Параметр
|
Численные значения параметров в
расчетные часы суток
|
8-9
|
10-11
|
11-12
|
12-13
|
13-14
|
14-15
|
15-16
|
16-17
|
17-18
|
Ю
|
Qост, Вт
|
11235
|
22190
|
31801
|
37647
|
38406
|
33958
|
25625
|
15709
|
10023
|
7622
|
В
|
Qост, Вт
|
28801
|
21409
|
11992
|
5114
|
4332
|
4336
|
4373
|
7372
|
3976
|
3251
|
Ю+В
|
Qост, Вт
|
40036
|
43599
|
43793
|
42761
|
42738
|
38294
|
29998
|
20081
|
13999
|
10873
|
|
|
|
max
|
|
|
|
|
|
|
|
Теперь можем найти количество тепла, поступающее в
помещение от солнечной радиации по формуле (3)
Qпар - теплопоступление в помещение с паром:
где Gпар – количество прорвавшегося пара в кг/ч. іпар – теплосодержание пара, принимается в зависимости от давления пара.
Из исходных данных, давление пара прорвавшегося в
здание 5 атм., чему соответствует энтальпия іпар = 2756 кДж/кг.
Qnлюд, Qялюд – полные и явные теплопоступления от людей:
где - полные и явные теплопоступления
от одного человека, зависит от тяжести работы; n
- количество людей.
- теплопоступления из смежных помещений:
кДж / ч (21)
где Кс - коэффициент теплопередачи
смежной стены, принимается равным 2,2 8 кДж/(м С); Fс
- площадь ограждения, м2; tсм,
tв - соответственно температуры воздуха в смежном помещении и кондиционируемом.
Для теплого периода года температура в
смежных с кондиционируемым помещением
tсм= 27,3+3=30,3⁰С
Для холодного периода года температура в
смежных с кондиционируемым помещением tсм=16 ⁰С. Определив
все параметры, возвратимся к формуле (1) и (2):
Баланс по полным и явным теплопоступлениям в зимний
период года производится по следующим формулам:
где Qпот
= Qнар
+ Qсм - потери тепла через наружные и внутренние
ограждения. Qнар - потери через наружные ограждения и покрытие:
где tB, tн
- соответственно температуры внутреннего и наружного воздуха, Кп
=4,85, Кс = 3,2 кДж/(м0С) - коэффициент теплопередачи
покрытия и стены, Fп,
Fс - площадь
покрытия и наружной стены, м.
Qпот
= Qнар
+ Qсм=169815,6+7333,2=177148,8кДж/ч
Тогда баланс по полным и явным теплопоступлениям в зимний
период года составит:
При определении количества влаги, поступающей
в помещение в летний и зимний периоды года, пользуются формулой:
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
|
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
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).