Воздухоохладитель 1 страница

ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЬ (КАЛОРИФЕР)

Исходные данные:

1. Начальные параметры воздуха t₁, j₁, i₁, d₁.

2. Расход подогреваемого воздуха L_w, кг/с.

3. Температура теплоносителя (горячая вода 95 – 70 ^оС

или 130 – 70 ^оС)

Определить:

1. Состояние воздуха на выходе из воздухоподогревателя t₂, j₂, i₂, d₂.

2. Площадь поверхности теплообмена F_вн, м². По величине F_вн производится подбор или конструирование воздухоподогревателя (калорифера).

Решение:

Для прямоточной и комбинированной систем кондиционирования воздуха, необходимо подобрать калорифер предварительного подогрева, калориферы первой и второй ступени нагрева, для летнего и зимнего режима.

Тепловая нагрузка на воздухонагреватель (калорифер)

Q_о = L × (i₁ - i₂),

где L – масса (сухая) нагреваемого воздуха, кг/с.

Площадь поверхности теплообмена F_вн, (м²):

F_вн = ,

где к_расч. – расчетный коэффициент теплопередачи, Вт/(м² ×К);

Dt_{ср. лог.} – средняя логарифмическая разность температур воздуха и теплоносителя, К;

Q_о – тепловая нагрузка воздухоподогревателя, Вт.

Состояние воздуха из воздухоохладителя может быть задано условиями обработки воздуха или определено по следующим формулам:

i₂ = i₁ – ; d₂ = d₁ - ; t₂ = t₁ - ,

где с_В – теплоемкость влажного воздуха, Дж / (кг × К);

x - коэффициент влаговыпадения.

x = i₁ - ,

Построение процесса обработки воздуха в воздухоохладителе в диаграмме d – i определяется средняя температура поверхности воздухоохладителя t_н, по которой принимается температура кипения t_о, (при непосредственном охлаждении) или средняя температура хладоносителя, как

0,5 (t_{1 хн.} – t_{2 хн.}); t_{1 хн.} и t_{2 хн} – начальная и конечная температуры теплоносителя.

Площадь поверхности теплообмена F_во, (м²):

F_во = ,

где к_расч. – расчетный коэффициент теплопередачи, Вт/(м² ×К);

Dt_{ср. лог.} – средняя логарифмическая разность температур воздуха и хладогента или рассола, К;

Q_о – тепловая нагрузка воздухоохладителя, Вт.

Рис. 6. Процесс обработки воздуха в

поверхностном воздухоохладителе

Коэффициент теплопередачи может быть выбран из таблицы в приложении 12, с учетом выпадения конденсата на поверхности воздухоохладителя. При "сухом" охлаждении при d = соnst к_расч. = 0,9 К (К – табличное значение коэффициента теплопередачи), а при охлаждении воздуха с осушением К = (1.1 – 1,3) × к. Для приближенных расчетов коэффициент теплопередачи может быть определен по формуле

К = 15,1 × ,

где w - скорость движения воздуха в живом сечении воздухоохладителя, м/с.

При движении воздуха поперек труб со скоростью 3 – 5 м/с коэффициент теплопередачи может иметь значения:

для гладкотрубного воздухоохладителя (хладоноситель – вода, рассол) – 29 – 35 Вт/(м² ×К);

для оребренного фреонового воздухоохладителя – 17,5 – 23,3 Вт/(м² ×К);

для оребренного аммиачного воздухоохладителя – 11,6 – 17,5 Вт/(м² ×К);

Средняя логарифмическая разность температур должна быть определена по необходимому процессу охлаждения воздуха в диаграмме d – i (рис. 6) по формуле

Dt_{ср. лог.} = ,

где t₃ – средняя температура поверхности воздухоохладителя, ⁰С.

Разность температур Dt_{ср. лог.} зависит от температуры поверхности воздухоохладителя:

Таблица 13.

t3, ^0С	не ниже 0	-10 - -40	-70 - -80
Dtср. лог., ^0С	12 – 18	6 – 10	3 – 5

Тепловая нагрузка воздухоохладителя (кВт):

Q_о = L × (i₁ - i₂),

где L – масса (сухая) охлаждаемого воздуха, кг/с.

По расчетной величине F_во по таблицам подбирается воздухоохладитель с тем расчетом, чтобы массовая скорость (w×r) в живом сечении его имела величину не более 6 кг/(м² × с) для предотвращения уноса конденсата с поверхности воздухоохладителя охлаждаемым воздухом. Если массовая скорость превышает указанное значение, подбирается несколько воздухоохладителей и располагаются они параллельно в сечении кондиционера.

Расчет калориферов ведется по аналогичным формулам. При этом массовая скорость воздуха, в живом сечении калорифера может достичь 12 кг/(м² ×с).

Рис. 5. Процесс обработки воздуха в форсуночной камере

в режиме охлаждения

8. АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СИСТЕМЫ

КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

Исходные данные:

1. Количество воздуха подаваемое в помещение L_В, м³/ч;

2. Скорость движения воздуха w, м/с;

3. Длина участков воздуховода l, м

Определить:

1. Необходимый диаметр воздуховода d, мм (а × в, мм).

2. Число и тип воздухораспределительного устройства.

3. Потери давления в прямых участках DR_тр, Па;

4. Потери давления в местных сопротивлениях DR_м, Па;

5. Общее аэродинамическое сопротивление (потеря давления) SDR, Па;

6. Подбор вентилятора и электродвигателя.

Расход воздуха через воздухораспределитель определяется в результате тепловлажностного расчета помещения. Расход воздуха через участки магистрального воздуховода определяется суммированием расходов воздуха через соответствующие этому участку воздухораспределители.

Скорость воздуха на участках магистральных воздуховодов и ответвлений принимается в соответствии с принятой системой СКВ: низкоскоростная, среднескоростная или высокоскоростная.

Пример расчетной схемы СКВ представлен на рис. 7.

Рис. 7. Аксонометрическая схема СКВ.

Необходимый диаметр воздуховода определяется по формуле

d = ,

где L_В – расход воздуха на рассчитываемом участке воздуховода, м³/с;

w - скорость движения воздуха, м/с.

При проложении воздуховодов прямоугольного сечения в формулы расчета сопротивлений подставляется эквивалентный диаметр, определяемый по формуле

d_экв = ,

где А и В – размеры сторон прямоугольного сечения воздуховода, м

Для каждого участка воздуховода определяются: расход воздуха L_в, диаметр (эквивалентный) d_экв, скорость воздуха w и длина l. Расчет сводится в таблицу №

Таблица 14. Расчет потерь давления на трение в системе

№ учка	Расход воздуха L, м^3/ч	Скорость воздуха w, м/с	Fсеч. воздуховода, м^2	Длина участка L, м	Коэф. сопр. тр. l	Re	Потери давл. DRтр, Па

Общее аэродинамическое сопротивление магистрального воздуховода состоящего из нескольких участков, также включая соответствующие местные сопротивления:

DR = SDR_тр + SDR_м,

где SDR_тр – потери давления в прямых участках, Па;

SDR_м – потери давления в местных сопротивлениях, Па.

Потери давления на трение в прямом участке определяется по формуле

SDR_тр = ,

где l - коэффициент сопротивления трения;

– длина участка, м;

d – диаметр воздуховода, м;

r - плотность воздуха, кг/м³;

w - скорость воздуха, м/с.

Коэффициент сопротивления трения определяется по формуле

l = при Rе < 100 000;

l = где Rе > 100 000;

где Rе – критерий Рейнольдса,

Re = ,

где u - коэффициент кинематической вязкости воздуха, м²/с.

Потери давления в местных сопротивлениях определяется по формуле

SDR_м = ,

где x - коэффициент местного сопротивления.

Коэффициенты для некоторых местных сопротивлений имеют следующие значения:

плавный поворот на 90⁰ - 0,5

прямое колено под 90⁰ - 1,1

тройник приточный под 90⁰ - 1,6

тройник приточный под 45⁰ - 0,5

9. РАСЧЕТ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ РАСХОДОВ

Стоимость расходуемых тепла, холода, воды и электроэнергии в системе кондиционирования воздуха (СКВ), руб./год:, определяется уравнением

С_э = С_т × Q_т + С_w (G_w × В_об. t_з.р. + G_кд ×В_об. × t_л.р.) + С_эл. × (N_w ×

В_об. × t_з.р. + N_{w кд.} × В_об. ×t_л.р + N_вент. ×В_об. × t_год),

где С_т – отпускная способность тепловой энергии, руб./Гкал;

С_w – отпускная стоимость воды, руб./м³;

С_эл. – стоимость электроэнергии, руб./(кВт × ч);

Q_т – расход тепла на нагревание воздуха, Гкал/год;

G_w – расход воды в СКВ в расчетных условиях, м³/ч;

G_кд – расход воды в конденсаторе холодильной машины (при использовании водяных конденсаторов), м³/ч;

N_w, N_{w кд}, N_вент – мощность в расчетных условиях насосов холодильной машины, СКВ и вентилятора соответственно, кВт;

В_об. – коэффициент загрузки оборудования в течение расчетного периода, (0,2 ¸1);

t_з.р., t_л.р., t_год – продолжительность работы СКВ в зимнем, в летнем режимах и в течении года соответственно, ч.

Мощность водяных насосов СКВ N_w (кВт):

N_w = (1,3 ¸1,5) × Р_w × G_w,

где × Р_w – напор, создаваемый насосом, кПа;

G_w – расход воды, м³/с.

Мощность водяных насосов холодильной машины N_{w кд} (кВт):

N_{w кд} = (1,3 ¸ 1,5) × Р_{w кд} × G_кд,

где Р_{w кд} – напор, создаваемый насосом, кПа;

G_кд – расход воды через конденсатор, м³/с.

Мощность вентиляторов N_вент, (кВт):

N_вент = (1,3 ¸ 1,5) × Р_вент. × V_вент.,

где Р_вент. – напор, создаваемый вентилятором, кПа;

V_вент. – производительность вентилятора, м³/с.

Расход тепла на нагревание воздуха (Гкал/год):

Q_т = Х × V × (t_п – t_н) × 10^-6 × t_з.р.,

где Х – удельная тепловая характеристика здания, ккал/(м³ × ⁰С × ч);

V – наружный объем здания или отапливаемой части здания, м³;

t_п, t_н – расчетные температуры воздуха помещения и снаружи здания зимой соответственно, ⁰С.

Удельная тепловая характеристика здания:

Х =

где Р – периметр здания, м;

F – площадь застройки, м²;

h – высота здания, м;

r - коэффициент остекления;

к_ст, к_ок, к_пот, к_пол – коэффициенты теплопередачи стен, окон, потолка и пола соответственно, ккал / (м² × ч × ⁰С);

a, b - коэффициенты, учитывающие различие температурных перепадов в ограждениях.

Расход энергии на охлаждение воздуха, (ккал ×ч / год),

N_о =

где Q_о – холодопроизводительность холодильной машины, кВт;

Dt - рабочая разность температур, принятая при подаче воздуха в помещение в летнем режиме работы СКВ, ⁰С;

h_i, h_мех - КПД индикаторный и механический соответственно холодильного компрессора.

Продолжительность зимнего режима работы СКВ принимается равной продолжительности отопительного периода по СНиП.

Продолжительность летнего режима работы СКВ определяется по периоду, в течение которого энтальпия наружного воздуха i _н.л. превышает энтальпию помещения i _п.л. в летнем режиме, с помощью диаграммы d – i влажного воздуха и СНиП.

Продолжительность работы СКВ в течении года определяется с учетом переходных периодов с коэффициентом рабочего времени в = 0,6 – 0,9.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Б.А. Журавлев, Наладка и регулирование систем вентиляции и кондиционирования воздуха, М., 1980.448.

2. Захаров Ю.В. Судовые установки кондиционирования воздуха и холодильные машины. Л., 1979. 584с.

3. Петров Ю.С Вентиляция и кондиционирование воздуха. Л., 1984. 160с.

4. Баркалов В.В., Карпис Е.Е. Кондиционирование воздуха в промышленных, общественных и жилых зданиях. М., 1982. 312с.

5. Свердлов Г.З., Явнель Б.К. Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха. М., 1978. 254с.

6. Селиверстов В.М. Расчеты судовых систем кондиционирования воздуха. Л., 1971. 264с.

7. Мундингер А.А. и др. Судовые системы вентиляции и кондиционирования воздуха. Л., 1974. 408с.

8. Голубков и др. Кондиционирование воздуха, отопление и вентиляция. М., 1982.232с.

9. Строительные нормы и правила СНиП 2.04.05 – 91^* Нормы проектирования. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. М., 2003. 64с.

10. Белова Е.М. Системы кондиционирования воздуха с чилерами и фанкойлами. М., 2003. 400с.

11. ГОСТ 12.1.005.-88. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. М. 1998. 76с.

12. Кокорин О.Я. Современные системы кондиционирования воздуха. М., 2003.272с.

13. СНиП 23-01-99. Строительная климатология. М., 2000. 63с.

14. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. 3ч. 4.3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн. 1 и 2. Под редакц. Павлова н.Н. и Шиллера Ю.И. 4 изд. М, 1992. 320с.

15. Богословский В.Н., Кокорин О.Я. и Петров Л.В. Кондиционирование воздуха и холодоснабжение. М., 1985. 416.

16. Малова Н.Д. Справочник. Системы вентиляции и кондиционирования воздуха. Рекомендации по проектированию для предприятий пищевой промышленности. М., 2005. 400с.

17. Знаменский Р.Б. Методические рекомендации по расчету безвихревых воздухораспределителей, ЛИОТ. Л., 1989.20с.

18. Гримитлин М.И. Распределение воздуха в помещениях. СПб.,1994. 316с.

Приложение 1. СОПРОТИВЛЕНИЕ ТЕПЛОПЕРЕДАЧЕ ОКОН ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ

Остекление окна и вид переплетов	Коэффициент,К1
Одинарное остекление в деревянных переплетах	0,8
То же, в металлических	0,9
Двойное остекление в деревянных спаренных переплетах	0,75
То же, в металлических	0,85
Двойное остекление в деревянных раздельных переплетах	0,65
То же, в металлических	0,8
Двойное остекление витрин в металлических раздельных переплетах	0,8
Тройное остекление в деревянных переплетах (спаренный и одинарный)	0,5
То же, в металлических	0,7
Двухслойные стеклопакеты в деревянных переплетах	0,8
То же, в металлических	0,9
Двухслойные стеклопакеты и одинарное остекление в раздельных деревянных переплетах	0,75

Приложение 2. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

СОЛНЦЕЗАЩИТНЫХ УСТРОЙСТВ

Остекление	Солнцезащитные устройства	Коэффициент затемнения К3
Одинарное со стеклом толщиной 2,5-12 мм	Без солнцезащитных устройств при толщине стекла, мм 2,5 – 3,5	1,0
4 - 6	0,95
8 -12	0,9
Внутренние жалюзи: светлые	0,56
светлые по окраске	0,65
темные	0,75
Внутренние шторы из тонкой ткани:
светлые	0,56
светлые по окраске	0,61
темные	0,66
	То же, из плотного непрозрачного материала светлые	0,25
темные	0,59

Окончание приложения 2.

Двойное остекление с толщиной 2,5-6 мм	Без солнцезащитных устройств при толщине стекла, мм 2,5 – 3,5	0,9
4 - 6	0,8
Внутренние жалюзи: светлые	0,53
светлые по окраске	0,6
темные	0,64
Внутренние шторы из тонкой ткани:
светлые	0,54
светлые по окраске	0,59
темные	0,64
То же, из плотного непрозрачного материала светлые	0,25
темные	0,65
Тройное остекление толщиной стекла 2,5-6 мм	Без солнцезащитных устройств при толщине стекла, мм 2,5 – 3,5	0,83
4 - 6	0,69
Внутренние жалюзи: светлые	0,48
	светлые по окраске	0,56-0,52
	темные	0,64-0,57

Приложение 3. ВЫДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОТЫ И ВЛАГИ ОДНИМ

ЧЕЛОВЕКОМ

Характер работы	qл Вт/чел	g г/сек	Примечание
Покой		0,010	0,017	0,027	Зрелищное помещение
Умственная работа сидя		0,017	0,025	0,036	Учреждения библиотек, студенческих аудиторий
Легкая физ. работа сидя		0,026	0.033	0,047	Рестораны, столовые
Легкая физическая работа стоя		0,033	0,045	0,61	Магазины, закусочные
Умеренная физическая работа		0,047	0,057	0,072	Различные производственные помещения
Тяжелая физическая работа	З50	0,082	0,090	0,106	То же
Очень тяжелая физ. работа		0,187	0,178	0,195	-²-

Приложение 2. НОРМЫ, ДОПУСТИМЫЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ В РАБОЧЕЙ ЗОНЕ

Характе-ристика помещения	Категория работы	Холодный периоды	Теплый период года (tнаружго воздуха 10 ^оС и выше)
На постоянных рабочих местах	Температура воздуха вне постоянных рабочих зон	На постоянных рабочих местах в рабочей зоне производственных помещений	Температура воздуха в производственных помещениях в ^0С
Температура воздуха ^оС	Относительная влажность возду ха в %	Температура воздуха в ^0С	Относительная влажность в %
1.производственное со значительными избытками явного тепла (20 ккал/(м^2 ч) и менее	Легкая   Средней тяжести	17-22 15-20		15-22 13-20	Не более чем на 3^0С выше расчетной температуры наружного воздуха, но не более 28^0 С То же	Не более 55 при t = 28^0С Не более 60 при t = 27^0С Не более 65 при t = 26^0С Не более 70 при t = 25^0С Не более 75 при t = 24^0С И ниже То же	Не более чем на 3 ^0С выше расчетной тем пературы наружного воздуха     То же
	Тяжелая	13-18		12-18	То же, но не более 26^0С	Не более 65 при t = 26^0С Не более 70 при t = 25^0С Не более 75 при t = 24^0С И ниже	То же
2. производственные со избытками явного тепла (более 20 ккал/м^3 ч)	Легкая     Средней тяжести   Тяжелая	17-24   16-22   13-17		15-26   15-24   12-19	Не более чем на 5^0С выше расчетной температуры наружного воздуха, но не более 28^0 С   То же     То же	Не более 55 при t = 28^0С Не более 60 при t = 27^0С Не более 65 при t = 26^0С Не более 70 при t = 25^0С Не более 75 при t = 24^0С И ниже То же Не более 65 при t = 26^0С Не более 70 при t = 25^0С Не более 75 при t = 24^0С И ниже	Не более чем на 3 ^0С выше расчетной температуры наружного воздуха     То же   То же

Приложение 3. УДЕЛЬНЫЕ ТЕПЛОПРИТОКИ ОТ ПРЯМОЙ СОЛНЕЧНОЙ РАДИАЦИИ ЧЕРЕЗ ЧИСТОЕ ОДНАРНОЕ СТЕКЛО ВЕРТИКАЛЬНОГО И ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ПРОЕМА

Географическая широта	Количество тепла, Вт/(м^2 · К), при вертикальном расположении	То же, при горизонтальном расположении
С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
	-
	-
	-
	-
	-

Приложение 3. СУДОВЫЕ ВЕНТИЛЯТОРЫ

Марка

V, м^3/ч

H, кг/м^2

N. кВт

n, об/мин

Марка

V, м^3/ч

H, кг/м^2

N, кВт

n, об/мин

8ЦС - 6

0,25

11ЦС - 24

1,5

11ЦС - 6

0,45

15ЦС- 24

2,2

15ЦС – 6

0,45

22ЦС - 24

3,2

22ЦС – 6

0,70

30цс - 24

3,2

30ЦС - 6

1,00

45ЦС 24

6,0

42ЦС - 6

1,50

63ЦС - 24

6,0

55ЦС - 6

2,20

8ЦС - 34

1,5

75ЦС - 6

3,20

12ЦС - 34

2,2

8ЦС - 11

0,45

20ЦС - 34

3,2

11ЦС- 11

0,45

28ЦС - 34

4,5

15ЦС- 11

0,70

40ЦС -34

6,0

22ЦС- 11

1,50

56ЦС - 34

8,0

30ЦС- 11

2,20

8ЦС - 48

2,2

45ЦС- 11

2,20

12ЦС - 48

3,2

63ЦС- 11

4,50

19ЦС - 48

4,5

8ЦС - 17

0,45

30ЦС - 48

6,0

12ЦС- 17

1,00

48ЦС - 48

8,0

20ЦС- 17

1,50

8ЦС - 63

3,2

28ЦС- 17

2,20

12ЦС - 63

4,5

40ЦС- 17

3,20

19ЦС - 63

6,0

50ЦС- 17

6,00

30ЦС - 63

8,0

8ЦС - 24

1,00

48ЦС - 63

14,0

Исполнение 1 (непосредственный привод)

Ц4 – 70 №2,5

0,3 – 1,8

10 - 90

0,12 – 0,8

24 – 48

Ц4 – 70 №3,2

0.6 – 3,5

25 – 160

0,27 – 2,2

24 – 48

Ц4 – 70 №4,0

0,7 – 10,0

20 - 250

0,4 – 7,5

16 - 48

Ц4 – 70 №5,0

2,0 – 9,0

25 – 90

0,6 – 3,0

16 – 24

Ц4 – 70 №6,3

3.0 – 15,0

40 – 150

1,5 – 7,5

16 – 24

Ц4 – 70 №8,0

8,0 – 25,0

30 – 160

5,5 – 7,5

Ц4 – 70№10,0

8,0 – 45,0

30 - 150

10,0 – 22,0

12- 16

Исполнение 6 (ременный привод)

Ц4 – 70 №8,0

8,0 – 25,0

30 –160

3,0 – 13,0

11 – 20

Ц4– 70 №10,0

8,0 – 45,0

30 – 150

4,0 – 22,0

9 – 16

Ц4– 70 №12,5

17,0 – 70,0

25 – 140

5,5 – 30,0

7 – 12

Ц4 – 76 №8.0

10,0 – 38,0

90 – 250

10,0 – 30,0

18 – 26

Ц4– 76 №10,0

20,0 – 60,0

80 – 250

17,0 – 40,0

15 – 21

Ц4 - 70 №16

20,0 – 115,0

40 - 170

17,0 – 55,0

7 - 11

Дата добавления: 2014-12-27