Построение процесса обработки воздуха с первой рециркуляцией для холодного периода
На поле I-d диаграммы наносят точки В и Н, соответствующие параметрам внутреннего и наружного воздуха, и определяют величину углового коэффициента изменения состояния воздуха в помещении для холодного периода.
кДж/кг
Через точку В проводят луч процесса и определяют приращение влагосодержания Δd по формуле, г/кг:
где G0 – количество вентиляционного воздуха, определённое расчётом теплового периода, кг/ч;
WХП – суммарное влагопоступление в холодный период, кг/ч.
г/кг.
Влагосодержание приточного воздуха dП определяется следующим образом, г/кг:
dП = dВ – Δd
dП = 6,6 – 0,8 = 5,8 г/кг
При пересечении луча процесса с линией dП = const определяется положение точки П.
Далее через точку П продолжаем линию dП = const до пересечения с φ = 95% и получаем точку О, которая характеризует состояние воздуха, покидающего оросительную камеру. Соединяем точки П и О.
Далее определяем влагосодержание точки смеси С из следующей пропорции:
г/кг
Проводим линии dС = const и IO = const, на их пересечении получаем точку С. Далее строим прямую СВ и соединяем ее с линий dН = const, на пересечении получаем точку К.
Определяем расходы тепла через калориферы первого и второго подогрева, кДж/час:
кДж/час
кДж/час
Таблица 5.2 Расчет для холодного периода:
|
точка |
t, оС |
φ ,% |
i,кДж/кг |
d,г/кг |
|
В |
20 |
45 |
37 |
6,6 |
|
Н |
-23 |
81 |
-22 |
0,5 |
|
П |
14 |
53 |
29 |
5,9 |
|
О |
7 |
95 |
22 |
5,9 |
|
С |
12,6 |
40 |
22 |
3,8 |
|
К |
3 |
20 |
5 |
0,5 |
Выбор типа кондиционера
Кондиционер выбирается по табл. 3.1 [1] на номинальную производительность по воздуху от 10 до 250 тыс.м3/ч:
,
где
- плотность воздуха в расчётах принимается 1,2 кг/м3.
L=19170/1,2=15975м3/ч
Расчет калориферов (воздухонагревателей)
В зависимости от выбранного типа кондиционера по табл. III.8 [3] выбирают калорифер (воздухонагреватель) и выполняют проверочный расчёт. Исходными данными для расчёта являются: общее количество кондиционируемого воздуха; начальные и конечные параметры воздуха, полученные при построении процессов обработки воздуха; температура горячей воды 115-70 0С. Расчёт проводим в следующей последовательности. При расчёте используем калориферы для кондиционера КТЦ3-31,5: для калорифера I - полуторорядный с обводным каналом и для калорифера II подогрева - однорядный без обводного канала.
1. Требуемое количество тепла на нагревание воздуха для холодного периода равно:
для калорифера первого подогрева кДж/час
= 66600 Вт;
для калорифера второго подогрева кДж/час
= 37275 Вт.
2. Находим массовую скорость движения воздуха, кг/(м2с):
где f - площадь фронтального сечения воздухонагревателя, м2.
кг/(м2с)
кг/(м2с)
3. Необходимое количество теплоносителя определяется по формуле, кг/ч:
где св – теплоёмкость воды, св = 4,187 кДж/кг;
tв1 – температура воды на входе в калорифер, 0С;
tв2 - температура воды на выходе из калорифера, 0С.
кг/ч
кг/ч
4. Находим скорость движения воды в трубках калорифера, м/с:
где fв - площадь сечения для прохода воды, м2.
Площадь сечения для прохода воды определяется по табл. VI.5 [6]: fв1 = fв2 = 0,00219 м2.
м/с
м/с
5. Определяется коэффициент теплопередачи калорифера,
Вт/м2 0С:
для однорядных теплообменников
для двухрядных теплообменников
Использование этих формул ограничивает диапазон скоростей воды 0,15…0,3 м/с
При скорости воды в трубках калорифера м/с коэффициент теплопередачи определяется по формуле, Вт/м2·0С:
6. Определяем фактический расход тепла через калорифер, кДж/ч:
Фактический расход тепла для одного теплообменника определяется по
формуле, Вт:
,
где К - коэффициент теплопередачи калорифера, Вт/м2·0С;
F - площадь поверхности теплообмена-принимается по табл. III.8 [3], м2.
Вт
Вт
Определяем число теплообменников в калориферах:
7. Вычисляем запас по теплу, %:
Калорифер I подогрева
Калорифер II подогрева
Запас в первом калорифере составляет 3,64%, а во втором – 3,61 %, что соответствует заданному условию.
8. Аэродинамическое сопротивление калорифера определяется по табл. III.7 [3].
Калорифер I подогрева - 72,9 Па;
Калорифер II подогрева - 37 Па.
Расчет форсуночной камеры кондиционера
Процессор обработки воздуха в теплый период в основном политропный (охлаждение и осушение). Для осуществления политропных процессов тепловлажностной обработки рекомендуется применять камеру орошения с большой плотностью форсунок. В камерах орошения ОКФ-3 применяются форсунки ЭШФ 7/10, в оросительных камерах ОКС – форсунки УП14-10/15.
Расчёт ведём по теплому периоду, а затем по холодному.
Определяем число форсунок в камере орошения по таблице в зависимости от исполнения выбранной камеры орошения, n шт.
Определяем давление перед форсунками в зависимости от относительной влажности на входе и на выходе в оросительную камеру кондиционера по графику[6] и рис.2, кПа;
По графику рис.3 и [3] определяем - производительность одной форсунки, кг/ч.
Расчет воды определяется по формуле, кг/ч:
Находим коэффициент орошения
,
где - расход воздуха через оросительную камеру.
При расчётах коэф-та орошения меньше 0,7 для камер ОКФ-3, БТМ-3 и 0,6 для камер ОКС-3 необходимо сравнивать их с минимальными допустимыми значениями , определяем по формуле:
,
где =460 кг/ч для форсунок ЭШФ 7/10 и =870 кг/ч для форсунок УП14-10/15.
Если , камера орошения будет работать в устойчивом режиме, при принятая камера в расчётном режиме будет работать не устойчиво и не обеспечит заданные параметры обрабатываемого воздуха. В этом случае следует уменьшить количество подключенных форсунок, изменив исполнение или число рядов стояков, или тип камеры.
Эффективность процессов охлаждения при одновременном осушении воздуха оценивается энтальпийным показателем процесса , соответствующим относительному перепаду энтальпий теплообменивающихся сред (воздух – вода) [6], который определяется по формуле:
,
где
- начальная и конечная энтальпии воздуха оросительной камеры, кДж/кг; -энтальпия насыщенного воздуха, соответствующая температуре воды, поступающая в оросительную камеру, кДж/кг.
В зависимости от коэффициента орошения по приложению 1, определяется численное значение коэффициента . Энтальпию насыщенного воздуха при начальной температуре воды определяем из выражения, кДж/кг:
По i-d-диаграмме в точке пересечения энтальпии с линией % находим значение требуемой температуры холодной воды на входе в камеру орошения , 0С.
Температуру воды на выходе из оросительной камеры определяют из формулы:
Для холодного периода основным является процесс адиабатного увлажнения воздуха. Эффективность этого процесса оценивается коэффициентом адиабатной эффективности .
Расчёт выполняем в следующем порядке.
Определяем коэффициент .
,
где - начальная и конечная температуры воздуха по сухому термометру,0С;
- температура мокрого термометра, 0С.
На рис.4 показаны , для адиабатного процесса обработки воздуха в оросительной камере.
Коэффициент орошения находим по графикам, соответствующим выбранному типоразмеру и исполнению камеры орошения.
Определяем расход воды через камеру орошения, кг/ч:
Находим давление воды перед форсунками по графикам в зависимости от расхода жидкости.
Тёплый период:
Для кондиционера КТЦЗ-20 подходит камера орошения ОКФ-3 . В камере ОКФ-3 используются форсунки ЭШФ 7/10.
Индекс 02.01304, исполнение 2
,
Количество форсунок в первом ряду -24
Количество форсунок во втором ряду -24
Всего 48шт.
Определяем по i-d диаграмме влажность на входе и выходе оросительной камеры , ,
По графику определяем производительность одной форсунки
- камера орошения будет работать в устойчивом режиме.
,
Температура воды на выходе из оросительной камеры
Холодный период:
,
Определяем коэффициент
Коэффициент орошения находим по графикам,
Определяем расход воды через камеру орошения, кг/ч:
Находим давление воды перед форсунками по графикам в зависимости от расхода жидкости.
Приближенный расчет и подбор холодильного оборудования
Потребность в холоде
Qохл равна 538293,6 кДж/час.
Определяем температуру испарения хладагента (фреон-12), 0С:
,
где tВК – температура воды, выходящей из поддона форсуночной камеры, 0С; tХ - температура воды, выходящей из испарителя холодильной установки, принимаем +6 0С;
tИ – не должно быть ниже +1 0С.
0С
Температура конденсации хладагента, оС:
,
где tВ2 = tВ1 + Δt - температура воды, выходящей из конденсатора; tВ1 - температура воды, входящей в конденсатор, при применении водопроводной воды для охлаждения конденсатора принимают значения ; Δt = (4…5) 0C - перепад температур воды в конденсаторе. Температура конденсации не должна превышать +36 0С. При применении водопроводной воды для охлаждения конденсатора принимают значения tв1 = 20…22 0С.
0С;
0С.
Температура переохлаждаемого жидкого хладагента перед терморегулирующим вентилем, 0С:
,
0С.
Температура всасывания паров хладагента в цилиндр компрессора, 0С:
0С.
Холодопроизводительность с учётом некоторого запаса должна составить, кВт:
кВт
Выбираем холодильную машину ХМФУ-80/II.
Холодопроизводительность компрессора составит, кВт:
,
где νпор - объём, описываемый поршнями;
qν - удельная объёмная холодопроизводительность фреона-12;
λраб - коэффициент подачи компрессора, определяемый по выражению:
кВт
Объёмный коэффициент подачи для фреоновых машин:
,
где С - коэффициент мертвого пространства, равный 0,03…0,05;
РК и РИ – соответственно давления конденсации и испарения, которые зависят от tК и tИ.
Коэффициент подогрева λ2 вычисляется по формуле:
где ТИ и ТК - температуры испарения и конденсации, К.
Коэффициент плотности λ3 =0,95…0,98, а коэффициент дросселирования λ4 = 0,94…0,97.
Мощность электродвигателя компрессора находится по формуле, кВт:
,
кВт
Далее выполняется проверка поверхности испарителя и конденсатора выбранной холодильной машины. Величина поверхности испарителя рассчитывается из выражения, м2:
где КИ - коэффициент теплопередачи кожухотрубного испарителя. При охлаждении воды и хладагента применяется фреон-12, его величина равна 350…530Вт/м2.
м2
Среднелогарифмическая разность температур, 0С:
0С
Выбираем испаритель ИТР-70Б с площадью внутренней поверхности 68 м2, номинальный расход воды 2-80 м3/ч. Тепловая нагрузка на конденсатор составляет, кВт:
где Ni - индикаторная мощность, определяемая выражением, кВт:
где ηм - механический КПД, учитывающий потери на трение и равный 0,8…0,9.
кВт
кВт
Величина поверхности конденсатора равна, м2:
где Кк - коэффициент теплопередачи горизонтального кожухотрубного конденсатора на фреоне. В зависимости от расхода охлаждающей воды КК = 400…650 Вт/м2; tср.л - среднелогарифмическая разность температур, которая в данном случае равна
0С
м2
Выбираем конденсатор КТР-50Б с внутренней поверхностью теплообменника 48,3 м2 м расходом охлаждающей воды 10-40 м3/ч
Расход воды, охлаждающей конденсатор, м3/ч:
; м3/ч
Заключение
В данном курсовом проекте была спроектирована система кондиционирования воздуха в культурном центре (сцена и зрительный зал) г.Харьков.
