Реферат: Расчет кондиционирования промышленного здания

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Пермский государственный технический университет

Строительный факультет

Кафедра отопление и вентиляция

Курсовой проект

на тему “Расчет кондиционирования промышленного здания”

Выполнил гр. ПГСд-07уск

Волков А.Н.

Руководитель

Матушкина Е.Н.

г. Пермь 2009

1.ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Район строительства г.Винница, расчетное количество людей в помещении n= 25. Поступление технологических вредностей:

тепла Qт=80000кДж/ч;

количество пара прорвавшегося в помещение Gпара=6кг/ч при Р=5 атм. Выполняемая работа – тяжелая.Параметры воздуха в помещении:

температура воздуха в помещении tв=22⁰С;

относительная влажность φв=55%;

рабочий перепад температур в летний период Δty=3⁰С;

Lмо=20000м3/ч Высота помещения Нр=8м воздух подаваемый в помещение необходимо очищать от пыли. В помещениях смежных с кондиционируемым в теплый период года температура воздуха на 3⁰С выше расчетной наружной температуры, зимой в этих помещениях температура воздуха tсн=16⁰С.

2. УСТАНОВЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ПАРАМЕТРОВ НАРУЖНОГО И ВНУТРЕННЕГО ВОЗДУХА

Расчетные параметры наружного воздуха устанавливаются в зависимости от географического расположения объекта и от вида и назначения систем кондиционирования воздуха. При расчете данной курсовой работы, принимается, что рассматриваемые СКВ первого класса. Вследствие этого, значения наружного воздуха принимаем по параметрам Б для теплого и холодного периодов года.

Значения параметров воздуха в рабочей зоне промышленного помещения равны для летнего и зимнего периодов года и принимаются согласно заданию.

3. БАЛАНС ТЕПЛА И ВЛАГИ В ЛЕТНИЙ И ЗИМНИЙ ПЕРИОДЫ ГОДА

При составлении теплового баланса по полным и явным теплопо ступлениям в летний период года пользуются следующими выражениями:

Здесь Qт— теплопоступления от технологического оборудования в помещении;

/>— количество тепла, поступающего в помещение от солнечной радиации:

где />— расчетное количество тепла от солнечной радиации, поступающего в помещение через остекление, определяемое по формуле :

--PAGE_BREAK--

Котн— коэффициент относительного проникания солнечной радиации через заполнение светового проема;

τ2— коэффициент, учитывающий затенение светового проема переплетами.

Коэффициент инсоляции вертикального заполнения световых проемов:

--PAGE_BREAK--

Таблица 3. Определение максимума теплопоступлений.

Параметр

Численные значения параметров в расчетные часы суток

8-9

9-10

10-11

11-12

12-13

13-14

14-15

15-16

16-17

17-18

Qост, Вт

11235

22190

31801

37647

38406

33958

25625

15709

10023

7622

Qост, Вт

28801

21409

11992

5114

4332

4336

4373

7372

3976

3251

Ю+В

Qост, Вт

40036

43599

43793

42761

42738

38294

29998

20081

13999

10873

max

Теперь можем найти количество тепла, поступающее в помещение от солнечной радиации по формуле (3)

Qпар— теплопоступление в помещение с паром:

где Gпар– количество прорвавшегося пара в кг/ч. іпар– теплосодержание пара, принимается в зависимости от давления пара.

Из исходных данных, давление пара прорвавшегося в здание 5 атм., чему соответствует энтальпия іпар= 2756 кДж/кг.

Qnлюд,Qялюд– полные и явные теплопоступления от людей:

где />— полные и явные теплопоступления от одного человека, зависит от тяжести работы; n— количество людей.

/>— теплопоступления из смежных помещений:

/>кДж / ч (21)

где Кс— коэффициент теплопередачи смежной стены, принимается равным 2,2 8 кДж/(м С); Fс — площадь ограждения, м2; tсм, tв— соответственно температуры воздуха в смежном помещении и кондиционируемом.

продолжение
--PAGE_BREAK--

Для теплого периода года температура в смежных с кондиционируемым помещением

tсм= 27,3+3=30,3⁰С

Для холодного периода года температура в смежных с кондиционируемым помещением tсм=16 ⁰С. Определив все параметры, возвратимся к формуле (1) и (2):

/>/>

Баланс по полным и явным теплопоступлениям в зимний период года производится по следующим формулам:

где Qпот = Qнар + Qсм— потери тепла через наружные и внутренние ограждения. Qнар— потери через наружные ограждения и покрытие:

где tB, tн— соответственно температуры внутреннего и наружного воздуха, Кп=4,85, Кс= 3,2 кДж/(мС) — коэффициент теплопередачи покрытия и стены, Fп, Fс— площадь покрытия и наружной стены, м.

Qпомсмв зимний период года учитываются лишь в том случае, когда перепад температур между расчетным помещением и смежным превышает 3С и рассчитывается по формуле(21), с последующим умножением на(-1).

Qпот = Qнар + Qсм=169815,6+7333,2=177148,8кДж/ч

Тогда баланс по полным и явным теплопоступлениям в зимний период года составит:

/>При определении количества влаги, поступающей в помещение в летний и зимний периоды года, пользуются формулой:

где Wлюд— влаговыделения от людей, определяется как

Здесь n— количество людей в помещении,w— влаговыделения от одного человека.

WT— поступающее в помещение количество влаги от технологических процессов. По заданию WТ= кг/ч.

4. РАСЧЕТ ВОЗДУХООБМЕНА В ПОМЕЩЕНИИ И ПОЛНОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ КОНДИЦИОНЕРА

Расход приточного воздуха L, м3/ч, определяется расчетом только для летнего периода и принимается наибольший из величин, полученных по формулам (27)-(29):

а) по избыткам явной теплоты:

б) по избыткам полной теплоты:

в) по избыткам влаги ( водяного пара):

где Lмo— расход воздуха, удаляемого из обслуживаемой или рабочей зоны помещения системами местных отсосов, м3/ч. ∑Qполнлет, ∑Qявнлет— суммарные полные и явные теплопоступления в летний период года, кДж/ч в помещение; tв, tп,tу — соответственно температуры воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне помещения, подаваемого СКВ в помещение и удаляемого из помещения

продолжение
--PAGE_BREAK--

за пределами обслуживаемой, или рабочей зоны; ∑W— суммарные поступления влаги в помещение, г/ч. dB, dn, dy— соответственно влагосодержание воздуха в рабочей зоне помещения, подаваемого воздуха и удаляемого воздуха вне рабочей зоны, г/кг; cB=1,2 кДж/(кГ °С) — теплоемкость воздуха; IB, Iп, Iy— энтальпии воздуха соответственно в рабочей зоне помещения, подаваемого в помещение и удаляемого из него, кДж/кг.

Формула (27) преобразована к следующему виду:

где Квоз— коэффициент воздухообмена, устанавливающий связь температуры в удаляемом воздухе и рабочей зоне.

Коэффициент Квоз= 1,45 для рекомендованных к расчету в курсовой работе конструкций воздухораспределителей. Найдем температуру в рабочей зоне помещения:

Так как получены все неизвестные решаем уравнение (30):

Из формулы (31)

найдем температуру удаляемого из помещения воздуха tу:

Для определения значений dв, dп, dу, IB, Iпи Iy, используемыхв формулах (28) и (29), воспользуемся I-dдиаграммой. Предварительно определяется угловой коэффициент луча процесса из соотношения:

На I-dдиаграмме на пересечении изотермы tBи кривой φBнаходим положение точки В, соответствующей заданному состоянию воздуха в помещении. Через точку В проводим луч процесса. Он проводится следующим образом: на поле I-dдиаграммы нанесены риски с указанием численных значений луча процесса. Находим риску, численно равную величине, определенной по формуле (33), и соединяем ее с 0°С на оси температур. Параллельно полученной прямой проводим линию через точку В до пересечения с изотермами tпи ty. Точки пересечения П и У имеют координаты приточного и удаляемого из помещения воздуха. С I-dдиаграммы считываются значения dи I в точках В, П и У.

продолжение
--PAGE_BREAK--

Температура, ⁰С

23,35

Относительная влажность, %

Влагосодержание, г/кг

9,15

8,95

9,2

Энтальпия, кДж/кг

45,7

41,9

После этого определяется воздухообмен по полным теплоизбыткам и влаговыделениям в помещении (формулы (28) и (29)).

За полезную производительность кондиционера Lпппринимается наибольшая из величин LMO, LЯ, Lп, LW.

Lпп= Lw=58583,33м3/ч

При транспортировании воздуха, из-за неплотностей в воздуховодах, возможны утечки, которые должны восполняться за счет увеличения производительности кондиционера на 10-15%.

Для создания подпора в кондиционируемом помещении, необходимо увеличение Lпп. С учетом потерь на утечки и создание подпора в помещении, полная производительность кондиционера Lполн, составит:

где L— количество воздуха, вводимое в помещение на каждого человека, проходящего через дверь, для создания повышенного давления в помещении, м3/ч; n— количество проходящих людей; V — объем кондиционируемого помещения, м3; К — кратность воздухообмена, для создания подпора в помещении; β — коэффициент, учитывающий утечки воздуха.

5. ВЫБОР СХЕМЫ ОБРАБОТКИ ВОЗДУХА И КОМПАНОВКИ КОНДИЦИОНЕРА

По Lполнопределяется типоразмер кондиционера. Так как Lполндо 80 тыс. м3/ч, то выбирается кондиционер КТЦ3-80. Последние две цифры в обозначении марки кондиционера показывают его производительность в тыс.м3/час.

Тип кондиционера

L1, мм

L2, мм

L3, мм

L4, мм

Н, мм

h, мм

КТЦЗ-80

2005

810

2900

950

3345

255

При расчете системы кондиционирования воздуха, пользуются массовыми единицами расхода воздуха, для чего необходимо использовать следующее выражение:

Здесь ρв=1,2кг/м3 – плотность воздуха при стандартных условиях. После перевода Lмо, Lполни Lппк массовым единицам, вводим для них соответствующие обозначения — Gмо, Gполни Gпп:

продолжение
--PAGE_BREAK--

Так как величина LMOне большая из LЯ, Lп, LW, то применяется схема с рециркуляцией.

При рециркуляции необходимо определить количество наружного воздуха Gнар, кг/ч. Полная производительность кондиционера Gполн:

где Gрец— количество рециркуляционного воздуха, кг/ч.В помещении имеются местные отсосы, тогда

Окончательно скомпоновать кондиционер можно после построения процессов обработки воздуха в I-dдиаграмме для летнего и зимнего периодов.

Кондиционер с первой рециркуляцией, построение процесса обработки воздуха на I-dдиаграмме.

Летний период

Построение процесса в I-dдиаграмме начинаем с нанесения точки В, с параметрами внутреннего воздуха, через которую проводим луч процесса в помещении, до пересечения с изотермой заданной температуры tпв точке П. Через точку П проводим луч подогрева dп=const, до пересечения с кривой с φо= 90% в точке О. Её параметры соответствуют состоянию воздуха, покидающего КО. Наносим точки Н и В', с координатами наружного и рециркуляционного воздуха, перед входом его в камеру смешивания. Точки В' и Н соединяем прямой линией, которая является линией смеси наружного и рециркуляционного воздуха перед KO. Точка В' находится выше точки В на 1С по dв=const.

Положение точки С, соответствующей состоянию смеси воздуха, можно найти из пропорции:

Откладывая от точки В' длину отрезка В' С, находим на прямой смеси В'Н положение точки С. Через точки О и С проводим луч процесса охлаждения и осушения воздуха, до пересечения с кривой φ= 100% в точке W. Координаты точки W— twи Iwиспользуются при расчете КО. Все точки процесса обработки воздуха в кондиционере построены, выписываем параметры, характеризующие их:

линия НВ' — смешение наружного и рециркуляционного воздуха;

линия СО — обработка воздуха в камере орошения (КО), воздух охлаждается и осушается;

продолжение
--PAGE_BREAK--

линия ОП' — нагрев воздуха в секции второго подогрева при d=const, ( секция первого подогрева не работает);

линия П' П — нагрев воздуха за счет трения о стенки воздуховодов и в результате работы рабочего колеса вентилятора на 1.0 С (учитывается только в летний период года);

линия ПВ — ассимиляция тепла и влаги в помещении;

Линия ВВ' — нагрев воздуха за счет трения о стенки рециркуляционного воздуховода на 1С.

Зимний период

(с подмешиванием воздуха перед секцией первого подогрева)

На I-dдиаграмму наносят точку В (параметры внутреннего воздуха) и проводят луч процесса

Так как ε<10000,то определяется величина ассимилирующей способности приточного воздуха по влаге:

Зная Δdp, нетрудно определить величину влагосодержания приточного воздуха:

Пересечение луча процесса ε с линией dП=const, определяет положение точки П. Через точку П проводят линию dП=constдо пересечения с кривой φ= 90%. Пересечение определяет положение точки О, характеризующее состояние воздуха, покидающего КО. Наносится точка Н и проводится линия ВН. Положение точки смеси С на этой прямой может быть находится из соотношения:

Проведя через точку Случ нагрева в секции первого подогрева по линии dс=const до пересечения с адиабатой I=const, получим точку К, характеризующую состояние воздуха перед КО. По каждой точке выписываем параметры I, d, t, φ.

По ходу движения воздух в кондиционере с первой рециркуляциией воздух претерпевает следующие изменения:

линия НВ– смешение наружного и рециркуляционного воздуха;

линия СК– нагрев воздуха в секции первого подогрева;

линия КО — обработка воздуха в камере орошения ( КО), воздух охлаждается и увлажняется;

линия ОП — нагрев воздуха в секции второго подогрева при d=const;

линия ПВ — процесс взаимодействия приточного воздуха со средой обслуживаемого помещения.

6. РАСЧЕТ ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЕЙ (ВН)

(1 подогрева)

Схема обвязки ВН по теплоносителю последовательная по фронту и параллельная по ходу движения воздуха.

1.Типоразмера кондиционера выбираются теплотехнические и гидравлические характеристики ВН.

2.Определяются относительные перепады температур по воздуху Θрв и воде Θрж для расчетных режимов по формулам:

продолжение

--PAGE_BREAK--

Здесь tв.к.=16,7°С, tв.н.=15,3°С — соответственно конечная и начальная температура воздуха в процессе его обработки в ВН, tж.к.=70°С, tж.н.=130°С — конечная и начальная температура теплоносителя в ВН.

3. Вычисляется относительный расход воздуха G по формуле:

4. На номограмме находят точку с координатами Θржи Θрв. Положение построенной точки в поле номограммы определяет выбор поверхности ВН. Все ВН, теплотехнические характеристики которых при G увеличенном в 1,25 раза, расположены справа отрасчетных точек обеспечивают требуемую теплопроизводительность с некоторым запасом.

Минимальный запас по поверхности соответствует самой левой из всех кривых и определяет выбор ВН.

Так как точка построенная по найденным координатам не попадает в диапазон с кривыми, мы прекращаем расчет ВН секции первого подогрева.

РАСЧЕТ ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЕЙ (ВН)

(2 подогрева)

Схема обвязки ВН по теплоносителю последовательная по фронту и параллельная по ходу движения воздуха.

1.Типоразмера кондиционера выбираются теплотехнические и гидравлические характеристики ВН.

2.Определяются относительные перепады температур по воздуху Θрви воде Θрждля расчетных режимов по формулам:

Здесь tв.к.=22,25°С, tв.н.=13,25°С — соответственно конечная и начальная температура воздуха в процессе его обработки в ВН, tж.к.=40°С, tж.н.=70°С — конечная и начальная температура теплоносителя в ВН.

3. Вычисляется относительный расход воздуха G по формуле:

4. На номограмме находят точку с координатами Θржи Θрв. Положение построенной точки в поле номограммы определяет выбор поверхности ВН. Все ВН, теплотехнические характеристики которых при G увеличенном в 1,25 раза, расположены справа от расчетных точек обеспечивают требуемую теплопроизводительность с некоторым запасом.

Минимальный запас по поверхности соответствует самой левой из всех кривых и определяет выбор ВН.

5. Для определения величины запаса по теплообменной поверхности через расчетную точку проводят луч из начала координат до пересечения с выбранной кривой Θж(Θв). Абсцисса и ордината точки пересечения определяют значения Θужи Θув, соответствующих реальному процессу теплопередачи при расчетном расходе воды, определяемом значениями Θрви Θрж.

Θуж=0,535; Θув=0,165

Запас по поверхности вычисляется по формуле:

где 0,1 — коэффициент, учитывающий допустимое по техническим условиям на кондиционеры КТЦ3 отклонение коэффициента теплопередачи ВН.

6. Находится фактический расход теплоносителя Gфж,обеспечивающий заданную конечную температуру воздуха:

продолжение
--PAGE_BREAK--

Где Θфж– значение Θж, полученное на точки пересечения вертикальной прямой Θрвс выбранной кривой Θж(Θв); св, сж— теплоемкость воздуха и теплоносителя.

7.Определяется расчетный расход воды:

8. Вычисляется массовая скорость воздуха в ВН:

значения Fфр=6,63м2 принимаются по номограмме.

9.По номограмме определяется величина потерь давления ΔРа.

ΔРа=26Па

10. Определяются гидравлические потери теплоносителя в ВН, кПа:

где Бп- коэффициент гидравлического сопротивления ВН, принимаемый по номограмме.

7. РАСЧЕТ КАМЕРЫ ОРОШЕНИЯ КОНДИЦИОНЕРОВ КТЦ3

Расчет КО ОКФ-3, двухрядной, исполнения 2, для политропного процесса в летний период года.

Вычисляем коэффициент адиабатной эффективности

Ib.k., Ib.h.- энтальпия воздуха перед КО и после нее кДж/кг, Iw — энтальпия воздуха при пересечении кривой ф= 100% с линией процесса изменения состояния воздуха в КО.

2. Находится коэффициент орошения μ и коэффициент энтальпийной эффективности Еп для принятого типоразмера КО по графику.

μ=1,65, Еп=0,55

3.Вычисляется относительный перепад температур воздуха:

4. Вычисляется начальная температура воды:

5. Определяется конечная температура воды:

6. Определяется расход разбрызгиваемой воды:

/>7.

По графику определяются потери давления по воде в КО — ΔРж=32кПа

8. РАСЧЕТ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЯ (ВР)

В качестве воздухораспределителя используем плафон регулируемый, многодиффузорный (ПРМ)

Методика расчета ПРМ:

1.Эффективное воздухораспределение неизотермическими струями обеспечивается для вертикальной подачи при условии: