Расчет и подбор системы кондиционирования воздуха

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра технологического и холодильного оборудования

Расчетно-графическая работа

по дисциплине «Кондиционирование воздуха»

РАСЧЕТ И ПОДБОР СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

Выполнила: Студентка 4 курса ЕТИ

группы ХКТб16о Неганова А.А.

Проверил: Научный руководитель:

к.т.н. доцент Голубева О.А.

Мурманск 2019



Введение

Индивидуальное задание:

Подобрать схему кондиционирования воздуха и кондиционер для цеха по переработке охлажденной рыбы и производства мороженной продукции в г. Астрахани. Производительность цеха 7т в сутки. В цехе в сутки работает 24 чел. Цех представляет собой одноэтажное здание размером 36х18 м высотой 6 м. Здание имеет два окна с одинарным остеклением. Стены кирпичные, толщиной 880 мм, кровля плоская темных тонов, полы - с электроподогревом. Мощность установленного электрооборудования 90 кВт, электробатарей - 42 кВт. Цех освещается 60 люминесцентными светильниками 2х40 Вт. Инфильтрации нет.



1. Выбор расчетных параметров наружного и внутреннего воздуха

1.1 Расчетные параметры наружного воздуха

Расчетным режимом для систем кондиционирования воздуха является теплый период года, поэтому расчет кондиционирования начинаем с летнего режима.

Согласно СНиП 23-01-99* Строительная климатология. - М., 2011 выбираем расчетные параметры наружного воздуха.

В теплые период:

Температура воздуха, обеспеченность 0,98 t_в = 33 °С;

Средняя максимальная температура воздуха наиболее теплого месяца t_с.л = 31 °С;

Абсолютная максимальная температура воздуха t_макс = 40 °С.

Для более точного расчета, температуру наружного воздуха в летний период определим по формуле

Для определения расчетной относительной влажности по климатическим данным находим среднюю относительную влажность ??_с.л воздуха в 13 ч самого жаркого месяца при средней летней температуре и определяем соответствующее влагосодержание воздуха d_с.л по d-i диаграмме.

На пересечении ??_с.л =36% и t_с.л = 31°С находим d_с.л = 9,9 г/кг.

Зная d_с.л и t_л, по d-i диаграмме находим относительную влажность

??_л = 37,5%.



Рисунок 1 - d-i диаграмма влажного воздуха

1.2 Расчетные параметры внутреннего воздуха

Расчетные параметры внутреннего воздуха зависят от назначения некоторых помещений.

В данном случае у нас технологическое помещение, поэтому параметры внутреннего воздуха будут следующие:

Температура в помещении t_вн = 16°С;

Относительная влажность ??_вн =60%;

Скорость движение воздуха щ = 0,4 м/с



2. Тепло-влажностный баланс кондиционируемого помещения

Расчетные параметры воздуха в кондиционируемых помещениях устанавливаются в результате притока и отвода тепла и влаги в этих помещениях.

Для составления теплового баланса помещения необходимо определить все поступления и потери тепла в помещении.

Общий теплоприток, поступающий в помещение, определяют по формуле

где - теплоприток через ограждающие конструкции, Вт;

- теплоприток от технологических материалов или продуктов, Вт;

- теплоприток от работающего оборудования, Вт;

- теплоприток от отопления, Вт;

- теплоприток от освещения, Вт;

- теплоприток от людей, Вт;

- теплоприток от инфильтрации наружного воздуха, Вт.

Общий влагоприток, поступающий в помещение, определяют по формуле

где - влагоприток через ограждающие конструкции, кг/ч;

W_м - влагоприток от обрабатываемых технологических материалов и продуктов, кг/ч;

W_об - влагоприток от работающего оборудования, кг/ч;

W_л - влагоприток от людей, кг/ч;

W_инф - влагоприток от инфильтрации, кг/ч.

Для увеличения надежности значения общего тепло- и влагопритока, полученные значения после сложения всех составляющих, увеличиваем на 10%.



3. Определение теплопритоков и количества подаваемого воздуха

3.1 Теплоприток через ограждающие конструкции

Теплоприток через наружные ограждения определяют по выражению

где Q_t - теплоприток через ограждения из-за разности температур у ограждения, Вт;

Q_t - теплоприток через ограждения из-за действия солнечной радиации, Вт.

Теплопритоки вычисляют через каждый элемент ограждающих конструкций и остекления по уравнению теплопередачи

где k - коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м²·К);

F - площадь каждого элемента ограждения, м²;

t_н - расчетная температура воздуха с наружной стороны ограждения, °С;

t_н - расчетная температура воздуха в кондиционируемом помещении, °С.

Теплоприток от обогреваемого пола на грунте

где k = 0,36 при = -1°С.

Теплоприток через крышу, учитывая, что кровля плоская темных тонов

где k = 0,44 при = -1°С для бесчердачных покрытий.

Коэффициент теплопередачи через кирпичные стены

где - коэффициент теплоотдачи с наружной стороны ограждения,;

- коэффициент теплоотдачи с внутренней стороны ограждения,;

- толщина слоя стены, м;

л_i - коэффициент теплопроводности кирпичной кладки из сплошного кирпича глиняного обыкновенного на цементно-песчаном растворе, .

Теплоприток от стен площадью 108 м²

Теплоприток от стены площадью 216 м²

Теплоприток от стены площадью 216 м² без окон

Теплоприток от окон

Принимаем окна общей площадью 6,25 м²

Теплопритоки через ограждения помещения из-за действия солнечной радиации

где - теплоприток через ограждения из-за действия солнечной радиации, Вт;

- теплоприток через световые покрытия из-за действия солнечной радиации, Вт.

Теплоприток от солнечной радиации через массивные ограждения

где - избыточная разность температур, возникающая из-за действия солнечной радиации, °С.

Теплоприток от солн. радиации через крышу

Теплоприток от солн. радиации через стену (108 м² Восток)

Теплоприток от солн. радиации через стену (108 м² Запад)

Теплоприток от солн. радиации через стену (216 м² Юг без окон)

Теплопритока от солн. радиации через стену со стороны Севера нет.

Теплоприток от солнечной радиации через световые проемы рассчитываются по формуле

где q_p - количество теплоты, поступающей от солнечной радиации через 1 м₂ светового проема, Вт/м²;

F_сп - площадь светового поема, м²;

с_з - коэффициент солнцезащиты.

Т.к. наше помещение имеет только 2 окна на южной стороне, то расчет будем производить для этих окон в теплый период года со стороны юга, коэффициент солнцезащиты берем для затеняющего устройства жалюзи

Тогда теплоприток из-за действия солнечной радиации рассчитываем для стены с южной стороны

В остальных случаях

Теплопритоки через ограждающие конструкции

- пол;

- стена с Восточной стороны;

- стена с Западной стороны;

- крыша;

- стена с Северной стороны;

- стена с Южной стороны.

Общий теплоприток через ограждающие конструкции

3.2 Теплоприток от обрабатываемых технологических материалов и продуктов

Общий теплоприток может быть определен из выражения

,

где Q_см - теплоприток от неупакованного технологического материала или продукта, Вт;

Q_т - теплоприток от тары, Вт.

Теплоприток от технологических материалов и продуктов:

где М - суточное поступление технологических материалов и продуктов, кг/сут;

i_п - удельная ээнтальпия технологического материала или продукта, поступающего в кондиционируемое помещение, при температуре поступления t_п, Дж/кг;

i_к - удельная ээнтальпия технологического материала или продукта, хранящегося в кондиционируемом помещении, при температуре хранения t_в, Дж/кг;

ф - продолжительность обработки технологического материала или продукта в кондиционируемом помещении, ч.

Так как у нас цех по переработке охлажденной рыбы и производства мороженной продукции, то удельную энтальпию берем для тощей рыбы при t_п = -1°С и t_к = -18°С. Производительность цеха 7т в сутки. Продолжительность обработки продукта принимаем 24 часа.

Теплоприток от тары

где М_т - суточное поступление тары, принимаемое пропорционально суточному поступлению продукта, кг/сут;

с_т - удельная теплоемкость материала тары, Дж/(кг·К);

t_н - температура тары, поступающей в помещение, °С;

t_к - температура тары, в кондиционируемом помещении;

ф - продолжительность обработки тары (принимается по продукту), ч.

Массу пластиковой тары принимаем 15% от суточного поступления продукта. Удельная массовая теплоемкость пластмассовой тары принимаем равной 2090 Дж/(кг·К). Температуру поступающей тары и тары в кондиционируемом помещении принимаем равной соответствующей температуре продукта.

3.3 Теплоприток от работающего оборудования

В помещениях где установлены машины с мощным электроприводом необходимо учитывать теплоприток от электродвигателей, который определяют по формуле

где N_эл - общая мощность установленных электродвигателей, кВт;

??₁ - коэффициент одновременности работы эл-й, ??₁ = 0,6_0,8;

??₂ - коэффициент, учитывающий переход электроэнергии в тепловую, ??₂ = 0,4-0,6;

??₃ - КПД эл-й. Обычно принимают ??₃ = 0,8-0,9.

3.4 Теплоприток от отопления

При летнем режиме теплоприток от отопления не считаем.



3.5 Теплоприток от освещения

Цех освещается люминесцентными светильниками 2х40 Вт.

Теплопритоки от электрического освещения

где N_осв - установленная мощность осветительной аппаратуры, Вт.

Так как лампы люминисцентные, то в помещение поступает тепло в количестве 60% от Q_св, т.е. 2880 Вт.

3.6 Теплоприток от людей

Тепловыделения от людей опредляются по формуле

где q_л - величина тепловыделения одним человеком в зависимости от температуры воздуха в помещении и рода выполняемой работы, Вт;

n_л - число людей, одновременно находящихся в помещении.

При тяжелой работе и расчетной температуре воздуха в помещении t_п= 16 °С тепловыделение составляет 158 Вт.

3.7 Теплоприток от инфильтрации воздуха

Инфильтрации нет.



4. Определение влагопритоков и количества подаваемого воздуха

4.1 Влагоприток через ограждающие конструкции

Влагоприток через технологические проемы находится по формуле

где F_пр - площадь технологического проема, м₂;

d_см, d_в - влагосодержание воздуха в смежном помещении и внутреннего воздуха рабочей зоны, соответственно, г/кг;

щ_дв - средняя скорость воздуха в дверном проеме, м/с;

с_в - плотность воздуха при температуре в коридоре, м³/кг.

По d-i диаграмме при температуре в помещении - 16°С и влажности в помещении 60% влагосодержание воздуха составляет d_в=7 г/кг.

При температуре снаружи 31°С и влажности 36 % влагосодержание воздуха составляет d_в=7 г/кг.

Среднюю скорость воздуха в дверном проеме принимаем 0,05 м/с.

4.2 Теплоприток от обрабатываемых технологических материалов и продуктов

теплоприток воздух кондиционируемый помещение

Для хранения замороженных продуктов этот вид влагопритока не учитывается.



4.3 Влагоприток от работающего технологического оборудования

В нашем случае не учитывается.

4.4 Влагоприток от людей

где щ_л - величина влаговыделения одним человеком в зависимости от температуры воздуха в помещении и рода выполняемой работы, кг/с.

4.5 Влагоприток от инфильтрации

Инфильтрации нет.



5. Определение суммарной тепловлажностной нагрузки помещения и подбор кондиционера

Отдельные слагаемые могут входить в тепловой баланс в различные периоды года, как со знаком плюс, так и со знаком минус, поэтому тепловой баланс кондиционируемого помещения составляется как для летнего, так и для зимнего периодов года.

Расчет тепло- и влагопритоков для зимнего периода

Расчетные параметры наружного воздуха:

Температура воздуха в зимний период t_в = -23, °С,

Средняя месячная относительная влажность воздуха в 15 ч наиболее холодного месяца ?? = 71 %.

Расчетные параметры внутреннего воздуха остаются такими же, как и в летнем режиме.

Теплоприток через ограждающие конструкции

Теплоприток от обогреваемого пола на грунте

Теплоприток через крышу, учитывая, что кровля плоская темных тонов

Теплоприток от стен площадью 108 м²

Теплоприток от стены площадью 216 м²

Теплоприток от стены площадью 216 м² без окон

Теплоприток от окон

Принимаем окна общей площадью 6,25 м²

Теплоприток от солнечной радиации через массивные ограждения

Теплопритоки от солнечной радиации через массивные ограждения остаются такими же.

Тогда теплоприток из-за действия солнечной радиации рассчитываем для стены с южной стороны

В остальных случаях

Теплопритоки через ограждающие конструкции

- пол;

- стена с Восточной стороны;

- стена с Западной стороны;

- крыша;

- стена с Северной стороны;

- стена с Южной стороны.

Общий теплоприток через ограждающие конструкции

Теплоприток от обрабатываемых технологических материалов и продуктов

Теплоприток от технологических материалов, продуктов и тары такой же, как и при летнем режиме.

Теплоприток от работающего оборудования

Теплоприток принимаем такой же, как и в летнем режиме.

Теплоприток от отопления

Теплопоступления в помещение от отопительных приборов

где Q_от - мощность системы отопления, Вт;

t_оп - средняя температура теплоносителя в отопительных приборах при расчетных наружных условиях для отопления, °С.

где t_г, t_о - температура воды в подающей и обратной магистрали, °С.

t_вх - температура воздуха в помещении в холодный период года для режима кондиционирования воздуха, °С;

t_вот - температура воздуха в помещении в холодный период года для режима отопления, °С;

Теплоприток от освещения

Аналогично летнему режиму.

Теплоприток от людей

Аналогично летнему режиму.

Теплоприток от инфильтрации воздуха

Инфильтрации нет.

Влагоприток через ограждающие конструкции

По d-i диаграмме при температуре в помещении - 16°С и влажности в помещении 60% влагосодержание воздуха составляет d_в=7 г/кг.

При температуре снаружи 31°С и влажности 36 % влагосодержание воздуха составляет d_в=7 г/кг.

Среднюю скорость воздуха в дверном проеме принимаем 0,05 м/с.

Теплоприток от обрабатываемых технологических материалов и продуктов

Для хранения замороженных продуктов этот вид влагопритока не учитывается.

Влагоприток от работающего технологического оборудования

В нашем случае не учитывается.

Влагоприток от людей

Аналогично летнему режиму.

Влагоприток от инфильтрации

Инфильтрации нет.

Все результаты расчетов заносятся в таблицу тепло- и влагопритоков.

Таблица 1

Сводная расчетная таблица тепло- и влагопритоков

Помещение

Размер (длина, ширина, высота)

Период

Теплопритоки , Вт

Влагопритоки , кг/ч

Через наружные ограждения

От технологических материалов и полуфабрикатов

От работающего оборудования

От отопления

От освещения

От людей

итого

Через ограждающие конструкции

От людей

итого

Цех по переработке охлажденной и производству мороженной рыбы

36х18х6 м

Теплый период

_________

28 354,594

4,55

7,595

Холодный период

42000

35 450,957

4,55

-2,25

Для увеличения надежности значения общего тепло- и влагопритока, полученные значения после сложения всех составляющих, увеличиваем на 10%.

Тогда при летнем режиме,

при летнем режиме,

при зимнем режиме,

при зимнем режиме.

Тепло-влажностное отношение

Тепло-влажностное отношение в теплый период

Тепло-влажностное отношение в зимний период

Количество воздуха, которое необходимо подавать в помещение

где с_вп - удельная теплоемкость воздуха при температуре t_в, Дж/(кг·град);

с_вп - плотность воздуха при температуре t_в, м³/кг;

Дt_доп - допустимая разность температур, °С.

Для теплого периода

Для холодного периода

Рисунок 2 Изображение процесса изменения параметров влажного воздуха в кондиционируемом помещении в d-i диаграмме

Выбор кондиционера

Исходя из значений расхода воздуха, общего теплопритока, тепло-влажностного отношения и площади кондиционируемого помещения выбираем прямоточную систему кондиционирования воздуха.

Из каталога Mitsubishi Electric 2019 года подбираем канальные внутренние блоки промышленного назначения модель PEAD-M JA(L) и наружные блоки серии ZUBADAN Inverter модель PUHZ-SHW с функцией нагрев (охлаждение).

Таблица 2

Характеристики внутреннего блока

Модель	PEAD-M140JA(L)
Холодопроизводительность	кВт	13,4
Теплопроизводительность	кВт	16,0
Потребляемая мощность	кВт	0,39 (0,37)
Рабочий ток (охлаждение/нагрев)	А	2,60 (2,49) / 2,49
Максимальный рабочий ток	А	2,78
Расход воздуха (низк-средн-выс)	м3 /ч	1920-2340-2760
Уровень звукового давления	дБ(А)	34-38-43
Уровень звуковой мощности	дБ(А)	67
Статическое давление	Па	35/50/70/100/150
Вес	кг	44 (43)
Размеры ШЧДЧВ	мм	1600Ч732Ч250
Диаметр труб: жидкость/газ	мм (дюйм)	9,52 (3/8) / 15,88 (5/8)
Диаметр дренажа	мм (дюйм)	наружный диаметр 32 (1-1/4)

Таблица 3

Характеристики наружного блока

Модель		PLA-ZRP125BA
Режим нагрева	Холодопроизводительность	кВт	14,0 (5,0-16,0)
	Потребляемая мощность	кВт	3,879
Режим охлаждения	Холодопроизводительность	кВт	12,5 (5,5-14,0)
	Потребляемая мощность	кВт	4,449
Электропитание	Максимальный рабочий ток	А	14,1
Наружный блок	Расход воздуха	м3/ч	6000

Для нашего кондиционируемого помещения выбираем 6 кондиционеров. В совокупности они дают требуемый расход воздуха, тепло- и холодопроизводительность и также подходят по площади цеха.

Размещено на Allbest.ru

...