Кондиционирование универсама

Содержание

1. Исходные данные. 2

2. Определение количества выделяющихся вредностей и расчет необходимых воздухообменов 3

2.1. Воздухообмен по избыткам явной теплоты 3

2.2. Воздухообмен по ассимиляции выделяющейся влаги 3

2.3. Воздухообмен по вредным выделениям 4

2.4. Количество рециркуляционного воздуха 4

3. Построение процессов обработки воздуха на ID диаграмме 5

4. Расчет основных рабочих элементов кондиционера и подбор оборудования 6

4.1. Расчет фильтра 6

4.2. Камера орошения 7

4.3. Воздухонагреватели 8

4.4. Холодильные установки 9

4.5. Вентиляторные агрегаты 10

Список литературы. 10

Схема компоновки кондиционера 11

1. Исходные данные

Схема СКВ - 1

Место строительства г.ЯЛТА.

Помещение – УНИВЕРСАМ

Размеры помещения 38х20х5 м.

Число людей – n = 400 чел.

Теплопоступления

от солнечной радиации Q_>ср> = 14,5 кВт,

от освещения Q_>осв> =12,6 кВт,

от оборудования Q_>об> = 0

Влаговыделения от оборудования W_>об> = 0

Теплоноситель – горячая вода для ХПГ _>1>=150 ^оС, _>2>=70 ^оС, для ТПГ `<sub>>1</sub>>=70 <sup>о</sup>С, `_>2>=50 ^оС.

табл. 1

период года	холодный и п.у.	теплый
расчетные параметры наружного воздуха
температура t>ext>, оС	tБ>ext> = -6	tБ>ext> = 30,5
энтальпия I>ext>, кДж/кг	IБ>ext> = -2,5	IБ>ext> = 64,5
скорость ветра >ext>>, >м/с	8,7	1
барометрич. давление P>ext>> , >ГПа	1010	1010
расчетные параметры внутреннего воздуха.
температура воздуха, t>в> оС	20	24
относительная влажность, >в>,> >%	60	60
влагосодержание d>в>, г/кг	8,7	11,2

Выбор параметров наружного воздуха производен по параметрам Б (прил. 8 [1]).

2. Определение количества выделяющихся вредных веществ

и расчет необходимых воздухообменов

2.1. Воздухообмен по избыткам явной теплоты

Теплопоступления от людей для ТПГ:

Q_>л>^яТ = q_>я> • n = 0,075 • 400 = 30 кВт,

где q_>я> – поток теплоты, выделяемый одним человеком,

q_>я>=0,075 кВт – при легкой работе и t=24^оС.

Теплопоступления от людей для ХПГ:

Q_>л>^яХ = q_>я> • n = 0,1 • 400 = 40 кВт,

где q_>я> = 0,1 кВт – при легкой работе и t=20^оС.

Теплоизбытки помещения для ТПГ:

Q_>я>^Т = Q_>л>^я + Q_>ср> + Q_>осв> + Q_>об> = 30 + 14,5 + 12,6 + 0 = 57,1 кВт

Теплоизбытки помещения для ХПГ:

Q_>я>^Х = Q_>л>^я + Q_>осв> + Q_>об> = 40 + 12,6 + 0 = 52,6 кВт

Температура приточного воздуха для ТПГ:

t_>п> = t_>в> - t = 24 – 6 = 18 ^оС,

где t – температурный перепад в зависимости от помещения и подачи воздуха

t = 6 ^оС – для общественных зданий при высоте притока 5 м.

Температура приточного воздуха для ХПГ:

t_>п> = t_>в> - t = 20 – 6 = 14 ^оС,

Воздухообмен по избыткам явной теплоты для ТПГ:

G_>1>^Т = 3600 • Q_>я> / с_>в> (t_>в> – t_>п>) = 3600 • 57,1 / 1 • (24-18) = 34 260 кг/ч

где с_>в> – удельная теплоемкость воздуха с_>в> = 1 кДж/(кг ^оС)

Воздухообмен по избыткам явной теплоты для ХПГ:

G_>1>^Х = 3600 • Q_>я> / с_>в> (t_>в> – t_>п>) = 3600 • 52,6 / 1 • (20-14) = 31 560 кг/ч

2.2. Воздухообмен по ассимиляции выделяющейся влаги

Избыточные влаговыделения в помещении для ТПГ:

W^Т = g_>w> • n + 1000 • Wоб = 105 • 400 + 1000 • 0 = 42 000 г/ч

где g_>w> – влаговыделения одним человеком

g_>w> = 105 г/ч – при легкой работе и t=24^оС.

Избыточные влаговыделения в помещении для ХПГ:

W^Х = g_>w> • n + 1000 • Wоб = 75 • 400 + 1000 • 0 = 30 000 г/ч

где g_>w> = 75 г/ч – при легкой работе и t=20^оС.

Воздухообмен по ассимиляции выделяющейся влаги для ТПГ:

G_>2>^Т = W^Т / (d_>в> – d_>п>) = 42 000 / (11,2-6,2) = 8 400 кг/ч

Воздухообмен по ассимиляции выделяющейся влаги для ХПГ:

G_>2>^Х = W^Х / (d_>в> – d_>п>) = 30 000 / (11,2-1) = 2 940 кг/ч

2.3. Воздухообмен по вредным выделениям

Количество вредных веществ поступающих в воздух:

Z = n • z` = 400 • 60 = 24000 г/ч

где z` - выделения 1 человеком СО<sub>>2</sub>> при легкой работе z` = 45 г/ч

Воздухообмен по вредным выделениям:

G_>3> =  • Z / (z_>в> – z_>п>) = 1,2 • 24000 / (3,2 – 0,6) = 11 000 кг/ч

где z_>в> – ПДК СО_>2> в удаляемом воздухе для помещений с кратковременным

пребыванием людей z_>в> =3,2 г/м³

z_>п> - концентрация СО_>2> в приточном воздухе для малых городов z_>п> =0,6 г/м³

К расчету принимается наибольший воздухообмен по избыткам явной теплоты для теплого периода.

G = G_>1>^Т = 34 260 кг/ч

L = G/ =34260/1,2 = 28 550 м³/ч

2.4. Количество рециркуляционного воздуха

Минимально необходимое количество наружного воздуха:

G_>н>^min =  • n • l = 1,2 • 400 • 20 = 9600 кг/ч

где l – количество наружного воздуха на 1 чел,

при кратковременном пребывании l = 20 м³/ч

Сравнение минимально необходимого количества наружного воздуха и воздухообмена по ассимиляции выделяющейся влаги:

G_>н>^min < G_>3> принимаем G_>н> = G_>3>= 11 000 кг/ч

Количество рециркуляционного воздуха

G_>р> = G – G_>н> = 34 260 – 11 000 = 23 260 кг/ч

3. Построение процессов обработки воздуха на ID диаграмме

Избыточный поток скрытой теплоты от людей для ТПГ:

Q_>с>^Т = = q_>с> • n = 0,08 • 400 = 32 кВт,

где q_>я> – поток теплоты, выделяемый одним человеком,

q_>с>=0,08 кВт – при легкой работе и t=24^оС.

Теплопоступления от людей для ХПГ:

Q_>с>^Х = q_>с> • n = 0,05 • 400 = 20 кВт,

где q_>с> = 0,05 кВт – при легкой работе и t=20^оС.

Угловой коэффициент угла процесса для ТПГ:

E^Т = 3600 • (Q_>я>^Т + Q_>с>^Т) / W^Т = 3600 • (57,1 + 32) / 42 = 7600 кДж/кг влаги

Угловой коэффициент угла процесса для ХПГ:

E^Х = 3600 • (Q_>я>^Х + Q_>с>^Т) / W^Х = 3600 • (52,6 + 20) / 30 = 8700 кДж/кг влаги

Влагосодержание смеси наружного и рециркуляционного воздуха для ТПГ

d_>с> = (G_>н> • d_>н> + G_>р> • d_>в>) / G = (11 000 • 13,2 + 23260 • 11,2) / 34260 = 12 г/кг

Влагосодержание смеси наружного и рециркуляционного воздуха для ХПГ

d_>с> = (G_>н> • d_>н> + G_>р> • d_>в>) / G = (11 000 • 2,4 + 23260 • 8,7) / 34260 = 6,8 г/кг

После построения I-d диаграммы полученные данные сведены в табл.2

табл.2

воздух	обозн.	t, оС	I, кДж/кг
ТПГ
наружный	НТ	30,5	64,5
смесь	СТ	28,2	59
камера орошения	ОТ	14,8	39,5
приточный	ПТ	18	43
внутренний	ВТ	24	52,5
удаляемый	В`Т	27	55,8
ХПГ
наружный	НХ	-6	-2,5
смесь	СХ	11	25,8
первый подогреватель	КХ	16,3	31
камера орошения	ОХ	11	31
приточный	ПХ	14	33,8
внутренний	ВХ	20	42
удаляемый	В`Т	23	45

4. Расчет основных рабочих элементов кондиционера и подбор оборудования

Подбор оборудования выполнен на основании [2].

К установке принимаем центральный кондиционер КТЦЗ-31,5 с номинальной производительностью L=31 500 м³/ч.

4.1. Расчет фильтра.

Для проектируемой системы центрального кондиционирования воздуха, выбираем рулонный фильтр, расположенный за смесительной секцией.

Максимальная концентрация пыли в рабочей зоне общественных зданий z_>wz> = 0,5 мг/м3

Содержание пыли в наружном воздухе непромышленного города z_>ext> = 0,6 мг/м3

Степень очистки приточного воздуха

_>тр>= 100% • (z_>ext> - z_>wz>) / z_>ext> = 100 • (0,6- 0,5)/0,6 = 17%

класс фильтра – III (предел эффективности 60%)

Фильтр подобран по табл. 4.2 [2]:

тип фильтра: волокнистый, замасляный ячейковый ФяУБ

фильтрующий материал - ФСВУ

номинальная воздушная нагрузка на входное сечение q = 7000 м³/(ч•м²)

площадь ячейки f_>я> = 0,22 м²

начальное сопротивление P_>ф.н> =40 Па

конечное сопротивление P_>ф.к> = 150 Па

удельная пылемкость П = 570 г/м²

способ регенерации – замена фильтрующего материала.

Требуемая площадь фильтрации:

F_>ф>^тр = L_> >/ q = 28550/7000=4,01 м²,

Необходимое количество ячеек:

n_>я >= F_>ф>^тр / f_>я> = 4,01 / 0,22 = 18,23

к установке принимаем 18 ячеек

Действительная степень очистки

по номограмме 4.4 [2] 1-Е = 18% => _>д>=82%

_>д >> _>тр>

Количество пыли, осаждаемой на 1 м² площади фильтрации в течении 1 часа.

m_>уд >= L • z_>ext>_> >• _>n>_> >/ F_>ф >= 28550 • 0,6•10^-3 • 0,82 / 4,01 = 3,4 г/м²ч

Периодичность замены фильтрующей поверхности:

_>рег >= П / m_>уд>=570 / 3,4 = 167 ч = 7 сут.

4.2. Камера орошения.

К установке принимается форсуночная камера орошения ОКФ-3 03.01304 исп.1

всего форсунок 63 шт., всего стояков – 7 шт.

4.2.1. ХПГ

процесс обработки воздуха – адиабатный

Коэффициент адиабатной эффективности:

Е_>А> = = =0,96

где t_>вк> – температура воздуха конечная (после камеры орошения) t_>вк> =11 ^оС

t_>вн> – температура воздуха начальная (до камеры орошения) t_>вк> =16,3 ^оС

t_>мвн> – температура по мокрому термометру t_>мвн> =10,8 ^оС

Коэффициент орошения =2,0 – по графику на рис. 15.27 [2].

Расход воды на орошение:

G_>ж> =  • G = 2,0 • 34260 = 68 520 кг/с

Давление воды перед форсункой:

p_>ж> = 80 кПа – по графику на рис. 15.32 [2].

4.2.2. ТПГ

процесс обработки воздуха – политропный – охлаждение и осушение.

Коэффициент адиабатной эффективности:

Е_>А> = = =0,38

где I_>вк> – энтальпия воздуха конечная (после камеры орошения) I_>вк> =39,5 кДж/кг

t_>вн> – энтальпия воздуха начальная (до камеры орошения) I_>вк> =59 кДж/кг

I^пр_>в> – предельная энтальпия для данного процесса I^пр_>в> =38,5 кДж/кг

I^пр_>вн> – предельная энтальпия для начального состояния I^пр_>вн> =90 кДж/кг

Коэффициент орошения =0,7 – по графику на рис. 15.27 [2].

Коэффициент политропной эффективности Е_>П> = 0,25 – по номограмме на рис. 15.27 [2].

Расход воды на орошение:

G_>ж> =  • G = 0,7 • 34260 = 23980 кг/с

Относительная разность температур воздуха:

 = b • c •  • (1/Е_>П> – 1/Е_>А>) = 0,33 • 4,19 • 0,7 • (1/0,25 – 1/0,38) = 1,32 ^оС

где b – коэффициент аппроксимации b=0,33 (кг•^оС)/кДж;

с_>ж> – удельная теплоемкость воды с=4,19 кДж/(кг•^оС)

Температура воды начальная:

t_>жн> = = = 6 ^оС

где t^пр_>в> – предельная температура для данного процесса t^пр_>в> =13,8 ^оС

Температура воды конечная:

t_>жн> = = = 11,6 ^оС

Давление воды перед форсункой:

p_>ж> = 30 кПа – по графику на рис. 15.34 [2].

4.3. Воздухонагреватели.

Первый воздухонагреватель подбирается для ХПГ, второй – для ТПГ.

К установке принимается воздухонагреватели 03.10114

площадь фасадного сечения F_>ф> = 3,31 м².

Относительный перепад температур:

_>В1> = (t_>вн >- t_>вк>) / (t_>вн >- t_>жн>) = (11-16,3) / (11-95) = 0,06– для 1-го подогревателя

где t_>жн> – начальная температура теплоносителя t_>жн> =95 ^оС

t_>вн> , t_>вк> – начальная и конечная температура обрабатываемого воздуха

_>В2> = (14,8-18) / (14,8-95) = 0,04– для 2-го подогревателя

Относительный расход воздуха:

G` = G / G_>ном> = 34260 / 37800 = 0,9

где G_>ном >– номинальный расход воздуха для данного кондиционера

По табл.15.18 [2] принимаем тип и схему обвязки базовых теплообменников:

6, параллельно.

По номограмме рис.15.41а [2] определяем:

_>Ж1> = 0,75 при количестве рядов n=1. – для 1-го подогревателя

_>Ж1> = 0,8 при количестве рядов n=1. – для 2-го подогревателя

Б = 0,623 – коэф. гидравлического сопротивления нагревателя.

Расход теплоносителя

G_>Ж1> = G•с_>в>•_>В1>/с_>ж>•_>Ж1> = 34260 • 1,005 •0,06 / 4,19 •0,75 = 687 кг/ч– для 1-го подогревателя

G_>Ж2> = 34260 • 1,005 •0,04 / 4,19 •0,8 = 411 кг/ч– для 2-го подогревателя

Конечная температура теплоносителя:

t_>жк1> = t_>жн> + _>Ж1> • (t_>вн> – t_>жн>) = 95 + 0,75 (11 – 95) = 32 ^оС

t_>жк2> = 95 + 0,8 (14,8 – 95) = 31 ^оС

Массовая скорость воздуха в фасадном сечении установки:

V) = G / 3600 • F_>ф> = 34260 / 3600 • 3,31 = 2,9 кг/(м²с)

Потери давления по воздуху:

P_>В> = 25 Па – по номограмме рис. 15.43 [2].

Потери давления по воде:

P_>Ж1> = Б • (_>В1> / _>Ж1>)² • G`² •98,1 = 0,623 • (0,06 / 0,75)² • 0,9² • 98,1 = 0,32 кПа.

P_>Ж2> = 0,623 • (0,04 / 0,75)² • 0,9² • 98,1 = 0,14 кПа.

4.4. Холодильные установки.

Холодопроизводительность установки в рабочем режиме:

Q_>хр> = А_>х> • G • (I_>н> – I_>к>) / 3600 = 1,2 • 34260 • (59-39,5) / 3600 = 213 кВт

где: А_>х> – коэффициент запаса, учитывающий потери холода на тракте хладагента,

холодоносителя и вследствие нагревании воды в насосах, А_>х> = 1,12 ÷ 1,15;

I_>н> , I_>к> – энтальпия воздуха на входе в камеру орошения и выходе из неё.

Температура кипения хладагента:

t_>их> = (t_>жк> + t_>жн>)/2-(4÷6) = (6+11,6) / 2 - 5 = 3,3 °С

температура конденсации хладагента:

t_>конд >= t_>к.к > + (3÷4) = 24 + 4 = 28 °С

температура переохлаждения холодильного агента

t_>п.х >= t_>к.н > + (1÷2) = 20 + 2 = 22 °С

где: t_>к.н > – температура охлаждающей воды перед конденсатором,

ориентировочно принимаемая t_>к.н> = 20°С;

t_>к.к > – температура воды на выходе из конденсатора,

принимаемая на 3÷4°С больше t_>к.н> ,°С.

Температуру кипения хладагента в испарителе следует принимать не ниже 2°С, причем температура воды, выходящей из испарителя, не должна быть ниже 6 °С.

Объемная холодопроизводительность при рабочих условиях:

q_>v>_>р> =(i_>их> – i_>пх>) / V_>их> = (574,6-420,6)/0,053 = 2905 кДж/м³

где: i_>и.х> – энтальпия паровой фазы хладагента при t_>и.х> , кДж/кг;

i_>п.х> – энтальпия жидкой фазы хладагента при t_>п.х> , кДж/кг;

v_>и.х> – удельный объем паров хладагента при t_>и.х> , кг/м³.

Холодопроизводительность холодильной машины в стандартном режиме

(t_>н.х >=5°C, _> >t_>конд>=35°С, t_>п.х >=30°С):

= = 190 кВт

где: λ_>с> – коэффициенты подачи компрессора при стандартном режиме λ_>с>=0,76

λ_>р> – коэффициенты подачи компрессора при рабочем режиме по табл. 4.6 [3].

q_>vc> – объемная холодопроизводительность при стандартном режиме,

q_>vc>=2630 кДж/м³.

К установке принимаются холодильные машины ХМ-ФУ40/1РЭ холодопроизводительностью 94,7 кВт, в количестве 2 шт.

4.5. Вентиляторные агрегаты.

Аэродинамическое сопротивление:

Р = Р_>маг> + Р_>к> + Р_>ф> + Р_>ко> +2 • Р_>вн> = 100 + 50 + 150 + 50 + 2• 25 = 400 Па

где Р_>маг> –сопротивление магистрального воздуховода принимаем 100 Па

Р_>к> – сопротивление приемного клапана принимаем 50 Па

Р_>ф> – сопротивление с фильтра Р_>ф> =150 Па

Р_>ко> – сопротивление камеры орошения принимаем 50 Па

Р_>вн> – сопротивление воздухонагревателя Р_>вн> = 25 Па

Принимаем вентилятор ВЦ4-75 № 10 Е10.095-1 ГОСТ 5976-90

частота n=720 об/мин;

КПД =0,7;

Потребляемая мощность N = 5,5 кВт

D = 0,95 D_>ном>

Двигатель 4А132М8; m=438 кг

Литература

1. СНиП 2.04.05-91* Отопление, вентиляция и кондиционирование. М.: ГУП ЦПП, 2001. 74с.

2. Справочник проектировщика. Под ред. Павлова Н.Н. Внутренние санитарно-технические устройства. Часть 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. М.: Стройиздат. 1985.

3. Иванов Ю.А., Комаров Е.А., Макаров С.П. Методические указания по выполнению курсовой работы "Проектирование кондиционирования воздуха и холодоснабжение". Свердловск: УПИ, 1984. 32 с.

Министерство образования РФ

Уральский государственный технический университет

кафедра "Теплогазоснабжение и вентиляция"

КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА

И ХОЛОДОСНАБЖЕНИЕ

КУРСОВАЯ РАБОТА

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

преподаватель: Н.П.

студент: С.Ю.

1851929

группа: ТГВ-6 (Екатеринбург)

Екатеринбург

2004

TYPE=RANDOM FORMAT=PAGE>20

Министерство образования Российской Федерации

Уральский государственный технический университет - УПИ

кафедра "Теплогазоснабжение и вентиляция"

Оценка_____________

КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ПРОДОВОЛЬСТВЕННОГО МАГАЗИНА

в г.Саратове

Курсовая работа

2907.61127.005 ПЗ

Руководитель: Н.П.

Студент Т.А.

ТГВ-6

Екатеринбург

Екатеринбург 2004

СОДЕРЖАНИЕ

Исходные данные…………………………………………………….……………………3

Определение количества выделяющихся вредных веществ и расчет необходимых воздухообменов

Необходимая величина воздухообмена при расчете по избыткам явной теплоты……………………………………………………………………………….4

Воздухообмен по ассимиляции выделяющейся влаги….………………….…..5

Воздухообмен по борьбе с выделяющимися в помещении вредными газами и парами……………………………………………….……………………...5

Определение расчетного воздухообмена……………………………………….6

Определение количества рециркуляционного воздуха……………………….6

Построение процессов обработки воздуха на I-d диаграмме

Определение величины углового коэффициента луча процесса.…..…...…7

Построение на I-d диаграмме процессов обработки воздуха в кондиционере с первой рециркуляцией для теплого периода года ……….8

Построение на I-d диаграмме процессов обработки воздуха в кондиционере с первой рециркуляцией для холодного периода года…..….8

Расчет основных рабочих элементов установки кондиционирования воздуха и подбор оборудования

Фильтр………………………………………………………………………………..10

Камера орошения……………………………………………………………………10

Воздухонагреватели и воздухоохладители…………………………………...12

Холодильные установки…………………………………………………………..18

Вентиляторные агрегаты……………………………………………………… 19

Компоновка и теплохолодоснабжение центральных кондиционеров…………20

Библиографический список…………………………………………………………….…..23

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

В данной работе расчетным объектом является помещение продовольственного магазина, расположенного в городе Саратове.

Размеры помещения – 42х12х4 м.

Число людей – 200.

Теплопоступления:

- от солнечной радиации Q_>с.р.>=8,4 кВт;

- от освещения Q_>осв.>=10,5 кВт;

- от оборудования Q_>об>=12,1 кВт.

Влаговыделения от оборудования W_>об >=3,9 кг/ч.

Расчетный теплоносителя – вода, с параметрами:

для теплого периода – 70/50 °С;

для холодного периода – 150/70 °С.

Расчетные климатические параметры для г.Саратова при разработке системы кондиционирования приняты:

для теплого периода года (Приложение 8 [1]):

t^Б_>ext>=30,5°С; I^Б_>ext>=53,6 кДж/кг;

для холодного периода года (Приложение 8 [1]:)

t^Б_>ext>= -27°С; I^Б_>ext>= -26,3 кДж/кг.

Барометрическое давление 990 ГПа.

Расчетные параметры внутреннего воздуха помещения продовольственного магазина приняты:

для теплого периода года:

t_>в>=24°С; I_>в>=43 кДж/кг; φ=40%;

для холодного периода года:

t_>в>= 22°С; I_>в>= 39 кДж/кг; φ=40%.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ВЫДЕЛЯЮЩИХСЯ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ И РАСЧЕТ НЕОБХОДИМЫХ ВОЗДУХООБМЕНОВ.

Необходимая величина воздухообмена при расчете

по избыткам явной теплоты.

, кг/ч, (2.1)

где: Q_>я> – избыточный поток явной теплоты в помещение, кВт;

t_>в> – температура в рабочей зоне, °С;

t_>п> – температура приточного воздуха, °С;

с_>в> – удельная теплоемкость воздуха, с_>в>=1 кДж/(кг°С).

Температура приточного воздуха t_>п> определяется по формуле:

t_>п >= t_>в >– Δt , °С (2.2)

где: Δt – температурный перепад, согласно [2] принимаем Δt = 3°С.

Расчет теплоизбытков производится следующим образом.

Т е п л ы й п е р и о д

Q_>я> = Q^я_>л> + Q_>с.р.> + Q_>осв> + Q_>об> , кВт, (2.3)

где: Q^я_>л> – теплопоступления от людей, кВт;

Q^я_>л> = q_>я>n, (2.4)

q_>я> – поток явной теплоты, выделяемой одним человеком, кВт.

Q^я_>л> = 0,071х200=14,2 кВт

Q_>я> = 14,2+8,4+10,5+12,1=45,2 кВт

t_>п> = 24-3=21°С

кг/ч

Х о л о н ы й п е р и о д

Q_>я> = Q^я_>л> + Q_>осв> + Q_>об> , кВт (2.5)

Q^я_>л> = 0,085х200=17,0 кВт

Q_>я> = 17,0+10,5+12,1=39,6 кВт

t_>п> = 22-3=19°С

кг/ч

Воздухообмен по ассимиляции выделяющейся влаги.

, кг/ч, (2.6)

где: d_>в> – влагосодержание удаляемого воздуха, г/кг;

d_>п> – влагосодержание приточного воздуха, г/кг;

W – избыточные влаговыделения в помещении, г/ч

W = g_>w>n + 1000W_>об> , (2.7)

где: d_>w> – влаговыделение одним человеком, г/ч

Т е п л ы й п е р и о д

W =107х200 + 1000х3,9 = 25300 г/ч

кг/ч

Х о л о н ы й п е р и о д

W =91х200 + 1000х3,9 = 22100 г/ч

кг/ч

2.3 Воздухообмен по борьбе с выделяющимися в помещении

вредными газами и парами.

, кг/ч, (2.8)

где: ρ_>в> – плотность воздуха, ρ_>в> = 1,2 кг/м³;

z_>п> – предельно допустимая концентрация вредных веществ в воздухе, удаляемом из помещения, г/м³;

z_>в> – концентрация вредных веществ в приточном воздухе, г/м³;

Z – количество вредных веществ, поступающих в воздух помещения, г/ч.

, кг/ч

Результаты расчета воздухообменов сведены в таблицу 2.1.

Таблица2.1.

Воздухообмен для расчетного помещения.

Период года	Расход приточного воздуха, кг/ч
По избыткам явной теплоты G>1>	По избыткам влаги G>2>	По избыткам вредных газов и паров G>3>
Теплый период	54240	16867	6000
Холодный период	47520	17000	6000

2.4. Определение расчетного воздухообмена.

В качестве расчетного воздухообмена принимается максимальное значение из G_>1>, G_>2> , G_>3.>

G = 54240 кг/ч

2.5. Определение количества рециркуляционного воздуха

G_>р> = G – G_>н> , кг/ч (2.9)

где: G_>н> – количество наружного воздуха.

Для нахождения G_>н> определяется минимальное количество наружного воздуха, подаваемого в помещение:

G^min_>н> =ρ_>в>nl, кг/ч, (2.10)

где: l – количество наружного воздуха на 1 человека, м³/ч.

G^min_>н> =1,2х200х20 = 4800 кг/ч

Полученное значение G^min_>н> сравнивается с величиной расчетного воздухообмена по борьбе с выделяющимися газами и парами G_>3>:

G^min_>н> < G_>3>

4800 < 6000

Принимаем G_>н> = 6000 кг/ч

G_>р> = 54240 – 6000 =48240 кг/ч

ПОСТРОЕНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ ВОЗДУХА

НА I-d ДИАГРАММЕ.

Исходными данными для построения процесса тепловлажностной обработки воздуха являются расчетные параметры наружного воздуха – t_>н> и I_>н> (точка Н), заданные параметры внутреннего воздуха – t_>в> и I_>в> (точка В).

3.1. Определение величины углового коэффициента луча процесса.

, кДж/кг влаги, (3.1)

где: Q_>п> – избыточный поток полной теплоты в помещении, кВт;

Qс – избыточный поток скрытой теплоты в помещении, кВт

, кВт, (3.2)

где: I_>в.п> – энтальпия водяного пара при температуре t_>в> ,кДж/кг,

I_>в.п> =2500 + 1,8 t_>в> , кДж/кг, (3.3)

q_>с> – поток скрытой теплоты, выделяемой 1 человеком, кВт.

Т е п л ы й п е р и о д

I_>в.п> =2500 + 1,8 х 24 = 2543,2 кДж/кг

,кВт

кДж/кг влаги

Х о л о н ы й п е р и о д

I_>в.п> =2500 + 1,8 х 22 = 2539,6 кДж/кг

,кВт

кДж/кг влаги

Процесс обработки воздуха в кондиционере осуществляется по схеме с первой рециркуляцией.

3.2. Построение на I-d диаграмме процессов обработки воздуха в кондиционере с первой рециркуляцией для теплого периода года.

Исходными данными для построения процесса тепловлажностной обработки воздуха являются расчетные параметры наружного воздуха – t_>н> и I_>н> (точка Н); заданные параметры внутреннего воздуха – t_>в> и I_>в> (точка В); расчетный воздухообмен – G; количество рециркуляционного воздуха - G_>р>; количество наружного воздуха – G_>н>; величина углового коэффициента – .

Через точку В проводится луч процесса до пересечения с изотермой температуры приточного воздуха t_>п> . Из точки П проводится линия d_>п>=Сonst до пересечения с кривой I=95% в точке О, параметры которой соответствуют состоянию обрабатываемого воздуха на выходе из камеры орошения. Отрезок ОП' характеризует процесс нагревания воздуха в воздухонагревателе второго подогрева, П'П – подогрев воздуха на 1÷1,5°С в вентиляторе и приточных воздуховодах.

Из точки В вверх по линии d_>в>=Сonst откладывается отрезок ВВ', соответствующий нагреванию воздуха, удаляемого из помещения рециркуляционной системой, в вентиляторе и воздуховоде. Отрезок В'Н характеризует процесс смешения наружного и рециркуляционного воздуха. Влагосодержание смеси находится из выражения:

, г/ч (3.4)

г/ч

Пересечение линий В'Н и d_>с>=Сonst определяет положение точки С, характеризующей параметры воздуха на входе в камеру орошения.

3.3. Построение на I-d диаграмме процессов обработки воздуха в кондиционере с первой рециркуляцией для холодного периода года.

Исходными данными для построения процесса тепловлажностной обработки воздуха являются расчетные параметры наружного воздуха – t_>н> и I_>н> (точка Н); заданные параметры внутреннего воздуха – t_>в> и I_>в> (точка В); расчетный воздухообмен – G; величина углового коэффициента – .

9Для определения параметров приточного воздуха находится его ассимилирущая способность по влаге:

,г/кг (3.5)

и вычисляется влагосодержание приточного воздуха:

d_>п> = d_>в> – Δd ,г/кг (3.6)

г/кг

d_>п> = 6,8 – 0,4 =6,4,г/кг

Через точку В проводится луч процесса до пересечения с линией d_>п>=Сonst в точке П, которая характеризует состояние приточного воздуха при условии сохранения в холодный период года расчетного воздухообмена. Пересечение линии d_>п>=Сonst с кривой I = 95% определяет точку О, соответствующую параметрам воздуха на выходе из камеры орошения. Отрезок ОП характеризует процесс в воздухонагревателе второго подогрева. По аналогии с п.3.2 строится процесс смешения наружного и рециркуляционого воздуха (отрезок НВ) и определяются параметры смеси:

г/ч

Из точки С проводится луч процесса нагревания воздуха в воздухонагревателе первого подогрева до пересечения с адиабатой I_>о>=Const в точке К, соответствующей параметрам воздуха на входе в камеру орошения.

РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ РАБОЧИХ ЭЛЕМЕНТОВ УСТАНОВКИ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА И ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ.

4.1. Фильтр.

Для проектируемой системы центрального кондиционирования воздуха, с расходом 54240 кг/ч, выбираем кондиционер КТЦ60, с масляным самоочищающимся фильтром.

Характеристики фильтра:

площадь рабочего сечения - 6,31 м²

удельная воздушная нагрузка – 10000 м³ ч на 1м²

максимальное сопротивление по воздуху ~10 кгс/м²

количество заливаемого масла – 585 кг

электродвигатель АОЛ2-21-4, N=1,1 кВт, n=1400 об/мин

4.2. Камера орошения.

Расчет:

1. Выбор камеры орошения по производительности воздуха:

м³/ч (4.1)

Принимаем форсуночную двухрядную камеру орошения типа Кт длинной 1800мм.

Конструктивные характеристики:

номинальная производительность по воздуху 60 тыс. м³/ч

высота и ширина сечения для прохода воздуха 2003х3405 мм

площадь поперечного сечения 6,81 м²

номинальная весовая скорость воздуха в поперечном сечении 2,94 кгс/(м² °С)

общее число форсунок при плотности ряда 24шт/м² ряд) – 312 шт./м²

2. Определяем массовую скорость воздуха в поперечном сечении камеры орошения:

, кг/(м²с) (4.2)

3. Определяем универсальный коэффициент эффективности:

(4.3)

Согласно [3] выбираем коэффициент орошения В, коэффициент полного орошения Е и диаметр выпускного отверстия форсунок:

В=1,8

Е=0,95

Ø=3,5 мм

Так как (pv) < 3 кг/(м² с), то для Е´ вводим поправочный коэффициент 0,96:

5. Вычисляем начальную и конечную температуру воды t_>w>_>н> t_>w>_>к> , совместно решая систему уравнений:

t_>w>_>н> = 6,1°С

t_>w>_>к> = 8,5°С

6. Вычисляем массовый расход воды:

G_>w>_> >= BxG = 1,8х54240 = 97632 кг/ч (4.4)

7. Определяем пропускную способность одной форсунки:

кг/ч (4.5)

8. По диаметру выпускного отверстия и пропускной способности форсунки определяем давление воды перед форсункой, согласно [3]:

Р_>ф> = 2,1 кгс/см²

9. Определяем аэродинамическое сопротивление форсуночной камеры орошения:

ΔР = 1,14 (pv)^1,81 = 1,14 х 1,84^1,81 = 3,43 кгс/м² (4.6)

4.3. Воздухонагреватели и воздухоохладители.

Воздухонагревательные и воздухоохладительные установки собираются из одних и тех же базовых унифицированных теплообменников, конструктивные характеристики представлены в [2]. Число и размеры теплообменников, размещаемых во фронтальном сечении установки, однозначно определяются производительностью кондиционера.

Базовые теплообменники могут присоединятся к трубопроводам тепло-холодоносителя по различным схемам согласно [2].

Расчет воздухонагревательных и воздухоохладительных установок состоит из следующих операций:

По известной величине расчетного воздухообмена G, согласно [2], выбирается марка кондиционера и определяется площадь фасадного сечения F_>ф> ,м².

Вычисляется массовая скорость воздуха в фасадном сечении установки:

, кг/(м²с) (4.7)

Определяются температурные критерии:

при нагревании воздуха

, (4.8)

, (4.9)

расход теплоносителя

, кг/ч (4.10)

где: t_>н> , t_>к> – начальная и конечная температура обрабатываемого воздуха, °С, t_>г>,t_>о>–температура теплоносителя на входе и выходе из воздухонагревателя,°С,

t_>w>_>г>,t_>w>_>о>–температура охлажденной воды на входе и выходе из воздухоохладителя, °С.

Согласно [2] находятся все возможные схемы компоновки и присоединения, базовых теплообменников к трубопроводам тепло-холодоносителя, соответствующие производительности принятой марки кондиционера. Для каждой схемы определяется величина компоновочного фактора .

Для каждой выбранной схемы определяется общее число рядов теплообменников по глубине установки:

(4.11)

При этом для воздухонагревателей принимается D=7,08; для воздухоохладителей – D=8,85.

Полученные значения Z_>у> округляются до ближайших больших Z^'_>у> .

Для каждого компоновочного варианта установки находится общая площадь поверхности теплообмена:

F_>у> = F_>р> Z^'_>у> ,м² (4.12)

и вычисляется запас в площади по сравнению с её расчетным значением:

, (4.13)

Для всех принятых схем определяется величина площади живого сечения для прохода тепло-холодоносителя:

, м² , (4.14)

и находится скорость воды в трубках хода и присоединительных патрубках:

, м/с, (4.15)

, м/с, (4.16)

где: – значение компоновочного фактора для выбранной схемы, уточненное для фактического числа рядов труб Z^'_>у> ;

ρ_>w> – средняя плотность воды в теплообменнике, принимаемая для воздухонагревателей первого и второго подогрева соответственно951 и 988 кг/м³ и для воздухоохладителей ρ_>w> = 998 кг/м³;

d_>п.п> – внутренний диаметр присоединительных патрубков, равный для всех типов теплообменников d_>п.п> = 0,041 м;

Х – число параллельно присоединенных входящих патрубков в ряду.

Последующие расчеты производятся для схемы компоновки базовых теплообменников с наибольшим запасом площади теплообмена. Но если при этом скорость воды в трубках или в присоединительных патрубках будет превышать 2÷2,5 м/с, то в качестве расчетной следует принять схему с меньшим значением компоновочного фактора.

Находится гидродинамическое сопротивление теплообменной установки (без соединительных и подводящих патрубков):

ΔН_>у> = Аω² , кПа, (4.17)

где: А – коэффициент, зависящий от количества труб в теплообменнике и его высоте и принимаемый согласно [2].

Определяется аэродинамическое сопротивление установки:

с однорядными теплообменниками

ΔР_>у> = 7,5(ρν)_>ф>^1,97R² Z^'_>у> ,Па, (4.18)

с двухрядными теплообменниками

ΔР_>у> = 11,7(ρν)_>ф>^1,15R² Z^'_>у> ,Па, (4.19)

Значение R определяется по [2] в зависимости от среднеарифметической температуры воздуха.

Расчет водухонагревателя.

F_>ф> = 6,63 м²

кг/(м²с)

Выбираем:

Схема 1:

Схема 2:

Схема 4:

Схема 1:

Z_>у> = 0,59 ; Z^'_>у> = 1

Схема 2:

Z_>у> = 0,63 ; Z^'_>у> = 1

Схема 4:

Z_>у> = 0,54 ; Z^'_>у> = 1

F_>у> = 113 х 1 =113 м²

Схема 1:

Схема 2:

Схема 4:

Схема 1:

м²

м/с

м/с

Схема 2:

м²

м/с

м/с

Схема 4:

м²

м/с

м/с

Для дальнейших расчетов выбираем схему 4.

ΔН_>у> = 26,683 х 0,37² =3,65 кПа,

ΔР_>у> = 7,5 х 2,27^1,97 х 0,98² х 1 = 36,2,Па

4.4. Холодильные установки.

В центральных и местных системах кондиционирования воздуха для получения холода широко применяются агрегатированные фреоновые холодильные машины, объединяющие компрессор, испаритель, конденсатор, внутренние коммуникации, арматуру, электрооборудование и автоматику. Их технические характеристики приведены [2]. Расчет холодильной установки сводится к определению её холодопроизводительности и подбору соответствующей ей марки машины.

Расчет производится в следующем порядке:

Вычисляется холодопроизводительность установки в рабочем режиме:

, кВт, (4.20)

где: А_>х> – коэффициент запаса, учитывающий потери холода на тракте хладагента, холодоносителя и вследствие нагревании воды в насосах и и принимаемый для машин с холодопроизводительностью до 200 кВт А_>х> = 1,15 ÷ 1,2 , более 200 кВт А_>х> = 1,12 ÷ 1,15;

I_>н> , I_>к> – энтальпия воздуха на входе в камеру орошения и выходе из неё.

Определяются основные температуры, характеризующие режим работы холодильной установки:

температура кипения холодильного агента

, °С, (4.21)

температура конденсации холодильного агента

t_>конд >= t_>к.к > + (3÷4) , °С, (4.22)

температура переохлаждения холодильного агента

t_>п.х >= t_>к.н > + (1÷2) , °С, (4.23)

где: t_>н.х >– температура воды на входе в испаритель и на выходе из него, °С;

t_>к.н > – температура охлаждающей воды перед конденсатором, ориентировочно принимаемая t_>к.н> = 20°С;

t_>к.к > – температура воды на выходе из конденсатора, принимаемая на 3÷4°С больше t_>к.н> ,°С.

Температуру кипения хладагента в испарителе следует принимать не ниже 2°С, причем температура воды, выходящей из испарителя, не должна быть ниже 6 °С.

Хоодопроизводительность установки, требуемая в рабочем режиме, приводится к стандартным условиям (t_>н.х >=5°C, _> >t_>конд>=35°С, t_>п.х >=30°С):_> >

, кВт, (4.24)

где: Q_>х.с> – холодопроизводительность холодильной машины в стандартном режиме, кВт;

λ_>с> , λ_>р> – коэффициенты подачи компрессора при стандартном и рабочем режимах;

q_>vc> , q_>vp> – объемная холодопроизводительность при стандартном и рабочем режимах, кДж/м³.

Коэффициент λ_>с> принимается равным λ_>с>=0,76, а величина λ_>р> определяется согласно [2].

Объемная холодопроизводительность при стандартных условиях принимается равной q_>vc>=2630 кДж/м³, а величина q_>vp> определяется по формуле:

, кДж/м³ , (4.25)

где: i_>и.х> – энтальпия паровой фазы хладагента при t_>и.х> , кДж/кг;

i_>п.х> – энтальпия жидкой фазы хладагента при t_>п.х> , кДж/кг;

v_>и.х> – удельный объем паров хладагента при t_>и.х> ,кг/м³.

Согласно [2] подбирается 2 ÷ 4 однотипных холодильных машины и из них компонуется общая установка. При этом суммарная холодопроизводительность принятого числа машин должна равняться вычесленному по формуле (2.19) значению Q_>х.с> .

Вентиляторные агрегаты.

Для комплектации центральных систем кондиционирования воздуха используют вентиляторные агрегаты одностороннего и двустороннего всасывания.

Принимаем вентилятор ВР-86-77-5:

Диаметр колеса D = D_>ном>;

Потребляемая мощность N = 2,2 кВт;

Число оборотов n = 1420 об./мин;

Двигатель АИР90L4.

КОМПОНОВКА И ТЕПЛОХОЛОДОСНАБЖЕНИЕ

ЦЕНТРАЛЬНЫХ КОНДИЦИОНЕРОВ.

Центральные кондиционеры КД и КТЦ собираются из типовых рабочих и вспомогательных секций. На рис.5.1 показана компоновка кондиционера, работающего с первой рециркуляцией. Наружный воздух через приемный клапан поступает в смесительную секцию, где смешивается с удаляемым из помещения рециркуляционным воздухом. Смесь воздуха очищается от пыли в фильтре и поступает в воздухонагреватель первой ступени. Подогретый воздух подвергается тепловлажностной обработке в секции оросительной камеры и нагревается в секции воздухонагревателя второго подогрева. Обработанный в кондиционере воздух подается в обслуживаемое помещение с помощью вентиляторного агрегата.

Рабочие секции (воздухонагреватели, фильтр, камера орошения) соединяются между собой с помощью секций обслуживания, а вентиляторный агрегат – с помощью присоединительной секции. Рабочие и вспомогательные секции устанавливаются на подставках. Расход рециркуляционного воздуха регулируется воздушным клапаном, а количество наружного – приемным клапаном. Регулирование расхода теплоносителя через секции воздухонагревателей производится регуляторами расхода. Удаление воздуха из системы теплоснабжения осуществляется через воздухосборники.

В теплый период года для охлаждения поступающей в камеру орошения воды используется холодильная установка, в состав которой входят: компрессор, конденсатор, испаритель и регулирующий вентиль. Циркуляция холодоносителя обеспечивается насосной группой. Переключение камеры орошения с политропического режима на диабатический производится трехходовым смесительным клапаном.

Библиографический список

1. СНиП 2.04.05-91* Отопление, вентиляция и кондиционирование. М.: ГУП ЦПП, 2001. 74 с.

2. Иванов Ю.А., Комаров Е.А., Макаров С.П. Методические указания по выполнению курсовой работы "Проектирование кондиционирования воздуха и холодоснабжение". Свердловск: УПИ, 1984. 32 с.

3. Справочник проектировщика. Под ред. Староверова И.Г. Внутренние санитарно-технические устройства. Часть2. Вентиляция и кондиционирование воздуха. М.: Стройиздат. 1978. 502с.