Выбор и обоснование типа систем кондиционирования воздуха

метки: Кондиционирование, Воздух, Общественный, Здание, Холодоснабжение, Определять, Помещение, Период

Кондиционирование воздуха — это автоматизированное поддержание в закрытых помещениях всех или отдельных параметров воздуха (температура, относительная влажность, чистота и скорость движения воздуха) с целью обеспечения оптимальных условий наиболее благоприятных для самочувствия людей, ведения технологического процесса, обеспечение сохранности ценностей культуры.

Кондиционирование подразделяется на три класса:

1. Для обеспечения метеорологических условий, требуемых для технологического процесса при допускаемых отклонениях за пределами расчетных параметров наружного воздуха. В среднем 100 часов в год при круглосуточной работе или 70 часов в год при односменной работе в дневное время.

2. Для обеспечения оптимальных, санитарных или технологических норм при допускаемых отклонениях в среднем 250 часов в год при круглосуточной работе или 125 часов в год при односменной работе в дневное время.

3. Для обеспечения допустимых параметров, если они не могут быть обеспечены вентиляцией, в среднем 450 часов в год при круглосуточной работе или 315 часов в год при односменной работе в дневное время.

Нормативными документами установлены оптимальные и допустимые параметры воздуха.

Оптимальные параметры воздуха обеспечивают сохранение нормативного и функционального теплового состояния организма, ощущение теплового комфорта и предпосылки для высокого уровня работоспособности.

Допустимые параметры воздуха — это такое их сочетание, при котором не возникает повреждений или нарушения состояния здоровья, но может наблюдаться дискомфортные теплоощущения, ухудшение самочувствия и понижение работоспособности.

Допустимые условия, как правило, применяют в зданиях, оборудованных только системой вентиляции.

Оптимальные условия обеспечивают регулируемые системы кондиционирования (СКВ).

Таким образом СКВ применяют для создания и поддержания оптимальных условий и чистоты воздуха в помещениях круглогодично.

Целью выполнения данной курсовой работы является закрепление теоретических знаний и приобретение практических навыков расчета, а также проектирование систем кондиционирования воздуха (СКВ).

В данной курсовой работе кондиционируемое помещение — это зрительный зал городского клуба на 500 мест в городе Одесса. Высота этого помещения — 6,3 м, площадь пола -289 м ² , площадь чердачного покрытия -289 м² , объем помещения — 1820,7 м³ .

Подвижные игры в школе в помещении и на воздухе для детей младших, ...

... игры, которые дополняются небольшой группой переходных игр. Некомандные игры можно поделить на игры с ведущим и без ведущего. Так же командные игры делятся на два основных вида: игры ... и умения. Перед тем как выбрать определенную игру, следует поставить ... играми вырабатывают координированные, экономные и согласованные движения; игроки приобретают умения быстро входить в нужный темп и ритм работы, ...

1 ВЫБОР РАСЧЕТНЫХ ПАРАМЕТРОВ НАРУЖНОГО И ВНУТРЕННЕГО ВОЗДУХА

Расчетные параметры наружного воздуха.

Расчетные параметры наружного воздуха выбирают в зависимости от географического расположения объекта.

Таблица 1 — Расчетные параметры наружного воздуха.

Период года	Барометри- ческое дав- ление, гПа	Темпе- ратура, °С	Удельная энтальпия, кДж/кг	Относи- тельная влаж-ность, %	Влаго- содержа- ние, г/кг	Ско-рость ветра, м/с
теплый	1010	26,6	60	70	13,1	3,3
холодный	1010	-18	-16,3	90	0,8	11

Расчетные параметры внутреннего воздуха.

Расчетные параметры внутреннего воздуха выбирают в зависимости от назначения помещения и времени года.

Таблица 2 — Расчетные параметры внутреннего воздуха.

Период года	Темпе- ратура, °С	Удельная энтальпия, кДж/кг	Относи- тельная влаж-ность, %	Влаго- содержа- ние, г/кг	Подвижность, м/с
Теплый	22	43	50	8,3	0,3
холодный	20	45	45	9,8	0,3

2 СОСТАВЛЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ И ВЛАЖНОСТНЫХ БАЛАНСОВ ПОМЕЩЕНИЯ

Целью составления тепловых и влажностных балансов помещения является определение тепло- и влагоизбытков в помещении, а также углового коэффициента луча процесса, который используют при графоаналитическом методе расчета СКВ.

Балансы тепла и влаги составляют отдельно для теплого и холодного периодов года.

Источниками тепловыделений в помещении могут быть люди, искусственное освещение, солнечная радиация, пища, оборудование, а также теплопоступления через внутренние и внешние ограждения или через остекленные проемы за счет разности температур наружного и внутреннего воздуха.

2.1 Расчет теплопоступлений

2.1.1 Расчет теплопоступлений от людей

Тепловыделения в помещении от людей Q _пол , Вт, определяют по формуле

Q _пол = q_пол ·n,(1)

где q _пол — количество полного тепла, выделяемого одним человеком, Вт;

• n — число людей, чел.

Q _яв = q_яв ·n,(2)

где q _яв — количество явного тепла, выделяемого одним человеком, Вт;

• n — число людей, чел.
• для холодного периода

Q _пол = 120·285 = 34200 Вт

Q _яв = 90·285 =25650 Вт

• для теплого периода

Q _пол = 80·285 =22800 Вт

Q _яв = 78·285 = 22230 Вт

2.1.2 Расчет теплопоступлений от искусственного освещения

Теплопоступления от искусственного освещения Q _осв , Вт, определяют по формуле

Q _осв = q_осв ·Е·F,(3)

где Е — освещенность, лк;

F — площадь пола помещения, м ² ;

q _осв — удельные тепловыделения, Вт/(м² ·лк).

Q _осв = 0,067·400·289 = 7745,2 Вт

2.1.3 Расчет теплопоступлений за счет солнечной радиации

Солнечная радиация Q _р = 9400 Вт.

2.1.4 Расчет теплопоступлений через внешние ограждения

Теплопоступления через внешние ограждения, Вт, определяют по формуле

Q _огр = k_ст ·F_ст (t_н — t_в ) + k_пок ·F_пок (t_н — t_в ), (4)

где k _i — коэффициент теплопередачи через ограждения, Вт/(м² ·К);

F _i — площадь поверхности ограждения, м² ;

t _н , t_в — температура наружного и внутреннего воздуха соответственно, °С.

Q _огр = 0,26·289(26,6-22) = 345,6 Вт

2.1.5 Расчет теплопоступлений через остекленные проемы

Расчет теплопоступлений в помещение через остекленные проемы за счет разности температур наружного и внутреннего воздуха определяют по формуле

Q _о.п. = [(t_н — t_в )/R_o ]F_общ ,(5)

где R _o — термическое сопротивление остекленных проемов, (м² ·К)/Вт, которое определяется по формуле

R _o = 1/k_окна (6)

F _общ — общая площадь остекленных проемов, м² .

Q _о.п = 0 Вт, так как нет остекленных проемов.

Таблица 3 — Тепловой баланс помещения в различные периоды года

Период Года	Тепловыделения, Вт
	от людей, Q пол	от искус-ствен- ного осве- щения, Q осв	от солнеч-ной радиа- ции, Q р	через ограж-дения, Q огр	через остеклен-ные проемы, Q о.п.	тепло-избытки УQ, Вт
Теплый	22800	7745,2	9400	345,6	0	40290,8
холодный	34200	7745,2	—	—	—	41945,2

2.2 Расчет влаговыделений

Поступление влаги в помещение происходит от испарений с поверхности кожи людей и от их дыхания, со свободной поверхности жидкости, с влажных поверхностей материалов и изделий, а также в результате сушки материалов, химических реакций, работы технологического оборудования.

Влаговыделения от людей W _л , кг/ч, в зависимости от их состояния (покой, вид выполняемой ими работы) и температуры окружающего воздуха определяют по формуле

W _л = w_л ·n·10^-3 , (7)

где w _л — влаговыделение одним человеком, г/ч;

• n — число людей, чел.

W _л ^хол = 40·285·10^-3 = 11,4 кг/ч

W _л ^тепл = 44·285·10^-3 = 12,54 кг/ч

2.3 Определение углового коэффициента луча процесса в помещении

На основании расчета тепловлажностных балансов определяют угловой коэффициент луча процесса в помещении для теплого е _т и холодного е_х периодов года, кДж/кг

е _т = (УQ_т ·3,6)/W_т ,(8)

е _х = (УQ_х ·3,6)/W_х .(9)

Численные величины е _т и е_х характеризуют тангенс угла наклона луча процесса в помещении.

е _т = (40290,8·3,6)/12,54 = 11567

е _х = (41945,2·3,6)/11,4 = 13246

3 РАСЧЕТ СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

3.1 Выбор и обоснование типа систем кондиционирования воздуха

Выбор и обоснование типа СКВ осуществляют на основе анализа условий функционирования кондиционируемого объекта, указанных в задании на проектирование.

Исходя из количества помещений, предусматривают одно- или многозональные системы кондиционирования воздуха, а затем производят оценку возможности их применения с рециркуляцией отработавшего воздуха, которая позволяет уменьшить расход тепла и холода.

СКВ с первой и второй рециркуляцией обычно используют для помещений, не требующих высокой точности регулирования температуры и относительной влажности.

Принятие окончательного решения по выбору принципиальной схемы обработки воздуха производят после определения производительности СКВ и расхода наружного воздуха.

3.2 Выбор схем воздухораспределения. Определение допустимой и рабочей разности температур.

По гигиеническим показателям и равномерности распределения параметров в рабочей зоне для большинства кондиционируемых помещений наиболее приемлемой является подача приточного воздуха с наклоном в рабочую зону на уровне 4…6 м и с удалением общеобменной вытяжки в верхней зоны.

1. Определяем допустимый перепад температур

Дt _доп = 2°С.

2. Определяем температуру приточного воздуха

t _п = t_в — Дt_доп (10)

t _п ^теп = 22 — 2 = 20°С,

t _п ^хол = 20 — 2 = 18 °С.

3. Определяем температуру уходящего воздуха

t _у = t_в + grad t(H — h),(11)

где grad t — градиент температуры по высоте помещения выше рабочей зоны, °С;

• H — высота помещения, м;
• h — высота рабочей зоны, м.

Градиент температуры по высоте помещения определяют в зависимости от удельных избытков явного тепла в помещении q _я, Вт

q _я = УQ/V_пом = (УQ_п -Q_п + Q_я )/ V_пом (12)

q _я ^тепл = (40290,8 — 22800 + 22230)/1820,7 = 21,8 Вт

grad t = 1,2;

q _я ^хол = (41945,2 — 34200 + 25650)/ 1820,7 = 18,3 Вт

grad t = 0,3.

t _у ^тепл = 22 + 1,2(6,3 — 1,5) = 27,76°С;

t _у ^хол = 20 + 0,3(6,3 — 1,5) = 21,44°С.

4. Определяем рабочую разность температур

Дt _р = t_у — t_п (13)

Дt _р ^тепл = 27,76 — 20 = 7,76°С;

Дt _р ^хол = 21,44 — 18 = 3,44°С.

3.3 Определение производительности систем кондиционирования воздуха

Для систем кондиционирования воздуха различают полную производительность G, учитывающую потерю воздуха на утечку в сетях приточных воздуховодов, кг/ч, и полезную производительность G _п , используемую в кондиционируемых помещениях, кг/ч.

Полезную производительность СКВ определяем по формуле

G _п = УQ_т /[(J_у — J_п )·0,278],(14)

где УQ _т — суммарные теплоизбытки в помещении в теплый период года, Вт;

J _у , J_п — удельная энтальпия уходящего и приточного воздуха в теплый период года, кДж/кг.

G _п = 40290,8/[(51 — 40) )·0,278] = 13176кг/ч.

Полную производительность вычисляем по формуле

G = К _п ·G_п ,(15)

где К _п — коэффициент, учитывающий величину потерь в воздуховодах.

G = 1,1·13176= 14493,6 кг/ч.

Объемную производительность систем кондиционирования воздуха L, м ³ /ч, находим по формуле

L = G/с,(16)

где с — плотность приточного воздуха, кг/м ³

с = 353/(273+t _п )(17)

с = 353/(273+20) = 1,2кг/м ³ ;

L = 14493,6 /1,2 = 12078 м ³ /ч.

3.4 Определение количества наружного воздуха

Количество наружного воздуха, используемого в СКВ, влияет на затраты тепла и холода при тепловлажностной обработке, а также на расход электроэнергии на очистку от пыли. В связи с этим всегда следует стремиться к возможному уменьшению его количества.

Минимально допустимое количество наружного воздуха в системах кондиционирования воздуха определяют, исходя из требований:

• обеспечения требуемой санитарной нормы подачи воздуха на одного человека, м ³ /ч

L _н ґ = l·n,(18)

где l — нормируемый расход наружного воздуха, подаваемого на одного человека, м ³ /ч;

• n — число людей в помещении, чел.

L _н ґ = 25·285 = 7125 м³ /ч;

• компенсации местной вытяжки и создания в помещении избыточного давления

L _н ґґ = L_мо + V_пом ·Кґґ , (19)

где L _мо — объем местной вытяжки, м³ /ч;

V _пом — объем помещения, м^3;

Кґґ-кратность воздухообмена.

L _н ґґ = 0 + 1820,7·2 = 3641,4 м³ /ч.

Выбираем большее значение из L _н ґ и L_н ґґ и принимаем для дальнейших расчетов L_н ґ = 7125 м³ /ч.

Определяем расход наружного воздуха по формуле

G _н = L_н ·с_н , (20)

гдес _н — плотность наружного воздуха, кг/м³ .

G _н =7125·1,18 = 8407,5 кг/ч.

Проверяем СКВ на рециркуляцию:

1.G > G _н

14493,6 кг/ч >8407,5кг/ч, условие выполняется.

2. J _у < J_н

51 кДж/кг < 60 кДж/кг, условие выполняется.

3. В воздухе не должны содержаться токсичные вещества.

Примечание: все условия выполняются, поэтому применяем схему СКВ с рециркуляцией.

Принятый расход наружного L _н должен составлять не менее 10% от общего количества приточного воздуха, то есть должно выполняться условие

G _н ? 0,1G

8407,5кг/ч ? 0,1

• 14493,6

8407,5кг/ч ? 1449,36 кг/ч, условие выполняется.

3.5 Построение схемы процессов кондиционирования воздуха на

3.5.1 Построение схемы процессов кондиционирования воздуха для теплого периода года

Схема процессов кондиционирования воздуха на J-d диаграмме для теплого периода года приведена в приложении А.

Рассмотрим порядок построения схемы СКВ с первой рециркуляцией.

а) нахождение на J-d диаграмме положения точек Н и В, характеризующих состояние наружного и внутреннего воздуха, по параметрам, которые приведены в таблицах 1 и 2;

• б) проведение через т. В луча процесса с учетом величины углового коэффициентае _т ;

в) определение положения других точек:

• т. П ( то есть состояние приточного воздуха), которая лежит на пересечении изотермы t _п с лучом процесса;

• т. Пґ ( то есть состояние приточного воздуха на выходе из второго воздухонагревателя ВН2), для чего от т. П вертикально вниз откладывают отрезок в 1°С ( отрезок ППґ характеризует нагрев приточного воздуха в воздуховодах и вентиляторе);
• т. О ( то есть состояние воздуха на выходе из оросительной камеры), для чего от т. Пґ вниз по линии d = const проводят линию до пересечения с отрезком ц = 90% ( отрезок ОПґ характеризует нагрев воздуха во втором воздухонагревателе ВН2);
• т. У ( то есть состояние воздуха, уходящего из помещения), лежащей на пересечении изотермы t _у с лучом процесса ( отрезок ПВУ характеризует ассимиляцию тепла и влаги воздухом в помещении);

• т. Уґ ( то есть состояние рециркуляционного воздуха перед его смешиванием с наружным воздухом), для чего от т. У по линииd = const

откладывают вверх отрезок в 0,5 °С ( отрезок УУґ характеризует нагрев уходящего воздуха в вентиляторе);

• т. С ( то есть состояние воздуха после смешивания рециркуляционного воздуха с наружным воздухом).

Точки Уґ и Н соединяют прямой. Отрезок УґН характеризует процесс смешивания рециркуляционного и наружного воздуха. Точка С находится на прямой УґН ( на пересечении с J _с ).

Удельную энтальпию J _с , кДж/кг, точки С вычисляем по формуле

J _с = (G_н

• J_н + G_1р

• J_{у ґ} )/ G, (21)

гдеJ _н — удельная энтальпия наружного воздуха, кДж/кг;

J _с — удельная энтальпия воздуха, образовавшегося после смешения наружного и рециркуляционного, кДж/кг;

G _1р — расход воздуха первой рециркуляции, кг/ч

G _1р =G — G_н (22)

G _1р =14493,6- 8407,5= 6086,1 кг/ч

J _с = (8407,5 ·60+6086,1 ·51)/ 14493,6= 56,4 кДж/кг

Точки С и О соединяют прямой. Получившийся отрезок СО характеризует политропический процесс тепловлажностной обработки воздуха в оросительной камере. На этом построение процесса СКВ заканчивают. Параметры базовых точек заносим по форме в таблицу 4.

3.5.2 Построение схемы процессов кондиционирования воздуха для холодного периода года

Схема процессов кондиционирования воздуха на J-d диаграмме для холодного периода года приведена в приложении Б.

Рассмотрим порядок построения схемы с первой рециркуляцией воздуха на J-d диаграмме.

а) нахождениена J-d диаграмме положения базовых точек В и Н, характеризующих состояние наружного и внутреннего воздуха, по параметрам, которые приведены в табл. 1, 2;

• б) проведение через т. В луча процесса с учетом величины углового коэффициента е _х ;

в) определение положения точек П, У, О:

• т. У, расположенной на пересечении изотермы t _у ( для холодного периода) с лучом процесса;

• т. П, расположенной на пересечении изоэнтальпы J _п с лучом процесса; численное значение удельной энтальпии J_п приточного воздуха для холодного периода года вычисляют предварительно из уравнения

J _п = J_у — [УQ_х /(0,278·G)],(23)

гдеJ _у — удельная энтальпия воздуха, уходящего из помещения в холодный период года, кДж/кг;

Q _х — суммарные полные теплоизбытки в помещении в холодный период года, Вт;

• G — производительность СКВ в теплый период года, кг/ч.

J _п = 47 — [41945,2/(0,278·14493,6)] = 38,6 кДж/кг

Отрезок ПВУ характеризует изменение параметров воздуха в помещении.

• т. О (то есть состояние воздуха на выходе из оросительной камеры), расположенной на пересечении линии d _п с линией ц = 90%;
• отрезок ОП характеризует нагрев воздуха во втором воздухонагревателе ВН2;

• т. С (то есть состояние воздуха после смешения наружного воздуха, прошедшего нагрев в первом воздухонагревателе ВН1, с уходящим из помещения воздухом), расположенной на пересечении изоэнтальпы J _о с линией d_с ;
• численное значение вычисляют по формуле

d _с = (G_н

• d_н + G_1р

• d_у )/ G (24)

d _с = (8407,5

• 0,8 + 6086,1
• 10)/ 14493,6= 4,7 г/кг.
• т. К, характеризующей состояние воздуха на выходе из первого воздухонагревателя ВН1 и находящейся на пересечении d _н (влагосодержание наружного воздуха) с продолжениемпрямой УС.

Параметры воздуха для базовых точек заносим по форме в таблицу 5.

Таблица 5 — Параметры воздуха в базовых точках в холодный период года

Базовая Точка	Параметры воздуха
	температура t, °С	Удельная энтальпия J, кДж/кг	Влагосодержание d, г/кг	Относительная влажность ц, %
П	13,8	38,6	9,2	85
В	20	45	9,8	68
У	21,44	47	10	62
О	14,2	37	9,2	90
С	25	37	4,8	25
Н	-18	-16,3	0,8	90
К	28	30	0,8	4

3.6 Определение потребности теплоты и холода в системах кондиционирования воздуха

В теплый период года расход теплоты во втором воздухонагревателе, Вт

Q ^т _ВН2 = G(J_{п ґ} — J_о )·0,278, (25)

где J _{п ґ} — удельная энтальпия воздуха на выходе из второго воздухонагревателя, кДж/кг;

J _о — удельная энтальпия воздуха на входе во второй воздухонагреватель, кДж/кг.

Q ^т _ВН2 = 14493,6 (38 — 32,2)·0,278 = 23369,5 Вт

Расход холода для осуществления процесса охлаждения и осушки, Вт, определяем по формуле

Q _охл = G(J_с — J_о )·0,278,(26)

где J _с -удельная энтальпия воздуха на входе в оросительную камеру, кДж/кг;

J _о — удельная энтальпия воздуха на выходе из оросительной камеры, кДж/кг.

Q _охл = 14493,6 (56,7 — 32,2)·0,278 = 47216 Вт

Количество сконденсировавшейся на воздухе влаги, кг/ч

W _К = G(d_с — d_о )·10^-3 ,(27)

гдеd _с — влагосодержание воздуха на входе в оросительную камеру, г/кг;

d _о — влагосодержание воздуха на выходе из оросительной камеры, г/кг.

W _К = 14493,6 (11,5 — 8)·10^-3 = 50,7 кг/ч

В холодный период года расход теплоты в первом воздухонагревателе, Вт

Q ^х _ВН1 = G(J_к — J_н )·0,278,

гдеJ _к — удельная энтальпия воздуха на выходе из первого воздухонагревателя, кДж/кг;

J _н — удельная энтальпия воздуха на входе в первый воздухонагреватель, кДж/кг.

Q ^х _ВН1 = 14493,6 (30- (-16,3))·0,278=18655,3 Вт

Расход теплоты в холодный период года во втором воздухонагревателе, Вт

Q ^х _ВН2 = G(J_п — J_о )·0,278,(28)

гдеJ _п — удельная энтальпия воздуха на выходе из второго воздухонагревателя в холодный период года, кДж/кг;

J _о -удельная энтальпия воздуха на входе во второй воздухонагреватель в холодный период года, кДж/кг.

Q ^х _ВН2 = 14493,6 (38,6 — 37)·0,278 = 6447 Вт

Расход воды на увлажнение воздуха в оросительной камере (на подпитку оросительной камеры), кг/ч

W _П = G(d_о — d_с )·10^-3 (29)

W _П = 14493,6 (9,2 — 4,8)·10^-3 = 63,8 кг/ч.

3.7 Выбор марки кондиционера и его компоновка

Кондиционеры марки КТЦЗ могут работать в двух режимах производительности по воздуху:

• в режиме номинальной производительности
• в режиме максимальной производительности

Кондиционеры марки КТЦЗ изготавливают только по базовым схемам компоновки оборудования или с их модификациями, образующимися путем доукомплектования необходимым оборудованием, замены одного оборудования другим или исключения отдельных видов оборудования.

Индекс кондиционера марки КТЦЗ определяют с учетом полной объемной производительности.

L·1,25 = 12078·1,25 = 15097,5 м ³ /ч

Выбираем кондиционер марки КТЦЗ — 20.

3.8 Расчеты и подбор элементов кондиционера

3.8.1 Расчет камеры орошения

Расчет ОКФЗ производим по методике ВНИИКондиционер.

а) теплый период

Определяем объемную производительность СКВ

L =12078м ³ /ч

Принимаем оросительную камеру типа ОКФЗ — 10, индекс 01,

исполнение 1, общее число форсунок n _ф = 18 шт.

Определяем коэффициент адиабатной эффективности процесса с учетом характеристик луча процесса камеры по формуле

Е _а = ( J₁ — J₂ )/( J₁ — J_пр ),(30)

где J ₁ , J₂ — энтальпия воздуха на входе, на выходе из камеры, соответственно,

кДж/кг;

J _пр -энтальпия предельного состояния воздухана J-d диаграмме,

кДж/кг.

Е _а = ( 56,7 — 32,2 )/( 56,7 — 21 ) = 0,686

Коэффициент орошения определяем из графической зависимости Е _а =f(м).

Также графическим путем по значению м находим численное значение коэф-

фициента приведенной энтальпийной эффективности Е _п .

м = 1,22

Е _п = 0,42

Определяем относительный перепад температур воздуха

И = 0,33·с _w ·м·(1/ Е_п — 1/ Е_а ) (31)

И = 0,33·4,19·1,22·(1/ 0,42 — 1/ 0,686) = 1,586

Вычисляем начальную температуру воды в камере

t _{w 1} = t_{в пр} -И(J₁ — J₂ )/ с_w ·м, (32)

где t _{в пр} — предельная температура воздуха, °С.

t _{w 1} = 6,5 -1,586(56,7 — 32,2)/ 4,19·1,22 =3,32 °С

Рассчитываем конечную температуру воды (на выходе из камеры) по формуле

t _{w 2} = t_{w 1} + (J₁ — J₂ )/ с_w ·м(33)

t _{w 2} = 1,32 + (56,7 — 32,2)/ 4,19·1,22 =9,11 °С

Определяем расход разбрызгиваемой воды

G _w = м·G(34)

G _w = 1,22·14493,6 = 17682,2 кг/ч (~17,7 м³ /ч)

Вычисляем расход воды через форсунку (производительность форсунки)

g _ф = G_w /n_ф (35)

g _ф = 17682,2 /42 = 421 кг/ч

Необходимое давление воды перед форсункой определяем по формуле

ДР _ф = (g_ф /93,4)^1/0,49 (36)

ДР _ф = (421/93,4)^1/0,49 = 21,6 кПа

Устойчивая работа форсунок соответствует 20 кПа ? ДР _ф ? 300кПа. Условие выполняется.

Расход холодной воды от холодильной станции определяют по формуле

G _{w х} = Q_хол / с_w (t_{w 1} — t_{w 2} )(37)

G _{w х} = 47216/ 4,19(9,11 — 3,32) = 4935,8 кг/ч (~4,9м³ /ч).

б) холодный период

В этот период года ОКФЗ работает в режиме адиабатического увлажнения воздуха.

Определяем коэффициент эффективности теплообмена по формуле

Е _а = ( t₁ — t₂ )/( t₁ — t_м1 )(38)

Е _а = ( 25 — 14,2 )/( 25 -13,1 ) = 0,908

Коэффициент орошения определяем из графической зависимости Е _а =f(м).

Также графическим путем по значению м находим численное значение коэф-

фициента приведенной энтальпийной эффективности Е _п .

м = 1,85

Е _п = 0,57

Вычисляем расход разбрызгиваемой воды по формуле (34)

G _w = 1,85·14493,6 = 26813,2 кг/ч (~26,8 м³ /ч)

Определяем производительность форсунки по формуле (35)

g _ф = 26813,2 /42 = 638 кг/ч

Определяем требуемое давление воды перед форсунками по формуле (36)

ДР _ф = (638/93,4)^1/0,49 = 50,4 кПа

Вычисляем расход испаряющейся воды в камере по формуле

G _w ^исп = G(d_o — d_с )·10^-3 (39)

G _w ^исп = 14493,6 (9,2 — 4,8)·10^-3 = 63,8 кг/ч

Как видно из расчета, наибольший расход воды (26,8 м ³ /ч) и наибольшее давление воды перед форсунками (50,4 кПа) соответствуют холодному периоду года. Эти параметры принимаются за расчетные при подборе насоса.

3.8.2 Расчет воздухонагревателей

Расчет воздухонагревателей осуществляют на два периода года: вначале производят расчет на холодный период, затем — на теплый период года.

Также раздельно производят расчет воздухонагревателей первого и второго подогрева.

Целью расчета воздухонагревателей является определение требуемой и располагаемойповерхностей теплопередачи и режима их работы.

При поверочном расчете задаются типом и числом базовых воздухонагревателей, исходя из марки центрального кондиционера, то есть вначале принимают стандартную компоновку, а расчетом ее уточняют.

ВН1

• холодный период

При расчете вычисляют:

• теплоту, необходимую для нагрева воздуха, Вт

Q _воз = 18655,3Вт;

• расход горячей воды, кг/ч:

G _w = 3,6Q_воз /4,19(t_{w н} — t_{w к} ) = 0,859Q_воз /(t_{w н} — t_{w к} ) (40)

G _w =0,859·18655,3/(150 — 70) = 200,3 кг/ч;

В зависимости от марки кондиционера выбирают число и тип базовых теплообменников, для которых вычисляют массовую скорость движения воздуха в живом сечении воздухонагревателя, кг/(м ² ·с):

сv = G _воз /3600·f_воз ,(41)

гдеf _воз — площадь живого сечения для прохода воздуха в воздухонагревателе, м²

сv = 14493,6 /3600·2,070 = 1,94 кг/(м ² ·с);

• скорость движения горячей воды по трубам теплообменника, м/с

w = G _w /(с_w ·f_w ·3600), (42)

где с _w — плотность воды при ее средней температуре, кг/м³ ;

f _w — площадь сечения для прохода воды, м² .

w = 200,3/(1000·0,00148·3600) = 0,038 м/с.

Принимаем скорость, равную 0,1 м/с

• коэффициент теплопередачи, Вт/(м ² ·К)

К = а(сv) ^q w^r ,(43)

где а, q, r — коэффициенты

К = 28(1,94) ^0,448 0,1^0,129 = 27,8 Вт/(м² ·К);

• среднюю разность температур между теплоносителями:

Дt _ср = (t_{w н} + t_{w к} )/2 — (t_н + t_к )/2 (44)

Дt _ср = (150 + 70)/2 — (-18 +28)/2 = 35°С

• требуемую площадь теплообмена, м ²

F _тр = Q_воз /(К

• Дt_ср ) (45)

F _тр = 18655,3/(27,8

• 35) = 19,2 м²

При этом необходимо выполнять следующее условие: между располагаемой поверхностьюF _р (предварительно выбранным воздухонагревателем) и требуемой поверхностью F_тр запас поверхности теплообмена не должен превышать 15%

[(F _р — F_тр )/ F_тр ]·100?15%(46)

[(36,8 — 19,2)/ 19,2]·100 = 92%

Условие не выполняется, принимаем воздухонагреватель ВН1 с запасом.

ВН2

а) холодный период

Q _воз = 6447 Вт;

• расход горячей воды, кг/ч, по формуле (40)

G _w =0,859·6447/(150 — 70) = 69,2 кг/ч;

В зависимости от марки кондиционера выбирают число и тип базовых теплообменников, для которых вычисляют массовую скорость движения воздуха в живом сечении воздухонагревателя, кг/(м ² ·с), по формуле (41) сv = 14493,6 /3600·2,070 = 1,94 кг/(м² ·с);

• скорость движения горячей воды по трубам теплообменника, м/с, по формуле (42)

w = 69,2 /(1000·0,00148·3600) = 0,013 м/с.

Принимаем скорость, равную 0,1 м/с.

• коэффициент теплопередачи, Вт/(м ² ·К), по формуле (43)

К = 28(1,94) ^0,448 0,1^0,129 = 27,8 Вт/(м² ·К);

• среднюю разность температур между теплоносителями, по формуле (44)

Дt _ср = (150 + 70)/2 — (13,8 +14,2)/2 = 26°С

• требуемую площадь теплообмена, м ² , по формуле (45)

F _тр = 6447/(27,8

• 26) = 8,9 м²

Проверяем условие по формуле (46)

[(36,8 — 8,9)/ 8,9]·100 =313%

Условие не выполняется, принимаем воздухонагреватель ВН2 с запасом.

б) теплый период

По выше предложенным формулам (40)-(46) делаем перерасчет для теплого периода

Q _воз = 23369,5 Вт;

G _w =0,859·23369,5 /(70 — 30) = 501,8 кг/ч

сv = 14493,6 /3600·2,070 = 1,94 кг/(м ² ·с);

• w = 501,8 /(1000·0,00148·3600) = 0,094 м/с.

Для дальнейших расчетов принимаем скорость, равную 0,1 м/с.

К = 28(1,94) ^0,448 0,1^0,129 = 27,88 Вт/(м² ·К);

Дt _ср = (30 + 70)/2 — (12 +19)/2 = 34,5 °С

F _тр = 23369,5 /(27,88

• 34,5) = 24,3 м²

При этом необходимо выполнять следующее условие: между располагаемой поверхностьюF _р (предварительно выбранным воздухонагревателем) и требуемой поверхностью F_тр запас поверхности теплообмена не должен превышать 15%

[(36,8 — 24,3)/ 24,3]·100 = 51%

Условие не выполняется, принимаем воздухонагреватель ВН2 с запасом.

3.8.3 Подбор воздушных фильтров

Для очистки воздуха от пыли в СКВ включают фильтры, конструктивное решение которых определяется характером этой пыли и требуемой чистотой воздуха.

Выбор воздушного фильтра осуществляют согласно [ 2, кн.2].

Исходя из имеющихся данных выбираем фильтр ФР1-3.

3.8.4 Расчет аэродинамического сопротивления систем кондиционирования воздуха

Полное аэродинамическое сопротивление СКВ находят по формуле

Р _с = ДР_пк +ДР_ф +ДР_в1 +ДР_ок + ДР_в2 + ДР_пр +ДР_в.в. , (47)

гдеДР _пк — сопротивление приемного блока, Па

ДР _пк = Дh_пк ·(L/L_к )^1,95 (48)

(здесь L — расчетная объемная производительность СКВ, м ³ /ч;

L _к — объемная производительность кондиционера, м³ /ч;

Дh _пк — сопротивление блока при номинальной производительности кондиционера (Дh_пк = 24 Па), Па);

ДР _пк = 24 ·(12078/20000)^1,95 = 8,98 Па;

ДР _ф — аэродинамическое сопротивление фильтра (при максимальной запыленности фильтра ДР_ф = 300 Па), Па;

ДР _в1 — аэродинамическое сопротивление первого воздухонагревателя, Па;

ДР _в1 = 6,82 (сv)^1,97 ·R

ДР _в1 = 6,82 (1,94)^1,97 ·0,99 = 24,9 Вт.

ДР _в2 — аэродинамическое сопротивление второго воздухонагревателя, Па

ДР _в2 = 10,64·(хс)^1,15 ·R,(49)

(здесь R — коэффициент, зависящий от среднеарифметической температуры воздуха в воздухонагревателе);

ДР _в2 = 10,64·(1,94)^1,15 ·1,01 = 23,03 Па;

ДР _ок — аэродинамическое сопротивление оросительной камеры, Па

ДР _ок = 35·х_ок ² ,(50)

(здесь х _ок — скорость воздуха в оросительной камере, м/с);

ДР _ок = 35·2,5² = 218,75 Па;

ДР _пр — аэродинамическое сопротивление присоединительной секции, Па

ДР _пр = Дh_пр (L/L_к )² , (51)

(здесьДh _пр — сопротивление секции при номинальной производительности (Дh_пр = 50 Па), Па);

ДР _пр = 50(12078/20000)² = 18,2 Па;

ДР _в.в — аэродинамическое сопротивление в воздуховодах и воздухораспределителях (ДР_в.в = 200 Па), Па.

Р _с = 8,98 + 300 +24,9+218,75 + 23,03 + 18,2 +200 = 793,86 ………..