2 ≤ 16,4 м 2 - умова виконується.
Витрата води в конденсаторі, кг / с, обчислюють за формулою
W = (1,1 · Q к) / c w · (t w к2 - t w к1), (70)
де c w - питома теплоємність води (c w = 4190 Дж / (кг · К))
W = (1,1 · 79423,4) / 4190 · (9,11 - 1,32) = 2,6 кг / с.
Список використаних джерел
1. СНиП 2.04.05-91. Опалення, вентиляція і кондиціонування. - М.: Стройиздат, 1991.
2. Внутрішні санітарно-технічні пристрої: Вентиляція і кондиціонування повітря / Б.В. Баркалов, М.М. Павлов, С.С. Амірджанов та ін; Під ред. М.М. Павлова Ю.І. Шіллера.: У 2 кн. - 4-е вид., Перераб. і доп. - М.: Стройиздат, 1992. Кн. 1, 2. Ч.3.
3. Аверкін А. Г. Приклади і завдання з курсу «Кондиціювання повітря і холодопостачання»: Учеб. посібник. - 2-е вид., Испр. і доп. - М.: Видавництво АСВ, 2003.
4. Аверкін А. Г. Кондиціювання повітря і холодопостачання: Методичні вказівки до курсової роботи. - Львів: писи, 1995.