Прямотечійна система кондиціонування повітря

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

Вступ

Вхідні дані

1. Розрахунок для теплого періоду

2. Розрахунок холодного періоду

3. Розрахунок повітропідігрівників

3.1 Розрахунок повітронагрівника першого підігріву

3.2 Розрахунок повітронагрівників другого підігріву

4. Розрахунок зрошувальної камери

5. Розрахунок розподілу повітря

6. Розрахунок холодильної машини

Список використаної літератури

Вступ

Під системою кондиціонування повітря розуміють пристрої, що призначені для створення і автоматичного підтримання в приміщенні потрібних параметрів повітряного середовища (температури, вологості, тиску, чистоті складу і швидкості руху) незалежно від зовнішніх і внутрішніх факторів.

Виробництва багатьох галузях промисловості: електронної, приладобудівної, хімічної, текстильної, радіотехнічної, оптичної, харчової, машинобудівної і інших ставлять певні вимоги до стану повітряного середовища в приміщеннях для ведення технологічних процесів.

Основними нормативними параметрами в приміщеннях є: температура, відносна вологість і швидкість руху повітря. До стану повітряного середовище можуть бути поставлені додаткові вимоги по очистці повітря від пилу, а в спеціальних приміщеннях (лікарнях, операційних і т.п.) - по очистці його від бактеріальних забруднень.

В окремих областях промисловості (харчової, медичної і ін.) видвигаються певні вимоги до стану повітря всередині апаратів, зумовлені особливостями технологічних процесів.

В гарячих цехах різних галузей промисловості, вугільних шахтах, не теплоелектростанціях і т.п. для покращення умов праці і підвищення ї продуктивності також: необхідно забезпечити параметри повітряного середовища, які нормуються.

Для забезпечення вказаних вимог призначені системи кондиціонування повітря (СКП), задачами яких в виробничих приміщеннях є створення автоматичне підтримування заданих параметрів повітряного середовища при змінних метрологічних умовах і різних тепло - і волого виділеннях.

Задачі кондиціонування повітря в спортивних приміщеннях, універсальних магазинах, бібліотеках, музеях, залізничних і авіаційних вокзалах, гостиницях інших культурно-битових і адміністративних будинках полягають в забезпеченні санітарно-гігієнічних вимог до параметрів повітряного середовища, що надає благодійний вплив на самопочуття людей і умови експлуатації самих будинків.

Вихідні дані:

Розміри приміщення:

- висота - h=4.8м;

- ширина - b =18м;

- довжина - a=48м;

Кількість працюючих 24 чол.

Розподіл повітря через плафони типу ВДП.

Місто Вінниця параметри клімату Б.

Параметри внутрішнього повітря:

Теплий період:

t_в=22^?С; ц_в=45%; Q_я=110000 Вт; W=40 кг/год; Дt_р=5^?С; Q_с.р =10 кВт

Холодний період:

t_в=20^?С; ц_в=45%; Q_я=90 кВт; W=48 кг/год; Q_втр =28 кВт; Q_опал.=50 кВт

1. Розрахунок для теплого періоду

Вихідні дані: За таблицями СНиП 11-33-75 знаходимо параметри зовнішнього повітря для теплого періоду (м. Вінниця, клімат - Б): t_з=27.3^?С; d_з=11.5 г/кг; I_з=56.9 кДж/кг; ц_з=50%.

1. Визначаємо сумарне виділення явного тепла:

2. Визначаємо потрібну корисну продуктивність СКП:

3. Наносимо на I-d діаграму точки З і В, що характеризують параметри відповідно зовнішнього та внутрішнього повітря.

Параметри точок З і В наступні:

З - t_з=27.3^?С; d_з=11.5 г/кг; I_з=56.9 кДж/кг; ц_з=50%.

В - t_в=22^?С; d_в=7.5 г/кг; I_в=41 кДж/кг; ц_з=45%.

4. Визначаємо ентальпію водяного пару при t_в=22^?С:

5. Знаходимо виділення прихованого тепла в приміщенні:

6. Сумарне волого виділення в приміщенні:



7. Визначаємо виділення загальної кількості тепла в приміщення:

8. Визначаємо кутові коефіцієнти променів процесу зміни стану повітря в приміщенні:

9. Згідно вихідних даних визначаємо потрібну температуру припливного повітря:

10. За знайденим значенням наносимо на діаграму пряму ВП проміня процесу до перетину з ізотермою . Параметри точки П: t_п=17^?С; d_п=7 г/кг; I_п=35 кДж/кг; ц_п=50%.

11. Відносну вологість повітря після зрошувальної камери приймаємо 95%. З точки П по лінії d=const проводимо пряму ПО до перетину з кривою ц=95%. Точка О характеризує параметри повітря після зрошувальної камери.

Параметри точки О: t₀=10^?С; d₀=7 г/кг; I₀=27.5 кДж/кг; ц₀=95%.

12. Наносимо на діаграму точку О₁, що характеризує параметри повітря з врахуванням підігріву його в приточному вентиляторі і повітропроводах на 1^?С.

Параметри точки О₁: t₀₁=11^?С; d₀₁=7 г/кг; I₀₁=29 кДж/кг; ц₀₁=85%.

13. Через точки О і З проводимо пряму ЗО - промінь процесу обробки повітря в зрошувальній камері.

14. Визначаємо повну продуктивність кондиціонера з врахуванням 10% втрат повітря в розподільчій мережі:

15. Споживання холоду на обробку повітря в зрошувальній камері:

16. Споживання тепла в калориферах другого підігріву:

теплообмінник повітронагрівник кондиціонер холодильний

2. Розрахунок холодного періоду

Вихідні дані: За таблицями СНиП 11-33-75 знаходимо параметри зовнішнього повітря для холодного періоду (м. Вінниця, клімат - Б): t_з=-21^?С; d_з=0.5 г/кг; I_з=-19.7 кДж/кг; ц_з=70%.

1. Наносимо на I-d діаграму точки З і В, що характеризують розрахункові параметри відповідно зовнішнього і внутрішнього повітря.

Параметри точок:

t_з=-21^?С; d_з=0.5 г/кг; I_з=-19.7 кДж/кг; ц_з=70%

t_в=20^?С; d_в=7.2 г/кг; I_в=38.5 кДж/кг; ц_в=45%.

2. Визначаємо сумарне виділення явного тепла:

3. Визначаємо ентальпію водяного пару при t_в=20^?С:

4. Знаходимо виділення прихованого тепла в приміщенні:

5. Сумарне волого виділення в приміщенні:

6. Визначаємо виділення загальної кількості тепла в приміщення:



7. Знаходимо значення

8. Визначаємо потрібну температуру припливного повітря:

9. З точки В по знайденим значенням проводимо пряму до перетину з ізотермою t_п=14^?С (точка П)

Параметри точки П: t_п=14^?С; d_п=6.7 г/кг; I_п=31 кДж/кг; ц₀=67%

10. З точки П по лінії d=const проводимо пряму до перетину з кривою ц=95% в точці О.

Параметри точки О: t₀=9^?С; d₀=6.7 г/кг; I₀=26 кДж/кг; ц₀=95%

11. Наносимо на діаграму точку О₁, що характеризує параметри повітря з врахуванням підігріву його в приточному вентиляторі і повітропроводах на 1^?С.

Параметри точки О₁: t₀₁=10^?С; d₀₁=6.7 г/кг; I₀₁=27 кДж/кг; ц₀₁=90%.

12. З точки З по лінії d=const проводимо пряму до перетину з прямою проведеною з точки О по І=const на перетині знаходимо точку Т.

Параметри точки Т: t_Т=25^?С; d_Т=0.5 г/кг; I_Т=26 кДж/кг; ц_Т=4%

13. Споживання тепла в калорифері першого підігріву:

14. Споживання тепла в калориферах другого підігріву:

3. Розрахунок повітропідігрівників

3.1 Розрахунок повітропідігрівників першого підігріву

Розраховуємо типову секцію підігріву за наступними даними:

; t_з=-21^?С; t_Т=25^?С; температура підігрівної води на вході в підігрівник ф_п=150^?С; температура підігрівної води на виході з підігрівника ф_к = 70^?С.

Попередньо приймаємо типову секцію підігріву для кондиціонера КТ-30, що складається з двох троьхрядних однометрових теплообмінників, що з'єднані послідовно по воді з наступними показниками:

Площа поверхні тепловіддачі: ; площа живого перетину для проходу повітря; площа живого перетину труби, для проходу води .

Визначаємо кількість тепла, на підігрівання повітря:

Визначаємо кількість води, що проходить через теплообмінники:

Визначаємо швидкість води в трубках теплообмінника:

Визначаємо масову швидкість повітря в живому перетину теплообмінника:

За додатком, інтерполюючи при знаходимо:

Визначаємо розрахункову поверхню теплообмінника:

Попередньо прийнята типова секція підігріву має поверхню тепловіддачі .

Коефіцієнт запасу знаходиться в потрібних межах.

Опір проходу повітря при масовій швидкості знаходимо за додатком:

Опір проходу води при послідовному з з'єднанні теплообмінників :

3.2 Розрахунок повітропідігрівників другого підігріву

Розраховуємо типову секцію підігріву за наступними даними. ; t_о1=11^?С; t_п=18^?С; температура підігрівної води на вході в підігрівник ф_п=60^?С; температура підігрівної води на виході з підігрівника ф_к = 40^?С.

Попередньо приймаємо типову секцію підігріву для кондиціонера КТ-30, що складається з двох однорядних однометрових теплообмінників, що з'єднані послідовно по воді з наступними показниками:

Площа поверхні тепловіддачі: ; площа живого перетину для проходу повітря; площа живого перетину труби, для проходу води .

Визначаємо кількість тепла, на підігрівання повітря:

Визначаємо кількість води, що проходить через теплообмінники:

Визначаємо швидкість води в трубках теплообмінника:

Визначаємо масову швидкість повітря в живому перетину теплообмінника:

За додатком, інтерполюючи при знаходимо:

Визначаємо розрахункову поверхню теплообмінника:

Попередньо прийнята типова секція підігріву має поверхню тепловіддачі .

Коефіцієнт запасу знаходиться в потрібних межах.

Опір проходу повітря при масовій швидкості знаходимо за додатком:

Опір проходу води при послідовному з з'єднанні теплообмінників :

4. Розрахунок зрошувальної камери

Розрахунок зрошувальної камери для кондиціонера при наступних вихідних даних: кількість повітря, що проходить через камеру ; параметри повітря, що поступає в камеру: t_з=27.3^?С; d_з=11.5 г/кг; I_з=56.9 кДж/кг; ц_з=50%, параметри повітря після камери: t₀=10^?С; d₀=7 г/кг; I₀=27.5 кДж/кг; ц₀=95%.

1. Наносимо на I-d діаграму точки, що характеризують початковий (точка 3) і кінцевий (точка О) стан повітря. Точку 3 з'єднуємо з точкою О подовжуємо цю пряму до перетину з кривою ц = 100% в точці W. Знаходимо на I-d діаграмі параметри повітря в точці W: t_w=8^?С; d_w=6.7 г/кг; I_w=25 кДж/кг; ц_w=100%.

2. Для заданої кількості повітря, що обробляється, приймаємо теплову зрошувальну камеру кондиціонера КТ-30, що має живий переріз для проходу повітря . Приймаємо форсунки з латунними вкладишами діаметром вихідного отвору d₀ = 3,5 мм.

3. Знаходимо значення кутового коефіцієнта, що визначає сектор I-d діаграми, в якій протікає процес обробки повітря:

4. Коефіцієнт ефективності теплообміну:

5. Знаходимо значення масової швидкості повітря в камері:



6. Базовий коефіцієнт зрошення знаходимо з графіка: .

7. Значення поплавкових коефіцієнтів у і х знаходимо за таблицями: у = 0.89 і х = 0.86

8. Знаходимо потрібний коефіцієнт зрошення:

9. Загальна кількість води, що розбризкується в зрошувальній камері:

10. Приймаємо густину розташування форсунок в ряду 18 шт/м², тоді загальна кількість їх в прийнятій двохрядній камері п_ф = 108 шт. Потрібна продуктивність однієї форсунки:

11. Умовна продуктивність форсунки, враховуючи зниженні продуктивності капронової форсунки у порівнянні з латунною:

Тиск води перед форсунками d₀ = 3,5 мм за рис. р_ф = 1.9 кгс/см , що знаходиться в потрібних межах (1-2 кгс/см ).

12. Кінцеву температуру води на виході з зрошувальної камери знаходимо за формулою:

13. Споживання холоду в камері:

14. Дійсний підігрів води в камері:

15. Початкова температура води за формулою:

Таким чином, для забезпечення заданих параметрів повітря придатна типова камера кондиціонера КТ-30 з форсунками d₀ = 3.5 мм загальною кількістю п_ф = 108 шт. Початкова температура води , кінцева , споживання води W = 10.64 кг/с, потрібний тиск води перед форсунками р_ф = 1,9 кгс/см .

5. Розрахунок розподілу повітря

Розподілити через повітроструменеві плафони ВДП в приміщенні розміром: 18x48 м, висотою 4.8 м. Температура повітря в робочій зоні t_в=22^?С . Температура повітря, що подається в приміщення t_п=17^?С. Допустима швидкість повітря в робочій зоні v_норм. = 0.3 м/с. Допустима різниця температур в місці входу струї в РЗ Дt_x= 0,5° С.

Проектуємо розміщення плафонів на перетині діагоналей квадратів 6*6 м (рис. 1).

Рисунок 1

Загальна кількість плафонів, що встановлюються 3*8=24 шт. Найбільш короткий шлях повітряної струї до робочої зони (РЗ) (за схемою VI рис. 2) х_п =4,2-2 = 2,2 м;l=6/2 = 3 м.

Для вибору формули, за допомогою якої знаходять дані плафонів (табл. 15 [1]). Визначаємо значення виразу:

За табл. 14 [1] знаходимо значення коефіцієнтів т₁ = 0.35, п₂= 0.8 і т₂=1.



Рисунок 2

Відношення , , для розрахунку v₀ потрібна формула:

Попередньо приймаємо плафон ВДП-2 (тому що відстань між двома сусідніми плафонами повинна бути 10-20d) з діаметром горловини d₀ =250 мм, d = 375 мм; b₀ = 50 мм; h = 250 мм; F₀ = 0,05 м² дивись рис. З (додаток 33 [1]), тоді:

Рисунок 3

Максимальна пропускна здатність плафона

Сумарна максимальна здатність 24 плафонів:

За розрахунками приймаємо плафони ВДП-2.

Визначаємо максимальну різницю температур повітря в робочій зоні за формулою (250) в табл. 15 [1]:

З розрахунків видно, що , значить розрахунки зроблене вірно і остаточно прийнято плафони ВДП-2.

6. Розрахунок холодильної машини

Холодильна машина працює на фреоні -- 12 (R12). Робочий режим кондиціонера t₀ = 0° С; t_к = +37° С; . Стандартна продуктивність машини по холоду при режимі t₀ =-15° С; t_к =+30° С складає Q_ст =80000 кВт.

За даними температурами конденсації та випаровування скориставшись діаграмою стану R12 знаходимо тиски конденсації та кипіння холодильного агента:

та

Різниця тисків та дорівнює - =5.83

Відношення тисків та дорівнює:

Температура всмоктувальних парів:

Температура рідкого холодоагенту перед РВ:

Будуємо цикл роботи одноступеневої холодильної установки в lg(P)-h діаграмі та знаходимо параметри холодильного агента у вузлових точках циклу.

Таблица 1

Параметри точок	1'	1	2	3'	3	4
t, єC	0	15	57.4	37	34	0
P, Bar	3.086	3.086	8.916	8.916	8.916	3.086
h, кДж./кг	352	361	381	235	233	233
н, м3/кг	0.05	0.06	0.02	-	-	-
S, кДж./кг*K	1.55	1.59	1.59	-	-	-
X	1	-	-	1	-	0.2

Проводимо розрахунки питомих характеристик:

Питома масова продуктивність, :

Питома об'ємна холодопродуктивність,:



Рисунок 4

Питома теоретична (адіабатна ) робота компресора, :

Питоме теплове навантаження на конденсатор:

Масова продуктивність компресора, :



Об'ємна продуктивність компресора , :

Розрахунок коефіцієнта подавання проводимо за наступною формулою:

Визначаємо коефіцієнт, що враховує вплив мертвого простору:

відносна величина мертвого простору , що приймається в залежності від типу і розмірів компресора, конструкції клапанів і режиму роботи. Він приймається рівним 0,03 … 0,05.

Отже мертвий простір:

- показник політропи розширення;

- показник політропи стисненна;

- депресія на всмоктуванні;

- депресія на нагнітанні;

Індикаторний об'ємний коефіцієнт подачі:



Коефіцієнт, що враховує втрати пов'язані з нагріванням та нещільністю:

Коефіцієнт подавання:

Теоретична об'ємна витрата, :

За (по додатку 26) підбираємо компресор:

Два хладонових компресора ФУУ-80 з об'ємом 254, при частоті обертання 960 об/хв.

Підбір конденсатора:

Температури води на вході і на виході з конденсатора, та температура конденсації:



Рисунок 5

Корисна різниця температур:

Теплове навантаження на конденсатор:

Q_к.д=Q₀+N_ел1 =215.8+17.7=233.5 КВт

Приймемо коефіцієнт теплопередачі k=2000 Вт/(м²*К)

Тоді необхідна площа теплообміну :

За додатком 27 підбираємо кожухотрубний горизонтальний конденсатор КТГ-20, площа поверхні теплообміну 20 м² .



Рисунок 6

Підбір випарника:

Температури води на вході і на виході з випарника, та температура кипіння:

Корисна різниця температур:

Теплове навантаження на випарник: Q₀ =215.8 КВт

Приймемо коефіцієнт теплопередачі k=2000 Вт/(м²*К)

Тоді необхідна площа теплообміну:

За додатком 28 підбираємо кожухотрубний горизонтальний випарник ИКР-18, площа поверхні теплообміну 18 м² .



Рисунок 7

Рисунок 8 Діаграма H-d

Таблиця 2 Специфікація прямотеційної СКП

формат	Зона	Поз.	Позначення	Найменування	Кількість	Примітка
А1		1	ФУУ-80	Компресор	2
		2	КТГ-20	Конденсатор	1
		3	ИКР-18	Випарник	1
		4	РЛФ-0.18	Ресивер	1
		5	ТФ-80	Теплообмінник	1
		6	КТ30	Калорифер першого підігріву	1
		7	КТ30	Калорифер другого підігріву	1
		8		Насос водяний	3
		9	ВДП-2	Плафон	24
		10		Сепаратор	2
		11		Ємність для води теп. і холод.	1
		12	КТ30	Форсункова камера кондиціонера	1
		13		Нагнітальний вентилятор	1
		14		Витяжний вентилятор	1

Список використаної літератури

1. Кондиционирования воздуха: учебное пособие /под редакцией А.А. Пеклов, Т.А. Степанова - Киев: «вища школа» 1978.-326с.

2. Центральные системы кондиционирования воздуха в зданиях /под редакцией Е.М. Белова - Москва: Евроклимат 2006.-640с.

3. Тепловые и конструктивные расчеты холодильных машин: Учебное пособие / Под ред. Кошкина Н.Н. - Л.: Машиностроение, 1976.- 464с.

Размещено на Allbest.ru

...