Система кондиционирования воздуха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Тепловой и влажностной балансы помещений

Все статьи теплового и влажностного балансов можно разделить на две группы: не зависящие от параметров наружного воздуха и зависящие от них. К первой группе относятся следующие статьи теплового баланса: тепловыделения людьми Q_л, оборудованием Q_об, искусственным освещением Q_ос. Эти статьи соответствуют притоку теплоты в помещение, т.е. являются положительными.

Ко второй группе статей теплового баланса относятся:

Приток теплоты в помещение через ограждения Q_огр, приток теплоты с наружным воздухом, поступающим за счет инфильтрации через неплотности ограждений Q_инф. Эти статьи теплового баланса летом положительны, а зимой - отрицательны.

Общее количество теплоты Q₀(в кВт), которое должно быть отведено в воздухоохладителе холодильной установки:

Q₀=Q_л+Q_об+Q_ос+Q_огр+Q_инф.

Расчет основных составляющих балансов теплоты в помещении. Тепловыделение людей Q_л(в Вт):

Q_л=q_л,

где n - расчетное число людей, одновременно находящихся в помещении;

q_л - тепловыделение от человека, зависящее от характера работы, Вт/чел. Значения величины q_л приведены в табл. 1.

Т.к. характер работы - тяжёлая физическая, то q_л=350 Вт/чел.

Q_л==2800 Вт.

Таблица 1. Выделение теплоты и влаги одним человеком

Характер работы	qл, Вт/чел.	g, г/с	Примечание
		Температура, 0С
		20	24	28
Тяжёлая физическая работа	350	0,082	0,090	0,106	Различные производственные помещения

Тепловыделение от освещения Q_ос.

Данное тепловыделение зависит от освещенности помещения в люксах (лк), типа осветителя (прямого, рассеянного, отраженного света) и типа осветительных ламп (люминесцентные, накаливания).

,

Где q_ос - выделение теплоты на 1 м площади при освещенности 1 лк, Вт/(м²*лк);

F_п - площадь пола, м²;

Z - освещенность, лк.

Нормы освещенности (10-500 лк) для различных помещений приведены в строительных нормах СНиП. Выделение теплоты на 1 лк освещенности характеризуется данными табл. 2. выбираю лампу накаливания рассеянного света 0,175 лк.

Q_ос=Вт.

Теплоприток от инфильтрации воздуха Q_инф.

В кондиционируемое помещение обычно подаётся больше воздуха, чем удаляется из него. В результате в помещениях создаётся избыточное давление, препятствующее проникновению воздуха с инфильтрацией. Поэтому в расчетах обычно теплоприток Q_инф принимается равным нулю.

Те«AddressBlock»пловыделения от оборудования Q_об.

Количество теплоты, выделяемой механическим оборудованием с электроприводом, определяется по формуле:

Q_об= ,

где n - число единиц оборудования;

N - электрическая мощность электродвигателя, Вт;

а - коэффициент загрузки электродвигателя при непрерывной его

работе;

в - коэффициент рабочего времени оборудования;

- часть мощности, расходуемая внутри помещения.

Величина определяется различно для трёх случаев:

электродвигатель и оборудование находятся в помещении =1;

электродвигатель вне помещения, а оборудование - в помещении =_е,

где _е - КПД электродвигателя;

электродвигатель в помещении, а выделение теплоты оборудованием вне его =1-_е, т.к. мощность оборудования установленного в помещении равна 6 кВт. _е =0,845.

Q_об=0,32 кВт=3255 Вт.

Теплоприток через ограждения Q_огр.

Теплоприток Q_огр рассчитывается с учётом воздействия солнечной радиации, аккумуляции теплоты стенами вследствие суточных колебаний температуры воздуха.

Общий теплоприток через ограждения Q_огр рассчитывается по формуле:

Q_огр=Q_ст+Q_пер+Q_кр+Q_ок,

где Q_ст - теплоприток через наружные стены;

Q_пер - теплоприток через внутренние перегородки;

Q_кр - теплоприток через кровлю;

Q_ок - теплоприток через окна и застекленные двери.

Теплоприток Q_ст состоит из теплопритоков за счёт разности температур снаружи ограждения и внутри кондиционируемого помещения, а также теплопритока за счёт воздействия солнечной радиации через наружные стены

Q_ст=Q_т.ст. +Q_c.ст; Q_т.ст. =;

где k_g - действительный коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м²*k);

F_огр - площадь поверхности ограждения, м²;

t_н - температура снаружи ограждения, ⁰С;

t_п - температура воздуха кондиционируемого помещения,⁰С.

Действительное значение коэффициента k_g определяется по формуле

K_g=

где _н - коэффициент теплоотдачи с наружной стороны ограждения, Вт/(м²*k);

_в-коэффициент теплоотдачи с внутренней стороны ограждения, Вт/(м²*К);

- коэффициент теплопроводности строительных материалов, составляющих конструкцию ограждения, Вт/(м^*К);

- толщина отдельных слоёв конструкции ограждения, м.

При расчёте наружных стен:

_н=23,3 Вт/(м^2*К);

_в=_н=8 Вт/(м²*К);

Выбираю железобетонную стену (=10-15 мм,=1,5 Вт/(м*к))

К_g=2,93 Вт/(м²*К);

Вычисление теплопритока Q_cт в летнее и зимнее время года;

Q_л==1856,448 Вт;

Q_з=k_{g *} F_орг.*(t_н.-t_в) =2,93_*144_*(-32-13) =-18986,4 Вт;

Вычисление теплопритока Q_c.ст. за счет воздействия солнечной радиации через наружные стены и перекрытия:

Q_{с.ст. =;}

где t_c-избыточная разность температур, ⁰С.

Для наружных стен избыточную разность температур определяю по табл. 3. (1).

Q_{с.ст. =}==1898,64 Вт.

Q_cт.л. =1856, 448+1898, 64=3755, 08 Вт.

Теплоприток Q_к.через кровлю;

Q_к.=,

k_g.=

Q_к.л. ==335,8 Вт.

Q_к.з. ==-3434,4 Вт.

Для плоских кровель без окраски избыточную разность температур принимают 17,7 ⁰ С.

t_c.==1355,7 Вт.

Q_пер.л.=335,8+1355,7=1691,5 Вт.

Теплоприток Q_ок через окна и застекленные двери определяется по формуле:

Теплопритоки через пол в зимнее время;

Q_пол. ==-864 Вт.

Q_пол. ==-648 Вт. -2068,2 Вт. З Ю

Q_пол. ==-432 Вт.

Q_пол. ==-124,2 Вт. С В

Теплопритоки через ограждения летом и зимой;

Q_огр.л.=Q_ст+Q_пер+Q_кр+Q_ок=3755,08+1898,64+1355,74+3694,68==10704,14 Вт.

Q_огр.з. =-2068,2+-9351,68+2800+1890+3255+18986,4=-15511,52 Вт.

Общее количество теплоты;

Q_о.з. = 2800+1890+3255+-15511, 52=-7566,52 Вт.

Q_о.л. = 2800+1890+3255+10704,14=18649,14 Вт.

2. Влажностной расчёт кондиционированного помещения

Общее количество влаги W₀(кг/с), которое должно быть отведено в воздухоотделителе холодильной установки, определяется по формуле;

W₀=W_л+W_м.п. +W_пар.,

где W_л - количество влаги, выделяемое людьми, кг/с;

W_м.п - количество испаренной влаги с мокрой поверхности пола,

кг/с._.

W_пар. - количество выделяемого оборудованием пара, кг/с.

Влаговыделение людьми W_л;

W_л=;

W_л==0,000720 кг/с.

Количество испаренной влаги с мокрой поверхности пола;

W_м.п=_.

где - коэффициент теплоотдачи от воздуха к воде, Вт/(м²*k);

t_c, t_м - температуры воздуха по сухому и мокрому термометрам,⁰С;

F - площадь поверхности испарения, м²;

r - скрытая теплота парообразования, кДж/кг.

Предполагается, что вода длительное время находится на полу и принимает температуру воздуха по мокрому термометру.

Принимаем = 4,5 Вт/(м²*к) и r = 2450 кДж/кг.

Получаем

W_м.п. =,

W_м.п.л.= 1,8*57,6*(24 - 20)*10^-6=0,00041472 кг/с.

W_м.п.з.=1,8*57,6*(13-10)*10^-6=0,0002592 кг/с.

Количество выделяемого оборудованием пара;

W_пар=7/3600=0,0019 кг/с.

Общее количество влаги;

W_о.л.=0,000720+0,00041472+0,0019=0,003068 кг/с.

W_о.з.=0,000720+0,0002592+0,0019=0,0028952 кг/с.

Линия изменения состояния воздуха в помещении будет характеризоваться тепловлажностным отношением , кДж/кг:

.

Количество воздуха которое необходимо подавать в кондиционируемое помещение, определяется из условия удаления теплопритоков:

,

где L - количество воздуха, подаваемого в помещение, м³/с;

Q₀ - общее количество теплоты, поступающее в помещение, кВт;

- плотность воздуха при t=t_п, кг/м³;

С_р - удельная теплоёмкость воздуха при t=t_п кДж/кг;

- допустимая разность температур, ⁰С.

2. Расчет и подбор форсуночной камеры

1. Определить универсальный коэффициент эффективности теплообмена в камере:

2. Выбор типовой форсуночной камеры для лета и для зимы:

Для зимы выбираю форсуночную камеру серии КД длиной1800 мм.

Характеристика камеры:

Производительность по воздуху - 20 тыс. м³/ч,

Высота и ширина для прохода воздуха - 1300*1536 мм,

Площадь поперечного сечения - 2 м²

Массовая скорость в поперечном сечении - 3,34 кг/(м²*с),

Общее число форсунок при n'=24 шт./м² - 96 шт./м².

3. Производительность форсунки:

,

принимаю Р - давление перед форсункой 0,3 МПа,

d_ф - диаметр отверстия форсунки 3 мм,

кг/ч,

4. Производительность насоса:

кг/с,

5. Коэффициент орошения:

В===1,6953 кг/кг,

1. Определить универсальный коэффициент эффективности теплообмена в камере:

Для лета выбираю форсуночную камеру серии К_Т длиной 2425 мм.

Характеристики камеры:

Производительность по воздуху - 120 тыс. м³/ч,

Высота и ширина для прохода воздуха - 4003*3405 мм,

Площадь поперечного сечения - 13,65 м²

Массовая скорость в поперечном сечении - 2,94 кг/(м²*с),

Общее число форсунок при n'=24 шт./м² - 624 шт./м².

Производительность форсунки:

,

принимаю Р - давление перед форсункой 0,3 МПа,

d_ф - диаметр отверстия форсунки 3 мм,

g_ф кг/ч,

Производительность насоса:

G_в=

Коэффициент орошения:

В==

3. Расчет сухого воздухоохладителя (калорифера)

1. Тепловая нагрузка на калорифер только в зимнее время с учетом состояния воздуха.

Процесс 1 - 2 - нагрев поступающего воздуха;

=Вт.

Процесс 3 - 5 - осушение увлажненного воздуха;

Q_k==68,6 Вт.

Среднелогарифмическая разность температур;

К=15,1=30,2

Принимаю воздухоподогреватель марки НВП 0,3 F 0,29м²

2. Расчёт калорифера для осушения, увлажненного воздуха;

?t₁

Принимаю воздухоподогреватель марки НВП 0,3 F 0,29м².

3. Расчет воздухоподогревателя для лета.

Q_k= Вт.

С

Выбираю подогреватель воздуха марки НВП 3,0 с F 3,00 м^2, V 3000 м³/час.

4. Расчет воздухоохладителя для летнего периода

Тепловая нагрузка на воздухоохладитель

Процесс охлаждения воздуха (2 -3):

Q_к=L•p•(i₂-i₄)=32,1•1,21•(62-47)=582,615 Вт.

Принимаю охладитель воздуха марки ОВП 4, F 4 м², V 500 м³/час.

4. Аэродинамический расчёт систем вентиляции и СКВ.

Аэродинамический расчёт производится для известной схемы СКВ, включающей всасывающий и нагнетательный воздуховоды, кондиционер и воздухораспределительные устройства. На схеме СКВ указываются прямые участки, местные сопротивления и встраиваемое в схему оборудование: вентилятор, кондиционер, воздухораспределители. По всей длине каждого участка сохраняются постоянными средняя скорость и расход воздуха.

Расход воздуха через воздухораспределитель определяется в результате тепловлажностного расчета помещения.

1. Необходимый диаметр трубопровода определяется по формуле;

d =

2. Расчёт распределительных решёток:

Выбираем решетку 900Ч1000

V_в.р.=F•W_ср.=0,9•3,0=2,7м³/с.

n=

3. Разбивка и обозначение участка на магистрали:

Определение потерь давления на трение и определение нагрузок,

где - - к-т сопротивления трения, зависит от критерия Рейнольдса;

l - длина участка;

d - диаметр воздуховода;

p - плотность воздуха;

w - скорость воздуха;

Коэффициент сопротивления трения зависит от критерия Рейнольдса, который определяется по формуле;

Rе=,

Скорость потока воздуха;

W=,

Длина участка; L=

W₁= W₂= W₃=

W₄= W₅= W₆=

W₇= W₈=.

Rе₁=<100000;

Rе₂=<100000;

Re₃=<100000;

Re₄=>100000;

Re₅=100000;

Re₆=100000;

Re₇=100000;

Re₈=100000;

₁=

₂=

₃=

₄=

₅=

₆=

₇=

₈=

1.=

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

Расчет потерь давления на местные сопротивления;

- коэффициент местного сопротивления;

=8*0,6+0,5=5,3

_м.с.= Па.

Общее аэродинамическое сопротивление (потеря давления),

?Р=131,13+2234,8=2365,93Па=236,593 кг/м².

Выбираем вентилятор марки ЦА - 76 №10; V=40000м³/ч; Н=236,593 кг/м²; N=40,0 кВт; число оборотов 2100 об/мин.

Список литературы

тепловой калорифер кондиционированный влажностный

1. Судовые установки кондиционирования воздуха и холодильные машины. Автор Захаров Ю.В. Издательство «Судостроение» год 1973.

2. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Методическое пособие. Автор Трифонов Н.К. «Дальрыбвтуз» 1995.

3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Методическое пособие. Автор Трифонов Н.К. «Дальрыбвтуз» 1997.

Размещено на Allbest.ru