Расчет центрального кондиционера
Министерство Образования и науки РФ
Государственное бюджетное
образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
"Магнитогорский Государственный
Технический Университет
им. Г.И. Носова"
Кафедра ТГВ и ВВ
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
по дисциплине КВ и Х
на тему: "Расчет центрального
кондиционера"
исполнитель: Климов А.В. СО-10
Руководитель: Старкова Л.Г. к. т. н. доцент
Магнитогорск 2014 г.
Содержание
Введение
1. Исходные данные
2. Основная часть
3. Теплый период
4. Холодный период
5. Расчет воздухоохладителя
Библиографический список
Введение
Устройство систем кондиционирования воздуха (СКВ) в
помещениях предусматривается с целью создания комфортных условий для пребывания
людей, нормативных условий для ведения технологических процессов, хранения
ценностей культуры и т.д. СКВ обеспечивают в помещении оптимальные параметры
микроклимата, автоматически их поддерживая вне зависимости от изменения режима
тепловлагопоступлений в помещении и изменения параметров наружного воздуха.
В секциях центрального кондиционера (ЦК) воздух проходит
различную обработку, доводится до требуемых параметров и автоматически их
поддерживает с использованием воды, тепло- и хладоносителей, систем
автоматизации, что, естественно, значительно повышает стоимость СКВ.
Поэтому для принятия решения о комплектовании кондиционера
секциями необходимо рассмотреть несколько вариантов схем обработки воздуха,
подаваемого в помещение, с целью выбора наиболее экономичной.
1. Исходные
данные
Рассчитать кондиционер цеха ротационного печатания.
Лето: Q = 57800 Вт; 
;
W = 30 кг/ч; 
.
Зима: Q =30000 Вт; 
;
W = 25 кг/ч; 
Высота помещения 4 м.
Рециркуляция допускается.
от Lo.
Схема воздухообмена - сверху вверх.
2. Основная
часть
.1 Согласно заданию определяем по СНиП 2.04.05 - 91*
параметры наружного воздуха для проектирования системы кондиционирования
воздуха в теплый (ТП) и холодный (ХП) периоды для города Ташкент. Данные сводим
в таблицу 1.
Таблица 1 - Параметры наружного воздуха
|
Город
|
Расчетная
географическая широта с. ш.
|
Барометрическое
давление, гПа
|
Период года
|
Параметры
|
|
|
|
|
t, ºС
|
I, кДж/кг
|
|
Гюрми
|
40
|
950
|
Теплый
|
37,6
|
60,7
|
|
|
|
Холодный
|
-13
|
-10,5
|
2.2 Определяем луч процесса изменения состояния
воздуха в теплый и холодный периоды:
кДж/кг
кДж/кг
2.3 Определяем температуру приточного воздуха и температуру
удаляемого воздуха в теплый период года
Температура приточного воздуха определится по формуле:
где 
- разность температур внутреннего и
приточного воздуха, 
, принимается: при раздаче воздуха в
рабочую зону 
, при 
, при 
, при раздаче через потолочные плафоны 
.
Тогда:
tпТП = 28-8 = 200С.
Так как схема воздухообмена "сверху вверх", температура
удаляемого воздуха определится как:
tуТП (ХП) = tвТП (ХП) +gradt· (H-hр. з.);
tуТП = 28+1· (4-2) =26,8°С.
tуХП = 24+1· (4-2) =26°С.
2.4 Определяем производительность системы кондиционирования
воздуха для теплого периода:
2.4.1 Для этого на Y-d диаграмму наносим луч процесса изменения состояния воздуха
в помещении 
. На этом луче обозначаем точки 
и 
. Данные параметров точек , 
, и 
сводим в таблицу 2.
Таблица 2
|
Точки
|
Параметры
|
|
t, ºС
|
I, кДж/кг
|
d, г/кг
|
|
|
2858,311,850
|
|
|
|
|
|
2045,51068
|
|
|
|
|
|
3061,5 12,246
|
|
|
|
|
.4.2 Определяем полезную производительность системы
кондиционирования воздуха для теплого периода
- плотность воздуха
К расчетам принимаем большее значение из 
или 
.
м3/ч
м3/ч
Из двух полученных величин выбираем большую, т.е. 
11364 м3/ч.
2.4.3 Определяем полную производительность системы
кондиционирования воздуха в теплый период
К - коэффициент запаса,
К= 1,1, когда расстояние l
(установки до объекта кондиционирования) менее 50 м и К=1,15 при расстоянии l более 50 м. При отсутствии данных принимаем К=1,1.
м3/ч
2.4.4 Определяем общую производительность системы
кондиционирования воздуха в теплый период
где N - количество помещений, N=1.
м3/ч
=
· 1,2 =15000 кг/ч
2.4.5 Определение количества наружного воздуха
- минимально
необходимое количество наружного воздуха для подачи в помещение по санитарным
нормам или технологическим требованиям. Определяется по заданию.
от
, м3/ч
от , значит
м3/ч
кг/ч
2.5 Холодный период (ХП):
=12500
2.5.1 Определяем параметры точки П в ХП
, г/кг
г/кг
.5.2 Определяем параметры остальных точек
Таблица 3
|
Точки
|
Параметры
|
|
t, ºС
|
I, кДж/кг
|
d, г/кг
|
|
|
 2447,89,450
|
|
|
|
|
|
 2652,510,550
|
|
|
|
|
|
 -13-10,51,187
|
|
|
|
|
|
 22,5448,6750
|
|
|
|
|
2.6 Далее начинаем построение схем обработки воздуха
на Y-d диаграмме для теплого и
холодного периодов.
ТП
.1 Прямоточная схема;
.2 Схема с применением I рециркуляции;
.3 Схема с применением II рециркуляции;
.4 Схема обработки воздуха с применением I и II рециркуляции.
ХП
.1 Прямоточная схема;
.2 Схема с применением I рециркуляции:
.2.1 Смешение с неподогретым наружным воздухом;
.2.2 Схема смешения с подогретым наружным воздухом;
.3 Схема с применением II рециркуляции;
.4 Схема обработки воздуха с применением I и II рециркуляции:
.4.1 Смешение с не подогретым наружным воздухом,
.4.2 Схема смешения с подогретым наружным воздухом в секции
первого подогрева.
Определяем расходы теплоты и холода для каждой схемы.
3. Теплый
период
.1 Прямоточная схема
|
Точки
|
Параметры
|
|
t, ºС
|
I, кДж/кг
|
d, г/кг
|
|
|
П
|
20
|
45,2
|
10
|
69
|
|
В
|
28
|
58,2
|
11,8
|
50
|
|
У
|
30
|
61,6
|
12,4
|
46
|
|
Н
|
37,6
|
60,7
|
8,8
|
22
|
|
О
|
15,5
|
40,8
|
10
|
90
|
|
П1
|
19
|
44,2
|
10
|
74
|
Расходы теплоты и холода:
Вт
Вт
.2 Схема с применением I рециркуляции
|
Точки
|
Параметры
|
|
t, ºС
|
I, кДж/кг
|
d, г/кг
|
|
|
П
|
20
|
45,2
|
10
|
69
|
|
В
|
28
|
58,2
|
11,8
|
50
|
|
У
|
30
|
61,6
|
12,4
|
46
|
|
Н
|
37,6
|
60,7
|
8,8
|
22
|
|
О
|
15,5
|
40,8
|
10
|
90
|
|
П1
|
19
|
44,2
|
10
|
74
|
|
У1
|
31
|
62,5
|
12,4
|
44
|
|
С
|
34,1
|
61,5
|
10,6
|
32
|
Определяем положение т. С на прямой У1Н по ее
теплосодержанию:
Iс=
G1рец. =Gобщ-Gн
G1рец. =15000-6000=9000
Iс=
кДж/кг
Расходы теплоты и холода:
Вт
Вт
.3 Схема с применением II рециркуляции
|
Точки
|
Параметры
|
|
t, ºС
|
I, кДж/кг
|
d, г/кг
|
|
|
П
|
20
|
45,2
|
10
|
69
|
|
В
|
28
|
58,2
|
11,8
|
50
|
|
У
|
30
|
61,6
|
12,4
|
46
|
|
Н
|
37,6
|
60,7
|
8,8
|
22
|
|
П1
|
19
|
44,2
|
10
|
74
|
|
У1
|
31
|
62,5
|
12,4
|
44
|
|
О
|
13
|
35,4
|
8,9
|
95
|
Определяем количество наружного воздуха в смешенном воздухе
из отношения:
, 
кг/ч
И сравниваем его с заданным. Должно выполняться условие: 
, следовательно, условие не выполняется,
схема приемлема.
Расходы теплоты и холода:
Вт
Вт
.4 Схема обработки воздуха с применением I и II рециркуляции.
|
Точки
|
Параметры
|
|
t, ºС
|
I, кДж/кг
|
d, г/кг
|
|
|
П
|
20
|
45,2
|
10
|
69
|
|
В
|
28
|
58,2
|
11,8
|
50
|
|
У
|
30
|
61,6
|
12,4
|
46
|
|
Н
|
37,6
|
60,7
|
8,8
|
22
|
|
П1
|
19
|
44,2
|
10
|
74
|
|
У1
|
31
|
62,5
|
12,4
|
44
|
|
О
|
13
|
36
|
9,1
|
95
|
|
С1
|
34,8
|
61,5
|
10,4
|
30
|
Определяем положение т. СI из уравнения:
,
где 
кг/ч
кг/ч
кг/ч
кДж/кг
Расходы теплоты и холода:
Вт
Вт
Вт
4. Холодный
период
.1 Прямоточная схема
|
Точки
|
Параметры
|
|
t, ºС
|
I, кДж/кг
|
d, г/кг
|
|
|
Н
|
-13
|
1
|
90
|
|
В
|
24
|
47,8
|
9,4
|
50
|
|
П
|
22,5
|
44
|
8,67
|
50
|
|
У
|
26
|
52,5
|
10,5
|
50
|
|
О
|
12,5
|
34,2
|
8,6
|
95
|
|
К
|
31,5
|
34,2
|
1
|
4
|
Определяем расходы теплоты и холода:
Вт
Вт
Qтепл=
Вт
.2 Схема с применением I рециркуляции с неподогретым наружным
воздухом:
|
Точки
|
Параметры
|
|
t, 0С
|
I, кДж/кг
|
d, г/кг
|
φ, %
|
|
Н
|
-13
|
-10,7
|
1
|
90
|
|
В
|
24
|
47,8
|
9,4
|
50
|
|
П
|
22,5
|
44
|
8,67
|
50
|
|
У
|
26,0
|
52,5
|
10,5
|
50
|
|
С
|
10,5
|
27,7
|
6,8
|
85
|
|
К
|
17
|
34
|
6,8
|
55
|
|
О
|
12,5
|
34
|
8,7
|
95
|
определяем положение точки С:
, кг/ч
, кДж/кг
.
, кДж/кг
, 
, 
.
Qтепл=
4.3 Схема с применением II рециркуляции:
|
Точки
|
Параметры
|
|
t, ºС
|
I, кДж/кг
|
d, г/кг
|
|
|
Н
|
-13
|
-10,7
|
1
|
90
|
|
В
|
24
|
47,8
|
9,4
|
50
|
|
П
|
22,5
|
44
|
8,67
|
50
|
|
У
|
26
|
52,5
|
10,5
|
50
|
|
О
|
12,5
|
23,2
|
6,2
|
95
|
|
С
|
18
|
39,8
|
8,5
|
66
|
|
К
|
20,3
|
23,1
|
1,1
|
7
|
Определим положение т. О из уравнения по
влагосодержанию:
, г/кг
, кг/ч
.
;
;
;
Определяем расходы теплоты и холода:
Qтепл=
.
.4 Схема обработки воздуха с применением I и II рециркуляции с
неподогретым наружным воздухом в секции первого подогрева
|
Точки
|
Параметры
|
|
t, ºС
|
I, кДж/кг
|
d, г/кг
|
|
|
Н
|
-13
|
-10,7
|
1
|
90
|
|
В
|
24
|
47,8
|
9,4
|
50
|
|
П
|
22,5
|
44
|
8,67
|
50
|
|
У
|
26
|
52,5
|
10,5
|
50
|
|
С2
|
15,5
|
37
|
8,5
|
77
|
|
О
|
10,6
|
29,8
|
7,5
|
95
|
|
С1
|
15,4
|
29,8
|
5,6
|
52
|
Определяем количество наружного воздуха, подаваемого в
помещение из СКВ:
=15000*4,5/6,5=10385 кг/ч
кг/ч
И сравниваем его с заданным. Должно выполняться условие: 
, следовательно, условие не выполняется.
Схема не приемлема.
Qтепл=
4.7 Данные о
расходах теплоты и холода сводим в таблицу 4 и делаем выбор наиболее
экономичной схемы обработки воздуха.
Таблица 4. Расход энергоносителей
|
Наименование
схемы
|
Расходы энергоносителя
по периодам года, Вт
|
Суммарный
расход энергоносителя в приведенных единицах
|
|
ТП
|
ХП
|
|
|
|
|
|
1. Прямоточная 
|
 655835
|
|
|
2. Схема с применением I
рециркуляции
|
 519576
|
|
|
3. Схема с применением II
рециркуляции 
|
 430127
|
|
|
4. Схема с применением I и II рециркуляции 
0
72212
Вывод: наиболее экономичной является схема с
применением 2 рециркуляцией В соответствии с выбранной схемой принимаем
следующую компоновку кондиционера (см. приложение 1)
Выбираем типоразмер выбранной установки КЦКП ООО
"Веза".
Индекс (номер) установки выбираем по номинальной
воздухопроизводительности. Исходя из типоразмерного ряда производителя выбираем
номер установки, производительность которой по воздуху наиболее близка к
фактической производительности Lполез. Lполез =12500 м3/ч
Выбираем кондиционер типа КЦКП - 10.
5. Расчет
воздухоохладителя
Исходя из принятой схемы компоновки кондиционера видно, что
для охлаждения воздуха в теплый период необходимо использовать
воздухоохладитель. Выбираем жидкостный поверхностный воздухоохладитель.
В жидкостном воздухоохладителе внутри трубок протекает
охлажденная вода или незамерзающая жидкость. Трубки скомпонованы в несколько
рядов и на пучок трубок одевается оребрение из пластин.
Цель расчета: зная начальные и конечные параметры воздуха и
конструктивное устройство теплообменника, определить требуемую поверхность для
теплообмена (поверхность трубок и оребрения).
Габаритные размеры:
В=1300
H=1090
L=700
. По I-d
диаграмме процесса определяют начальную Н и конечную К точки процесса
охлаждения в воздухоохладителе и определяют параметры воздуха (схема со 2-й
рециркуляцией для теплого периода):
, 
,
, 
. Отдельно на I-d диаграмме строят реальный процесс охлаждения и осушения
воздуха и соответствующий ему "условно сухой процесс" охлаждения, при
котором отводится такое же количество теплоты.
Построение выполняют в следующей последовательности:
Определяют точку Н, точку К, проводят отрезок НК - луч реального
процесса охлаждения и осушения воздуха. На продолжении отрезка НК до 
находят точку f, для которой 
соответствует средней температуре наружной поверхности
воздухоохладителя. Из точки f проводят
изолинию 
до пересечения с 
и 
. Получают отрезок Н*К* - луч "условного сухого
процесса" охлаждения воздуха;
. Количество охлаждаемого воздуха 
(=
, п 3.3), кг/ч 
. Принимают конечную температуру воды, исходя из рекомендуемого
перепада температур по холодной воде 5
:
;
. Определяют расход холодной воды:
. Вычисляем показатель отношения теплоемкости потоков по выражению
. Определяем показатель теплотехнической эффективности для
процесса, сопровождаемого выпадением конденсата:
. По графику при известных 
и 
находят значение числа единиц переноса
теплоты:
Nt=2,3, следовательно теплообменник
рекомендуется к использованию.
. Расчетную поверхность теплообменника определяем по формуле
где: k - коэффициент теплопередачи для
теплообменника. Может быть определен ориентировочно для теплообменника данного
типа по эмпирической формуле:
, (6.5)
где: A - коэффициент, отражающий конструктивные
особенности теплообменника; A = 20,94;
- скорость воздуха в поперечном сечении;
- плотность воздуха;
- скорость воды в трубках теплообменника;
= 1 м/с.
По габаритным размерам определяем площадь поперечного сечения для
прохода воздуха:
воздуха в поперечном сечении:
, 
Вт/м2∙0С.
м2.
Полученное значение сверяют с фактической площадью теплообмена
подобранных подогревателей. При этом необходимо выполнять следующее условие:
между располагаемой поверхностью Fp
(предварительно выбранного воздухоохладителя, по данным производителя) и
требуемой поверхностью Fтр запас
поверхности теплообмена не должен превышать 15%.
.
Подбор камеры орошения
В качестве увлажнителя для кондиционера КЦКП-10 выбирается
сотовый увлажнитель. Цель расчета:
) выбор типа камеры;
) определение режимных параметров (расхода воды в
увлажнителе, температуры воды на входе, выходе из камеры).
В качестве увлажнителя для кондиционера КЦКП-10 выбирается
сотовый увлажнитель.
. Определяем расчетный процесс и все характеристики по I-d диаграмме
, 
, 
;
. Определим по формуле необходимый расход воды в увлажнителе:
=орош
;
. Определяем относительный расход воздуха в кондиционере:
центральный кондиционер воздух помещение
4. По рассчитанным значениям эффективности и относительном
расходе находим точку на графике и выбираем график режима ближайший к этой
точке - график 1, фактический коэффициент эффективности - 0,95.
Для КЦКП-10 расход воды - 13,1 т/час
Мощность насоса - 5,5кВт;
Частота вращения - 3000 мин-1
насос - К65-50-160а
. Коэффициент орошения для данной установки:
Сотовый увлажнитель эффективный
. определяем температуру воздуха после процесса:
В результате расчетов был подобран сотовый увлажнитель
производительностью 13,1 т/ч и степенью эффективности 99,7 %.
Библиографический
список
1. СМК-0-СМГТУ-42-09.
Курсовой проект (работа): структура, содержание, общие правила выполнения и
оформления. - Магнитогорск: ГОУ ВПО "МГТУ", 2009.
2. ГОСТ 21.602-2003 СПДС.
Правила оформления рабочей документации. Отопление, вентиляция и
кондиционирование.
3. СНиП 41-01-2003.
Отопление, вентиляция и кондиционирование / Гостстрой России. - М.: ФГУП ЦПП,
2004.
4. СНиП 2.04.05-99. *
Отопление, вентиляция и кондиционирование / Гостстрой России. - М.: ГУП ЦПП,
2000. - 72 с.
5. Теплоснабжение и
вентиляция. Курсовое и дипломное проектирование: учеб. пособие / под ред. Б.М.
Хрусталева. - М.: Изд-во АСВ, 2007. - 784 с.
6. Аверкин А.Г. Примеры и
задачи по курсу "Кондиционирование воздуха и холодоснабжение": учеб.
пособие. - М.: Изд-во АСВ, 2007. - 126 с.
7. Каталог - Системы
Кондиционирования воздуха - "ВЕЗА".