Выбор принципиальной схемы распределения воздуха в кондиционируемом помещении

Выбор схемы распределения воздуха оказывает большое влияние на эффективность системы кондиционирования. От выбора принципиальной схемы распределения воздуха зависит соблюдение требуемых параметров в рабочей зоне, перепад температур рабочей зоны и приточного воздуха, разность между температурами удаляемого и приточного воздуха. При увеличении перепада температур уменьшается величина воздухообмена.

Пользуясь указаниями СниП 2.06.05.-91* выбираем принципиальную схему обработки воздуха. Выбираем для теплого и холодного периодов - систему кондиционирования воздуха с первой рециркуляцией.

Построение на I-d диаграмме процессов кондиционирования воздуха для теплого и холодного периодов

Построение процесса обработки воздуха для теплого периода

Расчёт начинают с рассмотрения теплого периода, при котором избытки тепла больше, чем в теплый период. Величину углового коэффициента изменения состояния воздуха в помещении определяют по формуле, кДж/кг:

,

где Qтпизб - общее расчётное количество избытков полного тепла определяют из табл. 3 для теплого периода, Вт;

Wвл. - количество испарившейся влаги, определяют по табл. 4, кг/ч.

 кДж/кг

По СНиП 2.04.05-91* определяем минимальный расход наружного воздуха для зрительного зала, приходящийся на одного человека, равный 20 м3/ч. Далее определяем общее количество наружного воздуха по следующей формуле:

 м3/ч

На I-d диаграмму наносят точку В, соответствующую параметрам внутреннего воздуха, через которую проводят луч процесса до пересечения с изотермой tП, соответствующей параметрам приточного воздуха, параметры точки П рассчитывают по формуле:

tП = tВ - Δtдоп

где Δtдоп - разность температур между внутренним и приточным воздухом, 5 оС;

tВ = 25 оС.

tП = 25 - 5 = 20 оС

Общее количество кондиционируемого воздуха G0 вычисляют по формуле, кг/ч:

где Wвл - суммарные влагопоступления, кг/ч;

Qизб - избыточное тепло, поступающее в помещение, Вт;

dВ - влагосодержание точки В, г/кг;

dП - влагосодержание точки П, г/кг,

IВ - энтальпия точки В, кДж/кг;

IП - энтальпия точки П, кДж/кг.

Из рассчитанных по двум формулам GО выбираем большее значение.

 кг/ч

 кг/ч

Выбираем расход воздуха, рассчитанный по теплоизбыткам.

На поле I-d диаграммы наносят точку Н, соответствующую параметрам наружного воздуха. Из точки П проводим линию по постоянному влагосодержанию до пересечения с кривой φ = 95%, получаем точку О - параметры воздуха на выходе из оросительной камеры. Далее наносим точку В’ на 1 оС выше точки В, соответствующую состоянию рециркуляционного воздуха перед входом в камеру смешивания. Точки В’ и Н соединяются линией, которая является линией смеси наружного и рециркуляционного воздуха перед оросительной камерой. Показываем подогрев воздуха в приточном воздуховоде П’, который составляет 1 оС.

Положение точки смеси С находят из выражения:

мм

Количество рециркуляционного воздуха Gр1 определяют по формуле

Gр1 = GO - GH.

Gр1 = 19170 - 8880 = 10290 м3/ч

Соединяем точки в следующем порядке: Н - В’ - В - П - О - C.

Определяем охлаждающую мощность оросительной камеры и расход тепла в калорифере второго подогрева:

 кДж/час

 кДж/час

Таблица 5.1

Расчет для тёплого периода:

Построение процесса обработки воздуха с первой рециркуляцией для холодного периода

На поле I-d диаграммы наносят точки В и Н, соответствующие параметрам внутреннего и наружного воздуха, и определяют величину углового коэффициента изменения состояния воздуха в помещении для холодного периода.

 кДж/кг

Через точку В проводят луч процесса и определяют приращение влагосодержания Δd по формуле, г/кг:

где G0 – количество вентиляционного воздуха, определённое расчётом теплового периода, кг/ч;

WХП – суммарное влагопоступление в холодный период, кг/ч.

 г/кг.

Влагосодержание приточного воздуха dП определяется следующим образом, г/кг:

dП = dВ – Δd

dП = 6,6 – 0,8 = 5,8 г/кг

При пересечении луча процесса с линией dП = const определяется положение точки П.

Далее через точку П продолжаем линию dП = const до пересечения с φ = 95% и получаем точку О, которая характеризует состояние воздуха, покидающего оросительную камеру. Соединяем точки П и О.

Далее определяем влагосодержание точки смеси С из следующей пропорции:

 г/кг

Проводим линии dС = const и IO = const, на их пересечении получаем точку С. Далее строим прямую СВ и соединяем ее с линий dН = const, на пересечении получаем точку К.

Определяем расходы тепла через калориферы первого и второго подогрева, кДж/час:

кДж/час

кДж/час

Таблица 5.2 Расчет для холодного периода:

Выбор типа кондиционера

Кондиционер выбирается по табл. 3.1 [1] на номинальную производительность по воздуху от 10 до 250 тыс.м3/ч:

 ,

где

- плотность воздуха в расчётах принимается 1,2 кг/м3.

L=19170/1,2=15975м3/ч

Расчет калориферов (воздухонагревателей)

В зависимости от выбранного типа кондиционера по табл. III.8 [3] выбирают калорифер (воздухонагреватель) и выполняют проверочный расчёт. Исходными данными для расчёта являются: общее количество кондиционируемого воздуха; начальные и конечные параметры воздуха, полученные при построении процессов обработки воздуха; температура горячей воды 115-70 0С. Расчёт проводим в следующей последовательности. При расчёте используем калориферы для кондиционера КТЦ3-31,5: для калорифера I - полуторорядный с обводным каналом и для калорифера II подогрева - однорядный без обводного канала.

1.                 Требуемое количество тепла на нагревание воздуха для холодного периода равно:

для калорифера первого подогрева кДж/час

= 66600 Вт;

для калорифера второго подогрева кДж/час

= 37275 Вт.

2.                 Находим массовую скорость движения воздуха, кг/(м2с):

где f - площадь фронтального сечения воздухонагревателя, м2.

 кг/(м2с)

 кг/(м2с)

3.                 Необходимое количество теплоносителя определяется по формуле, кг/ч:

где св – теплоёмкость воды, св = 4,187 кДж/кг;

 tв1 – температура воды на входе в калорифер, 0С;

 tв2 - температура воды на выходе из калорифера, 0С.

 кг/ч

 кг/ч

4.                 Находим скорость движения воды в трубках калорифера, м/с:

где fв - площадь сечения для прохода воды, м2.

Площадь сечения для прохода воды определяется по табл. VI.5 [6]: fв1 = fв2 = 0,00219 м2.

м/с

м/с

5.                 Определяется коэффициент теплопередачи калорифера,

Вт/м2 0С:

для однорядных теплообменников

для двухрядных теплообменников

Использование этих формул ограничивает диапазон скоростей воды 0,15…0,3 м/с

При скорости воды в трубках калорифера  м/с коэффициент теплопередачи определяется по формуле, Вт/м2·0С:

6.                 Определяем фактический расход тепла через калорифер, кДж/ч:

Фактический расход тепла для одного теплообменника определяется по

 формуле, Вт:

,

где К - коэффициент теплопередачи калорифера, Вт/м2·0С;

F - площадь поверхности теплообмена-принимается по табл. III.8 [3], м2.

Вт

Вт

Определяем число теплообменников в калориферах:

7.                 Вычисляем запас по теплу, %:

Калорифер I подогрева

Калорифер II подогрева

Запас в первом калорифере составляет 3,64%, а во втором – 3,61 %, что соответствует заданному условию.

8.                 Аэродинамическое сопротивление калорифера определяется по табл. III.7 [3].

Калорифер I подогрева - 72,9 Па;

Калорифер II подогрева - 37 Па.

Расчет форсуночной камеры кондиционера

Процессор обработки воздуха в теплый период в основном политропный (охлаждение и осушение). Для осуществления политропных процессов тепловлажностной обработки рекомендуется применять камеру орошения с большой плотностью форсунок. В камерах орошения ОКФ-3 применяются форсунки ЭШФ 7/10, в оросительных камерах ОКС – форсунки УП14-10/15.

Расчёт ведём по теплому периоду, а затем по холодному.

Определяем число форсунок в камере орошения по таблице в зависимости от исполнения выбранной камеры орошения, n шт.

Определяем давление перед форсунками  в зависимости от относительной влажности на входе  и на выходе в оросительную камеру кондиционера по графику[6] и рис.2, кПа;

По графику рис.3 и [3] определяем - производительность одной форсунки, кг/ч.

Расчет воды определяется по формуле, кг/ч:

Находим коэффициент орошения

 ,

где  - расход воздуха через оросительную камеру.

При расчётах коэф-та орошения меньше 0,7 для камер ОКФ-3, БТМ-3 и 0,6 для камер ОКС-3 необходимо сравнивать их с минимальными допустимыми значениями , определяем по формуле:

 ,

где =460 кг/ч для форсунок ЭШФ 7/10 и =870 кг/ч для форсунок УП14-10/15.

Если , камера орошения будет работать в устойчивом режиме, при  принятая камера в расчётном режиме будет работать не устойчиво и не обеспечит заданные параметры обрабатываемого воздуха. В этом случае следует уменьшить количество подключенных форсунок, изменив исполнение или число рядов стояков, или тип камеры.

Эффективность процессов охлаждения при одновременном осушении воздуха оценивается энтальпийным показателем процесса , соответствующим относительному перепаду энтальпий теплообменивающихся сред (воздух – вода) [6], который определяется по формуле:

,

где

 - начальная и конечная энтальпии воздуха оросительной камеры, кДж/кг; -энтальпия насыщенного воздуха, соответствующая температуре воды, поступающая в оросительную камеру, кДж/кг.

В зависимости от коэффициента орошения  по приложению 1, определяется численное значение коэффициента . Энтальпию насыщенного воздуха при начальной температуре воды определяем из выражения, кДж/кг:

По i-d-диаграмме в точке пересечения энтальпии  с линией % находим значение требуемой температуры холодной воды на входе в камеру орошения , 0С.

Температуру воды на выходе из оросительной камеры определяют из формулы:

Для холодного периода основным является процесс адиабатного увлажнения воздуха. Эффективность этого процесса оценивается коэффициентом адиабатной эффективности .

Расчёт выполняем в следующем порядке.

Определяем коэффициент .

 ,

где  - начальная и конечная температуры воздуха по сухому термометру,0С;

 - температура мокрого термометра, 0С.

На рис.4 показаны , для адиабатного процесса обработки воздуха в оросительной камере.

Коэффициент орошения  находим по графикам, соответствующим выбранному типоразмеру и исполнению камеры орошения.

Определяем расход воды через камеру орошения, кг/ч:

Находим давление воды перед форсунками по графикам в зависимости от расхода жидкости.

Тёплый период:

Для кондиционера КТЦЗ-20 подходит камера орошения ОКФ-3 . В камере ОКФ-3 используются форсунки ЭШФ 7/10.

Индекс 02.01304, исполнение 2

,  

Количество форсунок в первом ряду -24

Количество форсунок во втором ряду -24

Всего 48шт.

Определяем по i-d диаграмме влажность на входе и выходе оросительной камеры , ,

По графику определяем производительность одной форсунки

 - камера орошения будет работать в устойчивом режиме.

,

Температура воды на выходе из оросительной камеры

Холодный период:

,  

Определяем коэффициент

Коэффициент орошения  находим по графикам,

Определяем расход воды через камеру орошения, кг/ч:

Находим давление воды перед форсунками по графикам в зависимости от расхода жидкости.

Приближенный расчет и подбор холодильного оборудования

Потребность в холоде  

Qохл равна 538293,6 кДж/час.

Определяем температуру испарения хладагента (фреон-12), 0С:

,

где tВК – температура воды, выходящей из поддона форсуночной камеры, 0С; tХ - температура воды, выходящей из испарителя холодильной установки, принимаем +6 0С;

tИ – не должно быть ниже +1 0С.

0С

Температура конденсации хладагента, оС:

,

где tВ2 = tВ1 + Δt - температура воды, выходящей из конденсатора; tВ1 - температура воды, входящей в конденсатор, при применении водопроводной воды для охлаждения конденсатора принимают значения ; Δt = (4…5) 0C - перепад температур воды в конденсаторе. Температура конденсации не должна превышать +36 0С. При применении водопроводной воды для охлаждения конденсатора принимают значения tв1 = 20…22 0С.

 0С;

 0С.

Температура переохлаждаемого жидкого хладагента перед терморегулирующим вентилем, 0С:

,

 0С.

Температура всасывания паров хладагента в цилиндр компрессора, 0С:

 0С.

Холодопроизводительность с учётом некоторого запаса должна составить, кВт:

 кВт

Выбираем холодильную машину ХМФУ-80/II.

Холодопроизводительность компрессора составит, кВт:

,

где νпор - объём, описываемый поршнями;

qν - удельная объёмная холодопроизводительность фреона-12;

λраб - коэффициент подачи компрессора, определяемый по выражению:

 кВт

Объёмный коэффициент подачи для фреоновых машин:

,

где С - коэффициент мертвого пространства, равный 0,03…0,05;

РК и РИ – соответственно давления конденсации и испарения, которые зависят от tК и tИ.

Коэффициент подогрева λ2 вычисляется по формуле:

где ТИ и ТК - температуры испарения и конденсации, К.

Коэффициент плотности λ3 =0,95…0,98, а коэффициент дросселирования λ4 = 0,94…0,97.

Мощность электродвигателя компрессора находится по формуле, кВт:

,

кВт

Далее выполняется проверка поверхности испарителя и конденсатора выбранной холодильной машины. Величина поверхности испарителя рассчитывается из выражения, м2:

где КИ - коэффициент теплопередачи кожухотрубного испарителя. При охлаждении воды и хладагента применяется фреон-12, его величина равна 350…530Вт/м2.

м2

Среднелогарифмическая разность температур, 0С:

0С

Выбираем испаритель ИТР-70Б с площадью внутренней поверхности 68 м2, номинальный расход воды 2-80 м3/ч. Тепловая нагрузка на конденсатор составляет, кВт:

где Ni - индикаторная мощность, определяемая выражением, кВт:

где ηм - механический КПД, учитывающий потери на трение и равный 0,8…0,9.

 кВт

 кВт

Величина поверхности конденсатора равна, м2:

где Кк - коэффициент теплопередачи горизонтального кожухотрубного конденсатора на фреоне. В зависимости от расхода охлаждающей воды КК = 400…650 Вт/м2; tср.л - среднелогарифмическая разность температур, которая в данном случае равна

 0С

 м2

Выбираем конденсатор КТР-50Б с внутренней поверхностью теплообменника 48,3 м2 м расходом охлаждающей воды 10-40 м3/ч

Расход воды, охлаждающей конденсатор, м3/ч:

; м3/ч

Заключение

В данном курсовом проекте была спроектирована система кондиционирования воздуха в культурном центре (сцена и зрительный зал) г.Харьков.

Страницы: 1, 2