Расчет холодильного оборудования и системы кондиционирования воздуха административного здания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

КАФЕДРА ТЕХНИЧЕСКОЙ ТЕПЛОФИЗИКИ

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА БАКАЛАВРА

РАСЧЕТ ХОЛОДИЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ И СКВ АДМИНИСТРАТИВНОГО ЗДАНИЯ

Дьякова Алексея Валерьевича

Новосибирск, 2015 г

Содержание

Введение

1. Основные исходные данные для проектирования

2. Основные требования к холодильной установки

3. Общие положения по расчету и конструированию холодильной установки

3.1 Расчетные параметры наружного воздуха

3.2 Расчетная температура грунта

3.3 Расчетная разность температур для внутренних ограждений

3.4 Определение числа и размеров холодильных камер в предприятиях торговли и общественного питания

3.5 Расчет тепловой изоляции

3.5.1 Расчет тепловой изоляции для северной и западной наружных стен

3.5.2 Расчет тепловой изоляции для восточной и южной наружный стен

3.5.3 Расчет тепловой изоляции потолка камеры

3.5.4 Расчет тепловой изоляции пола камеры

3.5.5 Теплоизоляция трубопроводов и оборудования

3.6 Расчет теплопритоков

3.6.1 Теплопритоки от грузов

3.6.2 Теплопритоки при вентиляции

3.6.3 Эксплуатационные теплопритоки

3.6.4 Определение нагрузки на оборудование и компрессор

3.7 Выбор холодильного агрегата

3.7.1 Построение холодильного цикла

3.7.2 Распределение испарителей по камерам

4. Расчет СКВ административного здания

4.1 Исходные данные

5. Расчет необходимых воздухообменов

5.1 Воздухообмен по избыткам теплоты

5.2 Определение нагрузки на основные элементы схемы обработки воздуха и расчет требуемой производительности системы кондиционирования

6. Построение процессов обработки воздуха на I-d диаграмме и их описание

7. Расчет основных рабочих элементов установки кондиционирования воздуха и подбор оборудования

7.1 Расчет фильтра

7.2 Камера орошения

7.3 Воздухоохладитель

7.4 Воздухонагреватели

7.5 Холодильные установки

7.6 Вентиляторные агрегаты

8. Компоновка и теплохолодоснабжение центральных кондиционеров

Заключение

Введение

Параметры окружающей среды в течение большего времени года не соответствуют физиологическим требованиям человека, поэтому в созданиях обслуживаемых помещениях необходимого микроклимата наряду с ограждающими конструкциями применяют системы кондиционирования воздуха.

В то время как отопительные системы обеспечивают только тепловой режим здания, а системы вентиляции требуемый воздухообмен, системы кондиционирования воздуха выполняют более широкие задачи по качеству воздуха обслуживаемых помещений, круглогодично поддерживая температуру и влажность, а также частоту.

Потребность в холоде непрерывно возрастает. Холодильная цепь пищевой технологии использует различные холодильные установки: одно- и двухступенчатого сжатия. Холодильная установка предназначена для получения и использования искусственного холода в самых различных технологических процессах. Она представляет собой комплекс, включающий холодильные машины, аппараты и сооружения, предназначенный для получения, транспортирования и использования искусственного холода в технологических процессах в пищевой, химической, металлургической, горной, нефтяной, газовой и медицинской промышленности.

1. Основные исходные данные для проектирования

Ёмкость холодильных камер для замороженного мяса - 3000 кг.

Температура поступающего мяса ( - ) 6 °С.

Температура воздуха в каждой камере ( - ) 10 °С.

Число работающих в холодильных камерах: 2 человека.

Наружные стены камер - из кирпичной кладки в полтора кирпича (380 мм), перегородки между камерами и стены внутренние в коридор - из кирпичной кладки, в один кирпич (250 мм). Высота каждой камеры -3000мм.

С северной и с западной сторон стены наружные. C восточной стороны - перегородка между камерами хранения мороженых грузов. C южной стороны - стены внутренние в коридор. Наружные стены с теплоизоляцией из минераловатных плит (толщину следует определить) и пароизоляцией из двух слоев битумной мастики и одного слоя гидролизола общей толщиной 4 мм.

Конструкция потолочного покрытия представлена железобетонной плитой толщиной 150 мм, плитной теплоизоляцией из жестких минераловатных плит (два слоя) толщиной 80 мм, засыпной теплоизоляцией керамзитовым гравием (толщину которого следует определить), бетонной стяжкой толщиной 20 мм и пароизоляцией из пяти слоев гидроизола на горячей битумной мастике, общей толщиной12 мм.

Конструкция пола при отсутствии под ним нагревательных устройств:

- чистый пол из мозаичных бетонных плит толщиной 60 мм;

- бетонная подготовка 100 мм;

- теплоизоляция слоем шлака толщиной 300 мм;

- гидроизоляция из двух слоев рубероида 3 мм;

-бетонная подготовка 100 мм по уплотненному грунту со щебнем 200мм

2. Основные требования к холодильной установке

Проектируемая холодильная установка должна быть оборудована: осушителем, фильтром, терморегулирующим вентилем, измерительной аппаратурой и запорно-предохранительными устройствами.

Для обеспечения требуемого переноса масла и обеспечения минимальных гидравлических потерь скорости пара в паровых трубопроводах должны быть:

- в вертикальных всасывающих с движением снизу вверх - 8 м/с;

- в вертикальных нагнетательных - 7,5 м/с;

- в горизонтальных всасывающих с уклоном по ходу пара - 4; 5 м/с;

- в горизонтальных нагнетательных - 3,5 м/с.

Остальные требования приведены в табл.1.

Таблицa 1

Пункт размещения	Температура в коридоре, оС	Суточное поступление продукта (в % от емкости)	Тип холодильного агрегата
Херсон	25	26	АКФВ-8

3. Общие положения по расчету и конструированию холодильной установки

3.1 Расчетные параметры наружного воздуха

От параметров наружного воздуха зависит количество тепла, проникающего через ограждения холодильника. Уменьшение притоков тепла через ограждения достигается включением в конструкцию ограждения слоя теплоизоляции. Проникновение влаги в теплоизоляционный слой резко сокращает долговечность теплоизоляции. Поэтому теплоизоляцию защищают от увлажнения пароизоляционным слоем. Расчетные температуры и относительные влажности для города Херсон приведены в табл.2:

Таблица 2

Температура, оС	Относительная влажность, %
среднегодовая	летняя	зимняя	летняя	Зимняя
13	32	-8	58	68

3.2 Расчетная температура грунта

Херсон расположена в средней полосе климатической зоны, поэтому температура грунта на глубине 3,2 м равна 8,5

3.3 Расчетная разность температур для внутренних ограждений

Расчетные разности температур приведены в табл.3.

Таблица 3

Конструктивный вариант	Рекомендуемая расчетная разность температур, град
Для стен и перегородок, отделяющих охлаждаемые помещения от неохлаждаемых тамбуров	0,6 (
Для полов камер, расположенных над неохлаждаемыми подвалами, в которых нет окон	0,5 (

3.4 Определение числа и размеров холодильных камер в предприятиях торговли и общественного питания

Количество холодильных камер: 1 шт.

Площадь камеры определяем по формуле, при норме загрузки 150 кг/:

=E/g+n,

где E - емкость холодильной камеры, g - норма загрузки, n - количество рабочих мест, - площадь на 1 рабочее место.

=3000/150+2*5=30

Для полученной площади выбираем длину камеры - 5 м, ширину - 4 м

3.5 Расчет тепловой изоляции

Расчет изоляции заключается в определении толщины изоляционного слоя, исходя из установленного нормативного значения коэффициента теплопередачи соответствующего ограждения. Толщина изоляционного слоя ограждения камеры определяется по формуле:

, м (3.1)

где - - нормативный коэффициент теплопередачи ограждения Вт/м² град; - коэффициент теплоотдачи от воздуха к наружной поверхности ограждения, Вт/м² град; - коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности ограждения к воздуху данной камеры, Вт/м² град; - толщины теплоизоляционного и других слоев материалов, составляющих конструкцию ограждения, м ; - коэффициенты теплопроводности теплоизоляционного слоя и строительных материалов, Вт/м град.

Все полученные значения толщины изоляционного материала округляем до стандартной величины и определяем действительный коэффициент теплопередачи по формуле:

, Вт/ (3.2)

где - - нормативный коэффициент теплопередачи ограждения Вт/м² град; - коэффициент теплоотдачи от воздуха к наружной поверхности ограждения, Вт/м² град; - коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности ограждения к воздуху данной камеры, Вт/м² град; - толщины теплоизоляционного и других слоев материалов, составляющих конструкцию ограждения, м ; - коэффициенты теплопроводности теплоизоляционного слоя и строительных материалов, Вт/м град.

3.5.1 Расчёт тепловой изоляции для северной и западной наружных стен

Строительно-изоляционная конструкция северной и западной наружных стен представлена на рис.3.1:

Расчёт толщины изоляции производится по формуле (3.1):

м,



Рис. 3.1. Строительно-изоляционная конструкция северной и западной наружных стен: 1 - штукатурка, д₁= 20 мм; л₁= 0,85 Вт/м?град; 2 - кирпич,д₂= 380 мм; л₂= 0,8 Вт/м?град; 3 - минераловатные плиты,д₃- требуется определить, л₃= 0,08 Вт/м?град; 4 - битумная мастика, д₄= 3 мм; л₄= 0,27 Вт/м?град;5 - гидроизол,д₅= 1 мм; л₅= 0,32 Вт/м?град; 6 - выравнивающий слой,д₆= 20 мм; л₆= 0,85 Вт/м?град; 7 - керамическая плитка, д₇= 10 мм; л₇= 3 Вт/м?град;

Где 23,3 Вт/*град, к=0.45, =8 Вт/, =0,08 Вт/м*град.

Действительный коэффициент теплопередачи рассчитывается по формуле (3.2):

при

3.5.2 Расчёт тепловой изоляции для восточной и южной наружный стен

Строительно-изоляционная конструкция восточной наружной стены представлена на рис.3.2:

Расчёт толщины изоляции производится по формуле (3.1):



Рис. 3.2. Строительно-изоляционная конструкция северной и западной наружных стен: 1 - штукатурка, д₁= 20 мм; л₁= 0,85 Вт/м?град; 2 - кирпич,д₂= 380 мм; л₂= 0,8 Вт/м?град; 3 - минераловатные плиты, д₃=50 мм; л₃= 0,08 Вт/м?град; 4 - битумная мастика, д₄= 3 мм; л₄= 0,27 Вт/м?град; 5 - гидроизол,д₅= 1 мм; л₅= 0,32 Вт/м?град; 6 - выравнивающий слой,д₆= 20 мм; л₆= 0,85 Вт/м?град; 7 - керамическая плитка, д₇= 10 мм; л₇= 3 Вт/м?град;

Действительный коэффициент теплопередачи рассчитывается по формуле (3.2):

при

3.5.3 Расчёт тепловой изоляции потолка камеры

Строительно-изоляционная конструкция потолка камеры представлена на рис.3.3:



Рис. 3.3. Строительно-изоляционная конструкция потолка камеры: 1 - Железобетонная плита, д₁= 150 мм; л₁= 1,5 Вт/м?град; 2 - Минераловидные плиты, д₂-требуется определить; л₂= 0,08 Вт/м?град; 3 - Керамзитовый гравий, д₃= 300 мм; л₃= 0,19 Вт/м?град; 4 - Бетонная стяжка, д₄= 20 мм; л₄= 1,3 Вт/м?град; 5 - Гидроизол, д₅= 1 мм; л₅= 0,32 Вт/м?град; 6 - Штукатурка, д₆= 20 мм; л₆= 0,85 Вт/м?град; 7 - Керамическая плитка, д₇= 10 мм; л₇= 3 Вт/м?град.

Расчёт толщины изоляции производится по формуле (4.1):

где k=0,45Вт/м?град

Действительный коэффициент теплопередачи рассчитывается по формуле (3.2):

при

3.5.4 Расчёт тепловой изоляции пола камер

Строительно-изоляционная конструкция пола камеры представлена на рис. 3.4.

Расчёт толщины изоляции производится по формуле (3.1):



где k=0,38

Рис. 3.4. Строительно-изоляционная конструкция пола камеры: 1 -Мозаичные бетонные плиты, д₁= 60 мм; л₁= 0,19 Вт/м?град; 2 - Бетонная подготовка,д₂= 100 мм; л₂= 1 Вт/м?град; 3 - шлак, д₃-требуется определить; л₃= 0,19 Вт/м?град; 4 - рубероид, д₄= 3 мм; л₄= 0,16 Вт/м?град; 5 - Бетонная подготовка,д₅= 100 мм; л₅= 1 Вт/м?град; 6 - щебень, д₆= 200 мм; л₆= 1,16 Вт/м?град;

Действительный коэффициент теплопередачи рассчитывается по формуле (3.2):

где

3.5.5 Теплоизоляция трубопроводов и оборудования

Толщина теплоизоляционного слоя на холодных поверхностях выбирается из условия не выпадения влаги (м),

 (3.3)

где - температура окружающего воздуха, °С ; - температура холодильного агента, °С ; - температура точки росы окружающего воздуха, °С; D - внешний диаметр изолированного трубопровода, м; d- наружный диаметр неизолированного трубопровода, м; - коэффициент теплоотдачи (= 4,5 - 7 Вт/м² град);

3.6 Расчёт теплопритоков

Тепло в охлаждаемые помещения проникает от следующих источников:

1) от наружного воздуха через ограждения вследствие наличия разности температур и действия солнечной радиации;

2) от груза при термической обработке;

3) от наружного воздуха при вентиляция помещения;

4) от различных источников при эксплуатации.

Тепло через ограждения проникает в камеру вследствие наличия разности температуры Q_1T и поглощения теплоты солнечной радиации Q_{1C ,} (Вт)

Q₁ = Q_1Т + Q_1С, (3.4)

Теплоприток вследствие теплопередачи (Вт),

, (3.5)

где Кд - действительный коэффициент теплопередачи, определенный после принятия толщины теплоизоляционного слоя Вт/м² град; F - теплопередающая поверхность ограждения, м²; t _{Н -} расчетная наружная температура воздуха, °С; t_В- расчетная температура воздуха в камере,°С.

Расчёт выполнен по формулам (3.4) и (3.5)

Теплоприток вследствие теплопередачи через ограждения:

Теплоприток через пол камеры:

Теплопритоки от солнечной радиации c западной стороны:

Теплопритоки от солнечной радиации c восточной стороны:

3.6.1 Теплопритоки от грузов

Теплопритоки от грузов при любой виде термообработки (Вт),

(3.6)

где G - суточное поступление груза в камеру, т/сутки; i_ГР1,i_{ГР2 -} энтальпии продукта в начале и в конце процесса термообработки, определяемые по температурам поступающего и выходящего груза, Дж/кг

Расчёт выполнен по формулам (3.6)

3.6.2 Теплопритоки при вентиляции

Периодически вентилируют только камеры хранения охлажденных грузов, в которых имеются специфические запахи или выделяются при дыхании продуктов вредные вещества. Кратность вентиляции составляет от I до 4-х объемов в сутки. Теплопритоки при вентиляции могут быть определены по формуле:

(3.7)

где V - строительный объем вентилируемого помещения, 60 м³ ;

а - кратность вентиляции;

r_Н - плотность воздуха в камере,(r_{Н =}1,34 кг/м²);

i_Н- энтальпия наружного воздуха,(i_Н =32 Дж/кг);

i_В - энтальпия воздуха в камере,(i_В =-10 Дж/кг).

Расчёт выполнен по формулам (3.7):

3.6.3 Эксплуатационные теплопритоки

Складываются из теплопритоков от освещения, от пребывания людей, и из теплопритоков при открывании дверей:

(3.8)

где А - количество тепла, выделяемого освещением на 1 м² площади пола, с учетом коэффициента одновременности включения ,Вт/м²;

230 - тепловыделение одного человека при умеренной физической работе, Вт;

n - число работающих;

В - удельный теплоприток, отнесенный к I м² площади пола,Вт/ м² .

3.6.4 Определение нагрузки на оборудование и компрессор

Камерное оборудование подбирается по максимальным теплопритокам для данного помещения; все теплопритоки принимаются полностью.

?, Вт

?

Нагрузка на компрессор по отдельным видам теплопритоков:

3.7 Выбор холодильного агрегата и распределение испарителей в объеме каждой камеры

В торговых холодильниках применяют схемы малых холодильных установок. В качестве агент в этих установках используется фреон 12.

3.7.1 Построение холодильного цикла

Построение холодильного цикла начинают с выбора расчетного режима.

1. Температуру кипения фреона принимают на 14-16°С ниже температуры воздуха в камере t_О=-10-15=-25°С

2. Температуру конденсации фреона для установок с водяным охлаждением конденсатора t_К=-10+12=2 °С

3. Перегрев паров 23 °С, переохлаждение 11°С

Полученный цикл представлен на рис 3.5.

Рис. 3.5. Холодильный цикл установки.

Весь комплекс поставленных испарителей размещаем в одной камере.

3.7.2 Распределение испарителей по камерам

Распределяют испарители по камерам соответственно тепловым нагрузкам.

Потребную теплопередающую площадь поверхности испарителей определяют по формуле:

(3.10)

Величину принимаем равной 2,5 Вт/град; расчетную разность температур: 16 °С

Тогда по формуле (3.10):

3.7.3 Расчет диаметров всасывающих и нагнетательных трубопроводов

Диаметры всасывающих и нагнетательных трубопроводов определяются из следующих соотношений:

м;

м;

Где, - удельные объемы всасываемого и нагнетаемого пара, , - рекомендуемые скорость пара во всасывающих и нагнетательных трубопроводах соответственно, м/с.

Массовый расход равен:

=0,18 кг/с,

где n- число оборотов электродвигателя, z-число поршней, D-диаметр поршня

Таблица 4.1

T, °С	-25	15,363	62880	43	43	40,878	-25
P,кПа	7,934	7,934	16,008	16,008	15,836	15	8,021
I,кДж/кг	418,172	410,642	436,33	417,15	244,49	252,02	244,49
V,	0,031	0,0298	0,016	0,0144	NA	NA	0,007

4. Расчет СКВ административного здания

4.1 Исходные данные

Схема СКВ

Место строительства г.Барнаул.

Помещение - Административное помещение

Размеры помещения 25х15х6 м.

Число людей - n = 460 чел.

Теплопоступления

для ТПГ: Q_п = 65000Вт,

для ХПГ: Q_п =35000 Вт,

Влаговыделения

для ТПГ: W= 25кг/ч

для ХПГ: W=25кг/ч

Теплоноситель - горячая вода для ХПГ t₁=150 ^оС, t₂=70 ^оС, для ТПГ t`<sub>1</sub>=70 <sup>о</sup>С, t`₂=50 ^оС.

Таблица 4.2.

период года	холодный	теплый
расчетные параметры наружного воздуха
температура tн, оС	tн=-39	tн=28,3
энтальпия iн, кДж/кг	iн=-38,9	iн=55,7
расчетные параметры внутреннего воздуха.
температуравоздуха, tв оС	20	24
относительнаявлажность, цв, %	50	50
влагосодержание dв,г/кг	7,3	9,3

5. Расчет необходимых воздухообменов

Цель: определение массового и объемного расходов приточного воздуха, а также количества рециркуляционного воздуха

5.1 Воздухообмен по избыткам теплоты

Температура приточного воздуха для ТПГ:

t_п = t_в - Dt = 24 - 7 = 17 ^оС,

где Dt - температурный перепад в зависимости от помещения и подачи воздуха

Dt = 7 ^оС - для общественных зданий при высоте притока 6 м.

Требуемый расход приточного воздуха для ТПГ:

G_п= 3.6 * Q_п / (i_в - i_п) = 3.6 * 65000 / (47.8-38.1) = 31546 кг/ч

Расход приточного воздуха для ХПГ принимается по расчету летнего режима для обеспечения устойчивости работы системы воздухораспределения.

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

G_п = 31546 кг/ч

L = G_п/r =31546/1,2 = 26288 м³/ч

где r - плотность воздуха, принимаем r=1,2 кг/м³

Количество рециркуляционного воздуха

Минимально необходимое количество наружного воздуха:

G_н^min = r * n * l = 1,2 * 460* 20 = 11040 кг/ч

где l - количество наружного воздуха на 1 чел,при кратковременном пребывании l = 20 м³/ч

Количество рециркуляционного воздуха

G_1р = G_п - G_н = 31546 - 11040 =20506кг/ч

5.2 Определение нагрузки на основные элементы схемы обработки воздуха и расчет требуемой производительности системы кондиционирования

Расход теплоты в 1-ом воздухонагревателе

для ХПГ Q₁= 0.278*G_п * (i_к - i_н)=0.278*31546*(-19-(-31.1))=106.114 кВт

Тепловой поток во 2-ом воздухонагревателе

для ТПГ Q₂= 0.278*G_п * (i_п - i_о)=0.278*31546*(37.1-33.9)=28.063 кВт

для ХПГ Q₂= 0.278*G_п * (i_п - i_о)=0.278*31546*(33.5-24.6)=78.061 кВт

Расход холода для охлаждения и осушки воздуха в ОК

для ТПГ Q_хол= 0.278*G_п * (i_с - i_о)=0.278*31546*(51-33.9)=149.963 кВт

Влагосодержание смеси наружного и рециркуляционного воздуха для ТПГ

d_с = (G_н *d_н + G_1р * d_в) / G_п = (11040 * 10.3 + 20506 * 9,3) / 31546 = 9.6 г/кг

Влагосодержание смеси наружного и рециркуляционного воздуха для ХПГ

d_с = (G_н * d_н + G_1р * d_в) / G_п = (11040 * 0,1 + 20506 * 7,3) / 31546 = 4.7 г/кг

Количество влаги, сконденсировавшейся из воздуха в камере

для ТПГ W_к= G_п * (d_с - d_о)=31546*(9.5-8.3)*10^-3=37.855 кг/ч

Расход воды на подпитку ОК

для ХПГ W_исп= G_п * (d_о - d_с)=31546*(6.3-5.6)*10^-3=22.082 кг/ч

кондиционирование холодильный воздух тепловой

6. Построение процессов обработки воздуха на I-dдиаграмме и их описание

Угловой коэффициент луча процесса для ТПГ:

е = 3.6 * Q_п / W= 3.6 * 65000/ 30 = 7800 кДж/кг

Угловой коэффициент луча процесса для ХПГ:

е = 3.6 * Q_п/ W = 3.6 * 35000 / 30 = 4200 кДж/кг

После построения I-d диаграммы (рис.6.1 и 6.2), полученные данные сведены в табл.6:

Таблица 6

воздух	обозн.	t, оС	I, кДж/кг
ТПГ
наружный	Н	28.4	54.8
смешанный	С	26.5	51
камера орошения	О	12.8	33.9
приточный	П	17	38.1
внутренний	В	24	47.8
удаляемый	У	25	49
ХПГ
наружный	Н	-39	-38.9
смешанный	С	10	24.6
первый подогреватель	К	-19	-19
камера орошения	О	8.5	24.6
приточный	П	17.5	33.5
внутренний	В	20	38.5
удаляемый	У	21	40.2

Процессы, протекающие в СКВ в ТПГ: СО - процесс охлаждения воздуха в воздухоохладителе, ОП'-- нагрев воздуха в воздухоподогревателе второй ступени, П'П -- подогрев воздуха в вентиляторе и приточных воздуховодах, ПВУ -- изменение состояния воздуха в ОП, У'Н - смешение наружного и рециркуляционного воздуха.

Рис. 6.1. Процессы обработки воздуха вТПГ



Рис. 6.2. Процессы обработки воздуха в ХПГ

Процессы, протекающие в СКВ в ХПГ: СО - процесс адиабатного охлаждения и увлажнения воздуха в оросительной камере, ОП-- нагрев воздуха в воздухоподогревателе второй ступени, НК - нагрев воздуха в воздухоподогревателе первой ступени, ПВУ -- изменение состояния воздуха в ОП.

7. Расчет основных рабочих элементов кондиционера и подбор оборудования

Для обслуживания расчетных помещений рекомендуется применять центральные типовые секционные кондиционеры марки Веза - КЦКП (центральные кондиционеры каркасно-панельные). Кондиционеры КЦКП имеют размерный ряд по номинальной воздухопроизводительности от 1,6 до 100 тыс. м³/ч. В соответствии с этим к установке принимаем центральный кондиционер КЦКП-50 с номинальной производительностью L = 50000 м³/ч.

Область оптимальной работы приведена в табл.7.1:

Таблица 7.1. Область оптимальной работы, тыс. м³/ч

Минимальное значение	Максимальное значение
37,5	65.6

7.1 Расчет фильтра

Для проектируемой системы центрального кондиционирования воздуха выбираем карманный фильтр тонкой очистки класса F5ФВК-XX-360-X-F5, 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

h_тр=100% * (z_ext - z_wz)/ z_ext = 100 * (0,6- 0,5)/0,6 = 17%

класс фильтра по эффективности -II (предел эффективности 50%)

Фильтр подобран по табл. 4.2 [2]:

тип фильтра: волокнистый карманный ФяКП

фильтрующий материал- ФСВУ

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

площадь ячейки f_я = 0,37 м²

начальное сопротивление P_ф.н =55 Па

конечное сопротивление P_ф.к = 400 Па

удельная пылеемкостьП = 1400 г/м²

способ регенерации -очистка и смена фильтрующего материала.

Требуемая площадь фильтрации:

F_ф^тр = L / q= 51466/7000=7,352 м²,

Необходимое количество ячеек:

n_я = F_ф^тр / f_я= 7,352 / 0,37 = 19,870

Кустановке принимаем 20 ячеек.

Действительная степень очистки по номограмме 4.4 [2] 1-Е = 6% => h_д=94%

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

m_уд= L * z_ext * h_n / F_ф = 51466* 0,6*10^-3 * 0,94 /7,352 = 3,948 г/м²ч

Периодичность замены фильтрующей поверхности:

t_рег= П / m_уд=1400/ 3,948 = 354,610 ч = 15 сут.

7.2 Камера орошения

Расчет оросительной камеры:

Таблица 7.2 Политропный режим обработки воздуха. Обратная задача

Требуется определить: м, Tжк, Tвк, Iвк, ДРж, ДРаэрод

Решение:

коэффициент орошения:

скорость во фронтальном сечении камеры:

число единиц переноса NTU для КОП-50:

Адиабатная эффективность работы камеры (можно определить по графику по известному м)

Еа=0,65; 0,85; 0,95

Политропная эффективность камеры (определяется по графику по известному м)

F10 = 0.891

Tвнас = Tжн

dнас = 7,129

Энтальпия воздуха на выходе из камеры:



Твк = 8,771

Температура воды на выходе из камеры:

Tжк = 8.732

Аэродинамическое сопротивление камеры:

?Pаэрод = 19,4 ?Pаэрод = 238,642 Па

Гидравлическое сопротивление политропной камеры:

?P = А3 = 0,273?P = 1,338

7.3 Воздухоохладитель

Исходные данные:

- Расход воздуха через блок кондиционера, м3/с

- Фронтальное сечение блока кондиционера

- Начальная температура воздуха в воздухоохладителе

- Конечная температура воздуха в воздухоохладителе

- Начальная температура воды в воздухоохладителе

- Разность температур воды на входе и выходе из теплообменника

p= 1.161 =1005

Скорость воздуха во фронтальном сечении, м2 /с:

Скорость воды в трубках теплообменника, м2 /с:

w = 0,6…1,0 w = 1

Принимаем четырехрядный теплообменник. Для него А=20.94 из табл. 4.3:

коэффициент теплопередачи:

К = АК = 35.21

Тепловая эффективность процесса охлаждения:

Массовый расход воды через теплообменник:



Отношение тепловых эквивалентов потоков воздуха и воды:

Число единиц переноса теплоты для противотока [можно найти также из графика Nt=f(з, wмин/wмакс)]

Требуемая поверхность теплообмена:

Действительная поверхность теплообмена из четырех рядов с шагом пластин 2,5 мм:

Действительная поверхность теплообмена из четырех рядов с шагом пластин Sр=1,8 мм

Аэродинамическое сопротивление теплообменника по воздуху:

Па

Если процесс протекает с выпадением конденсата, то ДРв увеличивается в 1,6 раза

кПа

Гидравлическое сопротивление теплообменника по воде:

кПа

Перекрестный ток в теплообменнике



Противоток в теплообменнике:

Перекрестный ток в теплообменнике:

Принимаем воздухоохладитель ВОВ243.1-185-200-10-3-0.6-1

7.4 Воздухонагреватели

Первый воздухонагреватель подбирается для ХПГ, второй - для ТПГ.

К установке принимается воздухонагреватели площадь фасадного сечения F_ф = 3,96 м².

Относительный перепад температур:

Q_В1=(t_вн-t_вк)/(t_вн-t_жн)=(-39-(-19)/(-39-95) = 0,149- для 1-го подогревателя

где t_жн - начальная температура теплоносителя t_жн =95 ^оС

t_вн , t_вк - начальная и конечная температура обрабатываемого воздуха

Q_В2 = (12.8-17) / (12.8-95) = 0,05- для 2-го подогревателя

Относительный расход воздуха:

G` = G / G_ном = 61760 / 60000 = 1,03

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:

Q_Ж1 = 0,39 при количестве рядов n=1. - для 1-го подогревателя

Q_Ж2 = 0,78 при количестве рядов n=1. - для 2-го подогревателя

Б = 6.23*10^-1 - коэф. гидравлического сопротивления нагревателя.

Расход теплоносителя

G_Ж1=G*с_в*Q_В1/с_ж*Q_Ж1=61760*1,005*0,149/4,19*0,39=5659.538 кг/ч - для 1-го подогревателя

G_Ж2=61760*1,005*0,05/ 4,19 *0,78 = 949.587 кг/ч- для 2-го подогревателя

теплоносителя:

t_жк1 = t_жн + Q_Ж1 * (t_вн - t_жн) = 95 + 0,39 (-39 - 95) = 42.74 ^оС

t_жк2 = 95 + 0,78 (12,8 - 95) = 30.884 ^оС

Массовая скорость воздуха в фасадном сечении установки:

(rV) = G / 3600 * F_ф = 61760 / 3600 * 3,96 = 4,3 кг/(м²с)

Потери давления по воздуху: DP_В = 51

Потери давления по воде:

DP_Ж1=Б*(Q_В1/Q_Ж1)²*G`²*98,1=0,623*(0,149/0,39)² * 1,03² * 98,1 = 9,46 кПа.

DP_Ж2 = 0,623 * (0,05 / 0,78)² * 1,03² * 98,1 = 0,27 кПа.

Принимаем воздухонагреватель 1 ВНВ243.1-185-200-01-3.5-04-2 и воздухонагреватель 2 ВНВ243.1-185-200-01-4-02-2

7.5 Холодильные установки

Холодопроизводительность установки в рабочем режиме:

Q_хр=А_х *G * (I_н - I_к) / 3600 = 1,12 * 61760 * (51-33,9) / 3600 = 328.563 кВт

где А_х - коэффициент запаса, учитывающий потери холода на тракте хладагента, холодоносителя и вследствие нагревании воды в насосах, А_х = 1,12 ч 1,15;

I_н, I_к - энтальпия воздуха на входе в воздухоохладитель и выходе из него.

К установке принимаем холодильную машину - чиллер с воздушным охлаждением конденсатора McEnergySE 091.2c холодопроизводительностью 321 кВт.

Таблица 7.3

Марка чиллера	Холодопроизводительность, кВт	Потребляемая мощность, кВт	Размеры, мм	Вес, кг
			длина	ширина	высота
McEnergySE 091.2	321	114.1	4040	2235	2340	3279

7.6 Вентиляторные агрегаты

Аэродинамическое сопротивление:

DР=DР_маг+DР_к+DР_ф+DР_ко+DР_во+DР_вн=400+36+246+133+268+42=1125Па

где DР_маг - сопротивление магистрального воздуховода принимаем 400Па

DР_к - сопротивление приемного смесительного клапана принимаем 36Па

DР_ф - сопротивление фильтра DР_ф =246 Па

DР_ко - сопротивление камеры орошения принимаем 133 Па

DР_во - сопротивление воздухоохладителя DР_во = 268 Па

DР_вн - сопротивление воздухонагревателей DР_вн = 42 Па

Принимаем вентилятор ВР4-84-97-9:

частота n=1051 об/мин;

КПД h=0,822;

потребляемая мощность N = 17,495 кВт

двигатель A180S4:

установочная мощность 22 кВт

Таблица 7.4

Установка: (Приток)	Аэродинамическая характеристика
Индекс:ВР-84-97-9	Выхлоп:По оси	Lв=50000м3/ч
Pполн=1035Па	n_рк=1051об/мин	Np=17.495кВт
Lsum_вх=92.8дБ	Lsum_вых=92.8дБ	Эл.двиг:A180S4
Ny=22кВт	n_дв=1460об/мин	2p=4
380/660V	50Гц	Ремень:3-SPA-3150
Шкив_вент=3-SPA-250мм	Шкив_двиг=3-SPA-180мм



Рис. 7.1

Рис. 7.2 Типоразмер: КЦКП-50. Сторона обслуживания: Справа

Заключение

В работе был произведен расчет и подбор системы кондиционирования воздуха и вентиляции для административного здания. Для ХПГ и ТПГ подобраны соответствующие воздухонагреватели. Также были рассчитаны основные рабочие элементы установки кондиционирования воздуха и подобрано соответствующее оборудование.

Произведено конструирование холодильной установки, холодопроизводительность которой в рабочем режиме оказалась равной 328,563 кВт. По данному значению была принята холодильная машина марки McEnergySE 091.2c. Рассчитан весь тепловой режим холодильной камеры.

Размещено на Allbest.ru

...