Курсовая работа: Расчет кондиционирования промышленного здания

где Wлюд - влаговыделения от людей, определяется как

Здесь n - количество людей в помещении,w - влаговыделения от одного человека.

WT - поступающее в помещение количество влаги от технологических процессов. По заданию WТ= кг/ч.

4. РАСЧЕТ ВОЗДУХООБМЕНА В ПОМЕЩЕНИИ И ПОЛНОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ КОНДИЦИОНЕРА

Расход приточного воздуха L, м3/ч, определяется расчетом только для летнего периода и принимается наибольший из величин, полученных по формулам (27)-(29):

а) по избыткам явной теплоты:

б) по избыткам полной теплоты:

в) по избыткам влаги ( водяного пара):

где Lмo - расход воздуха, удаляемого из обслуживаемой или рабочей зоны помещения системами местных отсосов, м3/ч. ∑Qполнлет, ∑Qявнлет - суммарные полные и явные теплопоступления в летний период года, кДж/ч в помещение;   tв, tп, tу - соответственно температуры воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне помещения, подаваемого СКВ в помещение и удаляемого из помещения

за пределами обслуживаемой, или рабочей зоны;     ∑W - суммарные поступления влаги в помещение, г/ч.         dB, dn, dy - соответственно влагосодержание воздуха в рабочей зоне помещения, подаваемого воздуха и удаляемого воздуха вне рабочей зоны, г/кг;   cB=1,2 кДж/(кГ °С) - теплоемкость воздуха;     IB, Iп, Iy - энтальпии воздуха соответственно в рабочей зоне помещения, подаваемого в помещение и удаляемого из него, кДж/кг.

Формула (27) преобразована к следующему виду:

где Квоз - коэффициент воздухообмена, устанавливающий связь температуры в удаляемом воздухе и рабочей зоне.

Коэффициент Квоз= 1,45 для рекомендованных к расчету в курсовой работе конструкций воздухораспределителей.   Найдем температуру в рабочей зоне помещения:

Так как получены все неизвестные решаем уравнение (30):

Из формулы (31)

найдем температуру удаляемого из помещения воздуха tу:

Для определения значений dв, dп, dу, IB, Iп и Iy, используемых в формулах (28) и (29), воспользуемся I-d диаграммой. Предварительно определяется угловой коэффициент луча процесса из соотношения:

На I-d диаграмме на пересечении изотермы tB и кривой φB находим положение точки В, соответствующей заданному состоянию воздуха в помещении. Через точку В проводим луч процесса. Он проводится следующим образом: на поле I-d диаграммы нанесены риски с указанием численных значений луча процесса. Находим риску, численно равную величине, определенной по формуле (33), и соединяем ее с 0°С на оси температур. Параллельно полученной прямой проводим линию через точку В до пересечения с изотермами tп и ty. Точки пересечения П и У имеют координаты приточного и удаляемого из помещения воздуха. С I-d диаграммы считываются значения d и I в точках В, П и У.

	В	П	У
Температура, ⁰С	22	19	23,35
Относительная влажность, %	55	64	52
Влагосодержание, г/кг	9,15	8,95	9,2
Энтальпия, кДж/кг	45,7	41,9	47

После этого определяется воздухообмен по полным теплоизбыткам и влаговыделениям в помещении (формулы (28) и (29)).

За полезную производительность кондиционера Lпп принимается наибольшая из величин LMO, LЯ, Lп, LW.

Lпп = Lw=58583,33м3/ч

При транспортировании воздуха, из-за неплотностей в воздуховодах, возможны утечки, которые должны восполняться за счет увеличения производительности кондиционера на 10-15%.

Для создания подпора в кондиционируемом помещении, необходимо увеличение Lпп. С учетом потерь на утечки и создание подпора в помещении, полная производительность кондиционера Lполн, составит:

где L - количество воздуха, вводимое в помещение на каждого человека, проходящего через дверь, для создания повышенного давления в помещении, м3/ч;      n - количество проходящих людей;     V - объем кондиционируемого помещения, м3;          К - кратность воздухообмена, для создания подпора в помещении; β - коэффициент, учитывающий утечки воздуха.

5. ВЫБОР СХЕМЫ ОБРАБОТКИ ВОЗДУХА И КОМПАНОВКИ КОНДИЦИОНЕРА

По Lполн определяется типоразмер кондиционера. Так как Lполн до 80 тыс. м3/ч, то выбирается кондиционер КТЦ3-80. Последние две цифры в обозначении марки кондиционера показывают его производительность в тыс.м3/час.

Тип кондиционера	L1, мм	L2, мм	L3, мм	L4, мм	Н, мм	h, мм
КТЦЗ-80	2005	810	2900	950	3345	255

При расчете системы кондиционирования воздуха, пользуются массовыми единицами расхода воздуха, для чего необходимо использовать следующее выражение:

Здесь ρв=1,2кг/м3 – плотность воздуха при стандартных условиях. После перевода Lмо, Lполн и Lпп к массовым единицам, вводим для них соответствующие обозначения - Gмо, Gполн и Gпп:

Так как величина LMO не большая из LЯ, Lп, LW, то применяется схема с рециркуляцией.

При рециркуляции необходимо определить количество наружного воздуха Gнар, кг/ч. Полная производительность кондиционера Gполн:

где Gрец - количество рециркуляционного воздуха, кг/ч.    В помещении имеются местные отсосы, тогда

Окончательно скомпоновать кондиционер можно после построения процессов обработки воздуха в I-d диаграмме для летнего и зимнего периодов.

Кондиционер с первой рециркуляцией, построение процесса обработки воздуха на I-d диаграмме.

Летний период

Построение процесса в I-d диаграмме начинаем с нанесения точки В, с параметрами внутреннего воздуха, через которую проводим луч процесса в помещении, до пересечения с изотермой заданной температуры tп в точке П. Через точку П проводим луч подогрева dп=const, до пересечения с кривой с φо= 90% в точке О. Её параметры соответствуют состоянию воздуха, покидающего КО. Наносим точки Н и В', с координатами наружного и рециркуляционного воздуха, перед входом его в камеру смешивания. Точки В' и Н соединяем прямой линией, которая является линией смеси наружного и рециркуляционного воздуха перед KO. Точка В' находится выше точки В на 10С по dв=const.

Положение точки С, соответствующей состоянию смеси воздуха, можно найти из пропорции:

Откладывая от точки В' длину отрезка В' С, находим на прямой смеси В'Н положение точки С. Через точки О и С проводим луч процесса охлаждения и осушения воздуха, до пересечения с кривой φ= 100% в точке W. Координаты точки W - tw и Iw используются при расчете КО. Все точки процесса обработки воздуха в кондиционере построены, выписываем параметры, характеризующие их:

•  линия НВ' - смешение наружного и рециркуляционного воздуха;

•  линия СО - обработка воздуха в камере орошения (КО), воздух охлаждается и осушается;

•  линия ОП' - нагрев воздуха в секции второго подогрева при d=const, ( секция первого подогрева не работает);

•  линия П' П - нагрев воздуха за счет трения о стенки воздуховодов и в результате работы рабочего колеса вентилятора на 1.0 0С (учитывается только в летний период года);

•  линия ПВ - ассимиляция тепла и влаги в помещении;

•  Линия ВВ' - нагрев воздуха за счет трения о стенки рециркуляционного воздуховода на 10С.

Зимний период

(с подмешиванием воздуха перед секцией первого подогрева)

На I-d диаграмму наносят точку В (параметры внутреннего воздуха) и проводят луч процесса

Так как ε<10000, то определяется величина ассимилирующей способности приточного воздуха по влаге:

Зная Δdp, нетрудно определить величину влагосодержания приточного воздуха:

Пересечение луча процесса ε с линией dП=const, определяет положение точки П. Через точку П проводят линию dП=const до пересечения с кривой φ0= 90%. Пересечение определяет положение точки О, характеризующее состояние воздуха, покидающего КО. Наносится точка Н и проводится линия ВН. Положение точки смеси С на этой прямой может быть находится из соотношения:

Проведя через точку С луч нагрева в секции первого подогрева по линии dс=const до пересечения с адиабатой I0=const, получим точку К, характеризующую состояние воздуха перед КО. По каждой точке выписываем параметры I, d, t, φ.

По ходу движения воздух в кондиционере с первой рециркуляциией воздух претерпевает следующие изменения:

•  линия НВ – смешение наружного и рециркуляционного воздуха;

•  линия СК – нагрев воздуха в секции первого подогрева;

•  линия КО - обработка воздуха в камере орошения ( КО), воздух охлаждается и увлажняется;

•  линия ОП - нагрев воздуха в секции второго подогрева при d=const;

•  линия ПВ - процесс взаимодействия приточного воздуха со средой обслуживаемого помещения.

6. РАСЧЕТ ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЕЙ (ВН)

(1 подогрева)

Схема обвязки ВН по теплоносителю последовательная по фронту и параллельная по ходу движения воздуха.

1.Типоразмера кондиционера выбираются теплотехнические и гидравлические характеристики ВН.

2.Определяются относительные перепады температур по воздуху Θрв и воде Θрж для расчетных режимов по формулам:

Здесь tв.к.=16,7°С, tв.н.=15,3°С - соответственно конечная и начальная температура воздуха в процессе его обработки в ВН, tж.к.=70°С, tж.н.=130°С - конечная и начальная температура теплоносителя в ВН.

3. Вычисляется относительный расход воздуха G по формуле:

          4. На номограмме находят точку с координатами Θрж и Θрв. Положение построенной точки в поле номограммы определяет выбор поверхности ВН. Все ВН, теплотехнические характеристики которых при G увеличенном в 1,25 раза, расположены справа от расчетных точек обеспечивают требуемую теплопроизводительность с некоторым запасом.

Минимальный запас по поверхности соответствует самой левой из всех кривых и определяет выбор ВН.

Так как точка построенная по найденным координатам не попадает в диапазон с кривыми, мы прекращаем расчет ВН секции первого подогрева.

РАСЧЕТ ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЕЙ (ВН)

(2 подогрева)

Схема обвязки ВН по теплоносителю последовательная по фронту и параллельная по ходу движения воздуха.

1.Типоразмера кондиционера выбираются теплотехнические и гидравлические характеристики ВН.

2.Определяются относительные перепады температур по воздуху Θрв и воде Θрж для расчетных режимов по формулам:

Здесь tв.к.=22,25°С, tв.н.=13,25°С - соответственно конечная и начальная температура воздуха в процессе его обработки в ВН, tж.к.=40°С, tж.н.=70°С - конечная и начальная температура теплоносителя в ВН.

3. Вычисляется относительный расход воздуха G по формуле:

4. На номограмме находят точку с координатами Θрж и Θрв. Положение построенной точки в поле номограммы определяет выбор поверхности ВН. Все ВН, теплотехнические характеристики которых при G увеличенном в 1,25 раза, расположены справа от расчетных точек обеспечивают требуемую теплопроизводительность с некоторым запасом.

Минимальный запас по поверхности соответствует самой левой из всех кривых и определяет выбор ВН.

5. Для определения величины запаса по теплообменной поверхности через расчетную точку проводят луч из начала координат до пересечения с выбранной кривой Θж (Θв). Абсцисса и ордината точки пересечения определяют значения Θуж и Θув, соответствующих реальному процессу теплопередачи при расчетном расходе воды, определяемом значениями Θрв и Θрж.

Θуж=0,535; Θув=0,165

Запас по поверхности вычисляется по формуле:

где 0,1 - коэффициент, учитывающий допустимое по техническим условиям на кондиционеры КТЦ3 отклонение коэффициента теплопередачи ВН.

6. Находится фактический расход теплоносителя Gфж , обеспечивающий заданную конечную температуру воздуха:

Где Θфж – значение Θж, полученное на точки пересечения вертикальной прямой Θрв с выбранной кривой Θж(Θв);    св, сж - теплоемкость воздуха и теплоносителя.

7.Определяется расчетный расход воды:

8. Вычисляется массовая скорость воздуха в ВН:

значения Fфр=6,63м2 принимаются по номограмме.

9.По номограмме определяется величина потерь давления ΔРа.

ΔРа=26Па

10. Определяются гидравлические потери теплоносителя в ВН, кПа:

где Бп- коэффициент гидравлического сопротивления ВН, принимаемый по номограмме.

7. РАСЧЕТ КАМЕРЫ ОРОШЕНИЯ КОНДИЦИОНЕРОВ КТЦ3

Расчет КО ОКФ-3, двухрядной, исполнения 2, для политропного процесса в летний период года.

1.         Вычисляем коэффициент адиабатной эффективности

Ib.k., Ib.h.- энтальпия воздуха перед КО и после нее кДж/кг,       Iw - энтальпия воздуха при пересечении кривой ф= 100% с линией процесса изменения состояния воздуха в КО.

2.   Находится коэффициент орошения μ и коэффициент энтальпийной эффективности Еп для принятого типоразмера КО по графику.

μ=1,65, Еп=0,55

3.   Вычисляется относительный перепад температур воздуха:

4. Вычисляется начальная температура воды:

      

5. Определяется конечная температура воды:

6. Определяется расход разбрызгиваемой воды:

7.

По графику определяются потери давления по воде в КО - ΔРж=32кПа

8. РАСЧЕТ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЯ (ВР)

В качестве воздухораспределителя используем плафон регулируемый, многодиффузорный (ПРМ)

Методика расчета ПРМ:

1.Эффективное воздухораспределение неизотермическими струями обеспечивается для вертикальной подачи при условии:

где Н - геометрическая характеристика струи:

2.Выбирается соотношение сторон (а1,b1) ячейки помещения и ее площадь

Ар=a1b1=6x6=36м2,

обслуживаемая одним ВР. Определяется количество ВР в помещении

N=Aпл/Aр= 648/36=18шт

и производительность одного плафона

LВР= Lполн/N=72467,67/18=4026м3/ч

Скорость истечения воздуха из ВР определяют по формуле:

V0= Lвр/(3600хA0), м/с

•     для ПРМ1 - V0=22,37м/с;

•     для ПРМ2 - V0=13,98м/с;

•     для ПРМ3 - V0=8,6м/с;

•     для ПРМ4 - V0=5,59м/с;

Исключаем из дальнейшего расчета плафоны ПРМ1,ПРМ2 и ПРМ3, так как для них скорость истечения воздуха из плафона значительно выше рекомендуемой в 6 м/с.

Определяем геометрическую характеристику струи для ПРМ3 по минимальным и максимальным значениям m и n:

         

Принимаем среднее Н=16,56м

Определяем высоту расположения плафона относительно рабочей зоны:

Тогда Н=9,45, что не удовлетворяет требования задания.

Принимаем h=5м, (h-hрз)=3м, Н=6,7м

 

3.Найдем относительную площадь приточной струи ПРМ4, которая должна находится в диапазоне 0,2-0,5, по формуле:

где для С1=0, С2=-10

Уточним значение коэффициентов m и n

m=1,245, n=1,08

4.Проверим равномерность распределения скоростей температур по площади рабочей зоны:

5. Определяют параметры воздуха при входе в рабочую зону:

где Нр, hpз, h - высоты соответственно здания, рабочей зоны и расположения ВР от уровня пола, соответственно, м;     А0 - расчетная площадь ВР, м;        m и n - скоростной и температурный коэффициенты ВР, определяемые интерполированием;        Δt0- избыточная температура приточного воздуха, ⁰С;    Ксоп – коэффициент стеснения струи:

где Lсоп - расход воздуха, удаляемого из РЗ, приходящегося на один ВР (при равномерном распределении Lсоп= Lмо/N=20000/18=1111,11м3/ч), м3/ч;

Кп - коэффициент неизотермичности струи:

Тогда параметры воздуха при входе в рабочую зону:

9. ХОЛОДОСНАБЖЕНИЕ ЦЕНТРАЛЬНЫХ СКВ

При использовании КО в центральных СКВ необходимо расположить сборный бак (с отсеками теплой и холодной воды БХВ и БТВ) ниже бака поддона КО. Это дает возможность отепленной воде через переливное устройство самотеком поступать в отсек БТВ.

Далее отепленная вода подается в кожухообразный испаритель холодильной машины. Охлаждаемая вода проходит по трубкам, а в межтрубном пространстве испарителя кипит хладагент. При испарении температура воды понижается на 4-8 С. Охлажденная вода с температурой t = 6-7 °С по соединительному трубопроводу поступает бак холодной воды (БХВ) сборного бака.

На стороне всасывания насоса КО смонтирован трехходовой автоматический клапан, к которому присоединен рециркуляционный трубопровод от бака-поддона КО и соединительный трубопровод от БХВ. В соответствии с импульсом от датчика, контролирующего охлаждение кондиционируемого воздуха, в трехходовом клапане изменяется степень открытия проходных сечений и соответственно изменяются количества поступающей к насосу охлажденной воды.

Объем баков БТВ и БХВ определяются из условия 5-10 часового расхода воды, подаваемого форсунками КО и принимаются равными 0,1 от величины расхода воды. Напор насосов, подающих воду к форсункам, складывается из давления воды перед форсунками, давления, необходимого для преодоления сопротивлений на всасывающей и нагнетательной стороне, а также на преодоление высоты подъема воды.

ЛИТЕРАТУРА

1.    СНиП 2.04.05-91* Отопление, вентиляция и кондиционирование. Госстрой СССР - М.:ЦИТП Госстрой СССР, 1991 - 64 с

2.    Руководящий материал по центральным кондиционерам ч.ы, Альбом II. Методика расчета ВН., Харьков 1989

3.    Руководящий материал по центральным кондиционерам ч.ы, Альбом I. Методика расчета камеры орошения., М.: 198 9

4.    Внутренние санитарно-технические устройства. В 3ч. Ч.3 Вентиляция и кондиционирование воздуха Кн.2/ Б. В. Баркалов, Н.Н.Павлов, С. С. Амирджанов и др.; Под ред. Н.Н.Павлова и Ю.И. Шиллера.-4-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1992. - 416 с.: ил.-( Справочник проектировщика).