Выбор и обоснование типа систем кондиционирования воздуха
Также графическим путем по значению м находим численное значение коэф-
фициента приведенной энтальпийной эффективности Еп.
м = 1,85
Еп = 0,57
Вычисляем расход разбрызгиваемой воды по формуле (34)
Gw = 1,85·14493,6 = 26813,2 кг/ч (~26,8 м3/ч)
Определяем производительность форсунки по формуле (35)
gф = 26813,2 /42 = 638 кг/ч
Определяем требуемое давление воды перед форсунками по формуле (36)
ДРф = (638/93,4)1/0,49 = 50,4 кПа
Вычисляем расход испаряющейся воды в камере по формуле
Gwисп = G(do - dс)·10-3(39)
Gwисп = 14493,6 (9,2 - 4,8)·10-3 = 63,8 кг/ч
Как видно из расчета, наибольший расход воды (26,8 м3/ч) и наибольшее давление воды перед форсунками (50,4 кПа) соответствуют холодному периоду года. Эти параметры принимаются за расчетные при подборе насоса.
3.8.2 Расчет воздухонагревателей
Расчет воздухонагревателей осуществляют на два периода года: вначале производят расчет на холодный период, затем - на теплый период года.
Также раздельно производят расчет воздухонагревателей первого и второго подогрева.
Целью расчета воздухонагревателей является определение требуемой и располагаемойповерхностей теплопередачи и режима их работы.
При поверочном расчете задаются типом и числом базовых воздухонагревателей, исходя из марки центрального кондиционера, то есть вначале принимают стандартную компоновку, а расчетом ее уточняют.
ВН1
- холодный период
При расчете вычисляют:
- теплоту, необходимую для нагрева воздуха, Вт
Qвоз = 18655,3Вт;
- расход горячей воды, кг/ч:
Gw = 3,6Qвоз/4,19(twн - twк) = 0,859Qвоз/(twн - twк) (40)
Gw =0,859·18655,3/(150 - 70) = 200,3 кг/ч;
В зависимости от марки кондиционера выбирают число и тип базовых теплообменников, для которых вычисляют массовую скорость движения воздуха в живом сечении воздухонагревателя, кг/(м2·с):
сv = Gвоз/3600·fвоз,(41)
гдеfвоз - площадь живого сечения для прохода воздуха в воздухонагревателе, м2
сv = 14493,6 /3600·2,070 = 1,94 кг/(м2·с);
- скорость движения горячей воды по трубам теплообменника, м/с
w = Gw/(сw·fw·3600), (42)
где сw - плотность воды при ее средней температуре, кг/м3;
fw - площадь сечения для прохода воды, м2.
w = 200,3/(1000·0,00148·3600) = 0,038 м/с.
Принимаем скорость, равную 0,1 м/с
- коэффициент теплопередачи, Вт/(м2·К)
К = а(сv)qwr,(43)
где а, q, r - коэффициенты
К = 28(1,94)0,4480,10,129 = 27,8 Вт/(м2·К);
- среднюю разность температур между теплоносителями:
Дtср = (twн + twк)/2 - (tн + tк)/2 (44)
Дtср = (150 + 70)/2 - (-18 +28)/2 = 35°С
- требуемую площадь теплообмена, м2
Fтр = Qвоз/(К· Дtср) (45)
Fтр = 18655,3/(27,8· 35) = 19,2 м2
При этом необходимо выполнять следующее условие: между располагаемой поверхностьюFр (предварительно выбранным воздухонагревателем) и требуемой поверхностью Fтр запас поверхности теплообмена не должен превышать 15%
[(Fр - Fтр)/ Fтр]·100?15%(46)
[(36,8 - 19,2)/ 19,2]·100 = 92%
Условие не выполняется, принимаем воздухонагреватель ВН1 с запасом.
ВН2
а) холодный период
Qвоз = 6447 Вт;
- расход горячей воды, кг/ч, по формуле (40)
Gw =0,859·6447/(150 - 70) = 69,2 кг/ч;
В зависимости от марки кондиционера выбирают число и тип базовых теплообменников, для которых вычисляют массовую скорость движения воздуха в живом сечении воздухонагревателя, кг/(м2·с), по формуле (41) сv = 14493,6 /3600·2,070 = 1,94 кг/(м2·с);
- скорость движения горячей воды по трубам теплообменника, м/с, по формуле (42)
w = 69,2 /(1000·0,00148·3600) = 0,013 м/с.
Принимаем скорость, равную 0,1 м/с.
- коэффициент теплопередачи, Вт/(м2·К), по формуле (43)
К = 28(1,94)0,4480,10,129 = 27,8 Вт/(м2·К);
- среднюю разность температур между теплоносителями, по формуле (44)
Дtср = (150 + 70)/2 - (13,8 +14,2)/2 = 26°С
- требуемую площадь теплообмена, м2, по формуле (45)
Fтр = 6447/(27,8· 26) = 8,9 м2
Проверяем условие по формуле (46)
[(36,8 - 8,9)/ 8,9]·100 =313%
Условие не выполняется, принимаем воздухонагреватель ВН2 с запасом.
б) теплый период
По выше предложенным формулам (40)-(46) делаем перерасчет для теплого периода
Qвоз = 23369,5 Вт;
Gw =0,859·23369,5 /(70 - 30) = 501,8 кг/ч
сv = 14493,6 /3600·2,070 = 1,94 кг/(м2·с);
w = 501,8 /(1000·0,00148·3600) = 0,094 м/с.
Для дальнейших расчетов принимаем скорость, равную 0,1 м/с.
К = 28(1,94)0,4480,10,129 = 27,88 Вт/(м2·К);
Дtср = (30 + 70)/2 - (12 +19)/2 = 34,5 °С
Fтр = 23369,5 /(27,88 · 34,5) = 24,3 м2
При этом необходимо выполнять следующее условие: между располагаемой поверхностьюFр (предварительно выбранным воздухонагревателем) и требуемой поверхностью Fтр запас поверхности теплообмена не должен превышать 15%
[(36,8 - 24,3)/ 24,3]·100 = 51%
Условие не выполняется, принимаем воздухонагреватель ВН2 с запасом.
3.8.3 Подбор воздушных фильтров
Для очистки воздуха от пыли в СКВ включают фильтры, конструктивное решение которых определяется характером этой пыли и требуемой чистотой воздуха.
Выбор воздушного фильтра осуществляют согласно [ 2, кн.2].
Исходя из имеющихся данных выбираем фильтр ФР1-3.
3.8.4 Расчет аэродинамического сопротивления систем кондиционирования воздуха
Полное аэродинамическое сопротивление СКВ находят по формуле
Рс = ДРпк +ДРф +ДРв1 +ДРок + ДРв2 + ДРпр +ДРв.в. , (47)
гдеДРпк - сопротивление приемного блока, Па
ДРпк= Дhпк ·(L/Lк)1,95 (48)
(здесь L - расчетная объемная производительность СКВ, м3/ч;
Lк - объемная производительность кондиционера, м3/ч;
Дhпк - сопротивление блока при номинальной производительности кондиционера (Дhпк= 24 Па), Па);
ДРпк= 24 ·(12078/20000)1,95 = 8,98 Па;
ДРф - аэродинамическое сопротивление фильтра (при максимальной запыленности фильтра ДРф = 300 Па), Па;
ДРв1 - аэродинамическое сопротивление первого воздухонагревателя, Па;
ДРв1 = 6,82 (сv)1,97·R
ДРв1 = 6,82 (1,94)1,97·0,99 = 24,9 Вт.
ДРв2 - аэродинамическое сопротивление второго воздухонагревателя, Па
ДРв2 = 10,64·(хс)1,15·R,(49)
(здесь R - коэффициент, зависящий от среднеарифметической температуры воздуха в воздухонагревателе);
ДРв2 = 10,64·(1,94)1,15·1,01 = 23,03 Па;
ДРок - аэродинамическое сопротивление оросительной камеры, Па
ДРок = 35·хок2,(50)
(здесь хок - скорость воздуха в оросительной камере, м/с);
ДРок = 35·2,52 = 218,75 Па;
ДРпр - аэродинамическое сопротивление присоединительной секции, Па
ДРпр = Дhпр(L/Lк)2, (51)
(здесьДhпр - сопротивление секции при номинальной производительности (Дhпр = 50 Па), Па);
ДРпр = 50(12078/20000)2 = 18,2 Па;
ДРв.в - аэродинамическое сопротивление в воздуховодах и воздухораспределителях (ДРв.в = 200 Па), Па.
Рс = 8,98 + 300 +24,9+218,75 + 23,03 + 18,2 +200 = 793,86 Па.
3.9 Подбор вентилятора системы кондиционирования воздуха
Исходными данными для подбора вентилятора являются:
- производительность вентилятора L, м3/ч;
- условное давление, развиваемое вентилятором Ру, Па, и уточняемое по формуле
Ру = Рс[(273+tп)/293]·Рн/Рб, (52)
где tп - температура приточного воздуха в теплый период года, °С;
Рн - давление воздуха в нормальных условиях (Рн = 101320 Па), Па;
Рб - барометрическое давление в месте установки вентилятора, Па.
Ру = 793,86 [(273+20)/293]·101230/101000 = 796 Па.
Исходя из полученных данных подбираем вентилятор В.Ц4-75 исполнение Е8.095-1.
nв = 950 об/мин
? = 87%
Nу = 4 кВт
m = 301 кг.
3.10 Подбор насоса для камеры орошения
Подбор насоса осуществляют с учетом расхода жидкости и требуемого
ора. Расход жидкости должен соответствовать максимальному объемному
расходу циркулирующей воды в оросительной камере, м3/ч
Lw = Gwmax/с,(53)
гдеGwmax - массовый максимальный расход воды в ОКФ, кг/ч;
с - плотность воды, поступающей в ОКФ, кг/м3.
Lw = 26813,2 /1000 = 26,8 м3/ч
Требуемый напор насоса Нтр, м вод. ст., определяют по формуле
Нтр = 0,1Рф + ДН, (54)
где Рф - давление воды перед форсунками, кПа;
ДН - потери напора в трубопроводах с учетом высоты подъема к коллектору (для оросительных камер ДН = 8 м вод. ст.), м вод. ст..
Нтр = 0,1·50,4 + 8 = 13,04 м вод. ст.
По полученным данным подбираем насос и электродвигатель к нему.
Параметры подобранного насоса:
- наименование: КК45/30А;
- расход жидкости 35 м3/ч;
- полный напор 22,5 м вод. ст.;
- КПД 70%.
Параметры подобранного электродвигателя:
- тип А02-42-2;
- масса 57,6 кг;
- мощность 3,1 кВт.
3.11 Расчет и подбор основного оборудования системы холодоснабжения
Целью расчета основного оборудования системы холодоснабжения является:
- вычисление требуемой холодопроизводительности и выбор типа холодильной машины;
- нахождение режимных параметров работы холодильной машины и проведение на их основе поверочного расчета основных элементов холодильной установки-испарителя и конденсатора.
Расчет осуществляется в следующей последовательности:
а) находим требуемую холодопроизводительность холодильной машины, Вт
Qх = 1,15·Qохл,(55)
гдеQохл - расход холода, Вт.
Qх = 1,15·47216= 59623,4 Вт
б) с учетом величины Qх выбираем тип холодильной машины МКТ40-2-1.
в) определяем режим работы холодильной машины, для чего вычисляем:
- температуру испарения холодильного агента, °С
tи = (twк+tх)/2 - (4…6), (56)
где twк - температура жидкости, выходящей из оросительной камеры и поступающей в испаритель, °С;
tх - температура жидкости, выходящей из испарителя и поступающей в оросительную камеру, °С.
- температуру конденсации холодильного агента, °С
tк = twк2 +Дt,(57)
где twк2 - температура воды, выходящей из конденсатора, °С
twк2 =twк1 +Дt (58)
(здесь twк1 - температура воды, поступающей в конденсатор, °С (Дt = 4…5°С); при этомtк не должна превышать +36°С.)
twк1 = tмн + (3…4),(59)
где tмн - температура наружного воздуха по мокрому термометру в теплый период года, °С.
tи = (3,32+9,11)/2 - 4 = 2,215°С
tмн = 10,5°С
twк1 = 10,5 + 4 = 10,9°С
twк2 =10,9 + 5 = 15,9°С
tк = 15,9 + 5 = 20,9 °С
- температуру переохлаждения жидкого хладагента перед регулирующим вентилем, °С
tпер = twк1 + (1…2)
tпер = 10,9 + 2 = 12,9 °С
- температуру всасывания паров холодильного агента в цилиндр компрессора, °С
tвс = tи + (15…30),(60)
где tи - температура испарения холодильного агента, °С
tвс = 0,715+25 = 25,715 °С
г) производят поверочный расчет оборудования, для чего вычисляют:
- поверхность испарителя по формуле
Fи = Qохл/Ки·Дtср.и,(61)
где Ки - коэффициент теплопередачи кожухотрубного испарителя, работающего на хладоне 12 (Ки = (350…530)Вт/м2·К);
Дtср.и - средняя разность температур между теплоносителями в испарителе, определяемая по формуле
Дtср.и = (Дtб - Дtм)/2,3lg Дtб/ Дtм(62)
Дtб = Дtw2 - tи(63)
Дtб = 9,11 - 2,215 =6,895 °С (64)
Дtм =3,32 - 2,215 = 1,105°С
Дtср.и = (6,895- 1,105)/2,3lg6,895 / 1,105= 3,72 °С
Fи = 47216/530·3,72 = 23,8 м2
Расчетную поверхность Fи сравниваем с поверхностью испарителя Fи`, приведенной в технической характеристике холодильной машины; при этом следует выполнить условие
Fи ? Fи`
23,8 м2 < 24 м2 - условие выполняется
- поверхность конденсатора по формуле
Fк = Qк/Кк·Дtср.к,(65)
где Qк - тепловая нагрузка на конденсатор, Вт
Qк = Qх + Nк.ин ,(66)
(здесьNк.ин - потребляемая индекаторная мощность компрессора; с некоторым запасом индекаторную мощность можно принимать равной потребляемой мощности компрессора, Вт);
Кк - коэффициент теплопередачи кожухотрубного конденсатора, работающего на хладоне 12 (Кк = (400…650) Вт/м2·К);
Дtср.к - средняя разность температур между теплоносителями в конденсаторе, определяемая по формуле, °С
Дtср.к = (Дtб - Дtм)/2,3lg Дtб/ Дtм(67)
Дtб = tк - twк1(68)
Дtб = 20,9 - 3,32 = 17,58°С
Дtм = tк - twк2 (69)
Дtм= 20,9 - 9,11 = 11,79 °С
Дtср.к = (17,58 - 11,79)/2,3lg 17,58/11,79 = 14 ° С
Qк = 59623,4 + 19800 = 79423,4 Вт
Fк = 79423,4 /400·14= 14,2 м2
Расчетную поверхность конденсатора Fк сравниваем с поверхностью конденсатора Fк`, числовое значение которой приведено в технической характеристике холодильной машины, при этом следует выполнить условие
Fк ? Fк`
14,2 м2 ? 16,4 м2 - условие выполняется.
Расход воды в конденсаторе, кг/с, вычисляют по формуле
W = (1,1· Qк)/cw·( twк2 - twк1),(70)
где cw - удельная теплоемкость воды (cw = 4190 Дж/(кг·К))
W = (1,1· 79423,4)/4190·( 9,11- 1,32) = 2,6 кг/с.
Список использованных источников
1. СНиП 2.04.05-91. Отопление, вентиляция и кондиционирование. - М.: Стройиздат, 1991.
2. Внутренние санитарно-технические устройства: Вентиляция и кондиционирование воздуха /Б.В. Баркалов, Н.Н. Павлов, С.С. Амирджанов и др.; Под ред. Н.Н. Павлова Ю.И. Шиллера.: В 2 кн. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1992. Кн. 1, 2. Ч.3.
3. Аверкин А. Г. Примеры и задачи по курсу «Кондиционирование воздуха и холодоснабжение»:Учеб. пособие. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: Издательство АСВ, 2003.
4. Аверкин А. Г. Кондиционирование воздуха и холодоснабжение: Методические указания к курсовой работе. - Пенза: ПИСИ, 1995.
Страницы: 1, 2, 3
|