Выбор и обоснование типа систем кондиционирования воздуха

Дtрхол = 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 Gп, используемую в кондиционируемых помещениях, кг/ч.

Полезную производительность СКВ определяем по формуле

Gп = УQт/[(Jу - Jп)·0,278],(14)

где УQт - суммарные теплоизбытки в помещении в теплый период года, Вт;

Jу, Jп - удельная энтальпия уходящего и приточного воздуха в теплый период года, кДж/кг.

Gп = 40290,8/[(51 - 40) )·0,278] = 13176кг/ч.

Полную производительность вычисляем по формуле

G = Кп·Gп,(15)

где Кп - коэффициент, учитывающий величину потерь в воздуховодах.

G = 1,1·13176= 14493,6 кг/ч.

Объемную производительность систем кондиционирования воздуха L, м3/ч, находим по формуле

L = G/с,(16)

где с - плотность приточного воздуха, кг/м3

с = 353/(273+tп)(17)

с = 353/(273+20) = 1,2кг/м3;

L = 14493,6 /1,2 = 12078 м3/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, м3/ч

Lнґ = l·n,(18)

где l - нормируемый расход наружного воздуха, подаваемого на одного человека, м3/ч;

n - число людей в помещении, чел.

Lнґ = 25·285 = 7125 м3/ч;

- компенсации местной вытяжки и создания в помещении избыточного давления

Lнґґ = Lмо + Vпом·Кґґ , (19)

где Lмо - объем местной вытяжки, м3/ч;

Vпом - объем помещения, м3;

Кґґ-кратность воздухообмена.

Lнґґ = 0 + 1820,7·2 = 3641,4 м3/ч.

Выбираем большее значение из Lнґ и Lнґґ и принимаем для дальнейших расчетов Lнґ = 7125 м3/ч.

Определяем расход наружного воздуха по формуле

Gн = Lн·сн, (20)

гдесн - плотность наружного воздуха, кг/м3.

Gн =7125·1,18 = 8407,5 кг/ч.

Проверяем СКВ на рециркуляцию:

1.G > Gн

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

2. Jу < Jн

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 Lн должен составлять не менее 10% от общего количества приточного воздуха, то есть должно выполняться условие

Gн? 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 J-d диаграмме

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 коэффициентает ;

в) определение положения других точек:

- т. П ( то есть состояние приточного воздуха), которая лежит на пересечении изотермы tп 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 tу 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 Jс).

Удельную энтальпию Jс, кДж/кг, точки С вычисляем по формуле

Jс = (Gн· Jн + G1р· Jуґ)/ G, (21)

гдеJн - удельная энтальпия наружного воздуха, кДж/кг;

Jс - удельная энтальпия воздуха, образовавшегося после смешения наружного и рециркуляционного, кДж/кг;

G1р - расход воздуха первой рециркуляции, кг/ч

G1р =G - Gн (22)

G1р =14493,6- 8407,5= 6086,1 кг/ч

Jс = (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 ех;

в) определение положения точек П, У, О:

- т. У, расположенной на пересечении изотермы tу ( для холодного периода) с лучом процесса;

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

Jп = Jу - [УQх/(0,278·G)],(23)

гдеJу - удельная энтальпия воздуха, уходящего из помещения в холодный период года, кДж/кг;

Qх - суммарные полные теплоизбытки в помещении в холодный период года, Вт;

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

Jп = 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 dп 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 Jо с линией dс; численное значение вычисляют по формуле

dс = (Gн· dн + G1р· dу)/ G (24)

dс = (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 dн (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

3.6 Определение потребности теплоты и холода в системах кондиционирования воздуха

В теплый период года расход теплоты во втором воздухонагревателе, Вт

QтВН2 = G(Jпґ - Jо)·0,278, (25)

где Jпґ - удельная энтальпия воздуха на выходе из второго воздухонагревателя, кДж/кг;

Jо - удельная энтальпия воздуха на входе во второй воздухонагреватель, кДж/кг.

QтВН2 = 14493,6 (38 - 32,2)·0,278 = 23369,5 Вт

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

Qохл = G(Jс - Jо)·0,278,(26)

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

Jо - удельная энтальпия воздуха на выходе из оросительной камеры, кДж/кг.

Qохл = 14493,6 (56,7 - 32,2)·0,278 = 47216 Вт

Количество сконденсировавшейся на воздухе влаги, кг/ч

WК = G(dс - dо)·10-3 ,(27)

гдеdс - влагосодержание воздуха на входе в оросительную камеру, г/кг;

dо - влагосодержание воздуха на выходе из оросительной камеры, г/кг.

WК = 14493,6 (11,5 - 8)·10-3 = 50,7 кг/ч

В холодный период года расход теплоты в первом воздухонагревателе, Вт

QхВН1= G(Jк- Jн)·0,278,

гдеJк - удельная энтальпия воздуха на выходе из первого воздухонагревателя, кДж/кг;

Jн - удельная энтальпия воздуха на входе в первый воздухонагреватель, кДж/кг.

QхВН1= 14493,6 (30- (-16,3))·0,278=18655,3 Вт

Расход теплоты в холодный период года во втором воздухонагревателе, Вт

QхВН2 = G(Jп - Jо)·0,278,(28)

гдеJп - удельная энтальпия воздуха на выходе из второго воздухонагревателя в холодный период года, кДж/кг;

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

QхВН2 = 14493,6 (38,6 - 37)·0,278 = 6447 Вт

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

WП = G(dо - dс)·10-3(29)

WП = 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 м3/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 =12078м3/ч

Принимаем оросительную камеру типа ОКФЗ - 10, индекс 01,

исполнение 1, общее число форсунок nф = 18 шт.

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

Еа = ( J1 - J2 )/( J1 - Jпр ),(30)

где J1, J2 - энтальпия воздуха на входе, на выходе из камеры, соответственно,

кДж/кг;

Jпр -энтальпия предельного состояния воздухана J-d диаграмме,

кДж/кг.

Еа = ( 56,7 - 32,2 )/( 56,7 - 21 ) = 0,686

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

Также графическим путем по значению м находим численное значение коэф-

фициента приведенной энтальпийной эффективности Еп.

м = 1,22

Еп = 0,42

Определяем относительный перепад температур воздуха

И = 0,33·сw·м·(1/ Еп - 1/ Еа) (31)

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

Вычисляем начальную температуру воды в камере

tw1 = tв пр -И(J1 - J2)/ сw·м, (32)

где tв пр - предельная температура воздуха, °С.

tw1 = 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

tw2 = tw1 + (J1 - J2)/ сw·м(33)

tw2 = 1,32 + (56,7 - 32,2)/ 4,19·1,22 =9,11 °С

Определяем расход разбрызгиваемой воды

Gw = м·G(34)

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

Вычисляем расход воды через форсунку (производительность форсунки)

gф = Gw/nф (35)

gф = 17682,2 /42 = 421 кг/ч

Необходимое давление воды перед форсункой определяем по формуле

ДРф = (gф/93,4)1/0,49 (36)

ДРф = (421/93,4)1/0,49 = 21,6 кПа

Устойчивая работа форсунок соответствует 20 кПа ? ДРф ? 300кПа. Условие выполняется.

Расход холодной воды от холодильной станции определяют по формуле

Gwх = Qхол/ сw(tw1 - tw2)(37)

Gwх = 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

Еа = ( t1 - t2 )/( t1 - tм1 )(38)

Еа = ( 25 - 14,2 )/( 25 -13,1 ) = 0,908

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

Страницы: 1, 2, 3