Кондиционирование универсама


	Загрузить архив:
	Файл: ref-17486.zip (270kb [zip], Скачиваний: 169) скачать

Министерство образования Российской Федерации

Уральский государственный технический университет - УПИ

кафедра "Теплогазоснабжение и вентиляция"

Оценка_____________

КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ПРОДОВОЛЬСТВЕННОГО МАГАЗИНА

в г.Саратове

Курсовая работа

2907.61127.005ПЗ

Руководитель: Н.П.

Студент Т.А.

ТГВ-6

Екатеринбург

Екатеринбург 2004

СОДЕРЖАНИЕ

1.Исходные данные…………………………………………………….……………………3

2.Определение количества выделяющихся вредных веществ и расчет необходимых воздухообменов

2.1.Необходимая величина воздухообмена при расчете по избыткам явной теплоты……………………………………………………………………………….4

2.2.Воздухообмен по ассимиляции выделяющейся влаги….………………….…..5

2.3.Воздухообмен по борьбе с выделяющимися в помещении вредными газами и парами……………………………………………….……………………...5

2.4.Определение расчетного воздухообмена……………………………………….6

2.5.Определение количества рециркуляционного воздуха……………………….6

3.Построение процессов обработки воздуха на I-d диаграмме

3.1.Определение величины углового коэффициента луча процесса.…..…...…7

3.2.Построение на I-d диаграмме процессов обработки воздуха в кондиционере с первой рециркуляцией для теплого периода года……….8

3.3.Построение на I-d диаграмме процессов обработки воздуха в кондиционере с первой рециркуляцией для холодного периода года…..….8

4.Расчет основных рабочих элементов установки кондиционирования воздуха и подбор оборудования

4.1.Фильтр………………………………………………………………………………..10

4.2.Камера орошения……………………………………………………………………10

4.3.Воздухонагреватели и воздухоохладители…………………………………...12

4.4.Холодильные установки…………………………………………………………..18

4.5.Вентиляторные агрегаты……………………………………………………… 19

5.Компоновка и теплохолодоснабжение центральных кондиционеров…………20

Библиографический список…………………………………………………………….…..23

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

В данной работе расчетным объектом является помещение продовольственного магазина, расположенного в городе Саратове.

Размеры помещения – 42х12х4 м.

Число людей – 200.

Теплопоступления:

- от солнечной радиации Q_с.р.=8,4 кВт;

- от освещенияQ_осв.=10,5 кВт;

- от оборудования Q_об=12,1 кВт.

Влаговыделения от оборудования W_об=3,9 кг/ч.

Расчетный теплоносителя – вода, с параметрами:

- для теплого периода – 70/50 °С;

- для холодного периода – 150/70 °С.

Расчетные климатические параметры для г.Саратова при разработке системы кондиционирования приняты:

- для теплого периода года (Приложение 8 [1]):

t^Б_ext=30,5°С; I^Б_ext=53,6 кДж/кг;

- для холодного периода года (Приложение 8 [1]:)

t^Б_ext= -27°С; I^Б_ext= -26,3 кДж/кг.

Барометрическое давление 990 ГПа.

Расчетные параметры внутреннего воздуха помещения продовольственного магазина приняты:

- для теплого периода года:

t_в=24°С; I_в=43 кДж/кг; φ=40%;

- для холодного периода года:

t_в= 22°С; I_в= 39 кДж/кг; φ=40%.

2.ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ВЫДЕЛЯЮЩИХСЯ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ И РАСЧЕТ НЕОБХОДИМЫХ ВОЗДУХООБМЕНОВ.

2.1.Необходимая величина воздухообмена при расчете

по избыткам явной теплоты.

(2.1)

где: Q_я – избыточный поток явной теплоты в помещение, кВт;

t_в – температура в рабочей зоне, °С;

t_п – температура приточного воздуха, °С;

с_в – удельная теплоемкость воздуха, с_в=1 кДж/(кг°С).

Температура приточного воздуха t_п определяется по формуле:

t_п= t_в– Δt ,°С (2.2)

где: Δt – температурный перепад, согласно [2] принимаем Δt = 3°С.

Расчет теплоизбытков производится следующим образом.

Т е п л ы й п е р и о д

Q_я = Q^я_л + Q_с.р. + Q_осв + Q_об , кВт, (2.3)

где: Q^я_л – теплопоступления от людей, кВт;

Q^я_л = q_яn, (2.4)

q_я – поток явной теплоты, выделяемой одним человеком, кВт.

Q^я_л = 0,071х200=14,2 кВт

Q_я = 14,2+8,4+10,5+12,1=45,2 кВт

t_п = 24-3=21°С

кг/ч

Х о л о н ы й п е р и о д

Q_я = Q^я_л + Q_осв + Q_об , кВт (2.5)

Q^я_л = 0,085х200=17,0 кВт

Q_я = 17,0+10,5+12,1=39,6 кВт

t_п = 22-3=19°С

кг/ч

2.2.Воздухообмен по ассимиляции выделяющейся влаги.

(2.6)

где: d_в – влагосодержание удаляемого воздуха, г/кг;

d_п – влагосодержание приточного воздуха, г/кг;

W – избыточные влаговыделения в помещении, г/ч

W = g_wn + 1000W_об , (2.7)

где: d_w – влаговыделение одним человеком, г/ч

Т е п л ы й п е р и о д

W =107х200 + 1000х3,9 = 25300 г/ч

кг/ч

Х о л о н ы й п е р и о д

W =91х200 + 1000х3,9 = 22100 г/ч

кг/ч

2.3 Воздухообмен по борьбе с выделяющимися в помещении

вредными газами и парами.

(2.8)

где: ρ_в – плотность воздуха, ρ_в = 1,2 кг/м³;

z_п – предельно допустимая концентрация вредных веществ в воздухе, удаляемом из помещения, г/м³;

z_в – концентрация вредных веществ в приточном воздухе, г/м³;

Z – количество вредных веществ, поступающих в воздух помещения, г/ч.

Результаты расчета воздухообменов сведены в таблицу 2.1.

Таблица2.1.

Воздухообмен для расчетного помещения.

Период года	Расход приточного воздуха, кг/ч
По избыткам явной теплоты G₁	По избыткамвлаги G₂	По избыткам вредных газов и паров G₃
Теплый период	54240	16867	6000
Холодный период	47520	17000	6000

2.4. Определение расчетного воздухообмена.

В качестве расчетного воздухообмена принимается максимальное значение из G₁,G₂ , G_3.

G = 54240 кг/ч

2.5. Определение количества рециркуляционного воздуха

G_р= G – G_н ,кг/ч (2.9)

где: G_н – количество наружного воздуха.

Для нахождения G_н определяется минимальное количество наружного воздуха, подаваемого в помещение:

G^min_н =ρ_вnl, кг/ч, (2.10)

где: l – количество наружного воздуха на 1 человека, м³/ч.

G^min_н =1,2х200х20 = 4800 кг/ч

Полученное значение G^min_н сравнивается с величиной расчетного воздухообмена по борьбе с выделяющимися газами и парами G₃:

G^min_н < G₃

4800 < 6000

Принимаем G_н = 6000 кг/ч

G_р= 54240 – 6000 =48240 кг/ч

3.ПОСТРОЕНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ ВОЗДУХА

НАI-d ДИАГРАММЕ.

Исходными данными для построения процесса тепловлажностной обработки воздуха являются расчетные параметры наружного воздуха – t_н и I_н (точка Н), заданные параметры внутреннего воздуха – t_в и I_в (точка В).

3.1. Определение величины углового коэффициента луча процесса.

(3.1)

где: Q_п – избыточный поток полной теплоты в помещении, кВт;

Qс – избыточный поток скрытой теплоты в помещении, кВт

, кВт, (3.2)

где: I_в.п – энтальпия водяного пара при температуре t_в ,кДж/кг,

I_в.п =2500 + 1,8 t_в , кДж/кг, (3.3)

q_с – поток скрытой теплоты, выделяемой 1 человеком, кВт.

Т е п л ы й п е р и о д

I_в.п =2500 + 1,8 х 24 = 2543,2 кДж/кг

,кВт

Х о л о н ы й п е р и о д

I_в.п =2500 + 1,8 х 22 = 2539,6 кДж/кг

,кВт

Процесс обработки воздуха в кондиционере осуществляется по схеме с первой рециркуляцией.

3.2. Построение на I-d диаграмме процессов обработки воздуха в кондиционере с первой рециркуляцией для теплого периода года.

Исходными данными для построения процесса тепловлажностной обработки воздуха являются расчетные параметры наружного воздуха – t_н и I_н (точка Н); заданные параметры внутреннего воздуха – t_в и I_в (точка В); расчетный воздухообмен – G; количество рециркуляционного воздуха - G_р; количество наружного воздуха – G_н; величина углового коэффициента –

Через точку В проводится луч процесса t_п . Из точки П проводится линия d_п=Сonst до пересечения с кривой I=95% в точке О, параметры которой соответствуют состоянию обрабатываемого воздуха на выходе из камеры орошения. Отрезок ОП' характеризует процесс нагревания воздуха в воздухонагревателе второго подогрева, П'П – подогрев воздуха на 1÷1,5°С в вентиляторе и приточных воздуховодах.

Из точки В вверх по линии d_в=Сonst откладывается отрезок ВВ', соответствующий нагреванию воздуха, удаляемого из помещения рециркуляционной системой, в вентиляторе и воздуховоде. Отрезок В'Н характеризует процесс смешения наружного и рециркуляционного воздуха. Влагосодержание смеси находится из выражения:

(3.4)

г/ч

Пересечение линий В'Н и d_с=Сonst определяет положение точки С, характеризующей параметры воздуха на входе в камеру орошения.

3.3. Построение на I-d диаграмме процессов обработки воздуха в кондиционере с первой рециркуляцией для холодного периода года.

Исходными данными для построения процесса тепловлажностной обработки воздуха являются расчетные параметры наружного воздуха – t_н и I_н (точка Н); заданные параметры внутреннего воздуха – t_в и I_в (точка В); расчетный воздухообмен – G; величина углового коэффициента –

9Для определения параметров приточного воздуха находится его ассимилирущая способность по влаге:

,г/кг (3.5)

и вычисляется влагосодержание приточного воздуха:

d_п = d_в – Δd,г/кг (3.6)

г/кг

d_п = 6,8 – 0,4 =6,4,г/кг

Через точку В проводится луч процесса d_п=Сonst в точке П, которая характеризует состояние приточного воздуха при условии сохранения в холодный период года расчетного воздухообмена. Пересечение линии d_п=Сonst с кривой I = 95% определяет точку О, соответствующую параметрам воздуха на выходе из камеры орошения. Отрезок ОП характеризует процесс в воздухонагревателе второго подогрева. По аналогии с п.3.2 строится процесс смешения наружного и рециркуляционого воздуха (отрезок НВ) и определяются параметры смеси:

г/ч

Из точки С проводится луч процесса нагревания воздуха в воздухонагревателе первого подогрева до пересечения с адиабатой I_о=Constв точке К, соответствующей параметрам воздуха на входе в камеру орошения.

4.РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ РАБОЧИХ ЭЛЕМЕНТОВ УСТАНОВКИ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА И ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ.

4.1. Фильтр.

Для проектируемой системы центрального кондиционирования воздуха, с расходом 54240 кг/ч, выбираем кондиционер КТЦ60, с масляным самоочищающимся фильтром.

Характеристики фильтра:

^-площадь рабочего сечения - 6,31 м²

- удельная воздушная нагрузка – 10000 м³ ч на 1м²

- максимальное сопротивление по воздуху ~10 кгс/м²

- количество заливаемого масла – 585 кг

- электродвигатель АОЛ2-21-4, N=1,1 кВт, n=1400 об/мин

4.2. Камера орошения.

Расчет:

1. Выбор камеры орошения по производительности воздуха:

³/ч (4.1)

Принимаем форсуночную двухрядную камеру орошения типа Кт длинной 1800мм.

Конструктивные характеристики:

- номинальная производительность по воздуху 60 тыс. м³/ч

- высота и ширина сечения для прохода воздуха 2003х3405 мм

- площадь поперечного сечения 6,81 м²

- номинальнаявесовая скоростьвоздухав поперечном сечении 2,94 кгс/(м²°С)

- общее число форсунок при плотности ряда 24шт/м² ряд) – 312 шт./м²

2. Определяем массовую скорость воздуха в поперечном сечении камеры орошения:

, кг/(м²с) (4.2)

3. Определяем универсальный коэффициент эффективности:

(4.3)

4. Согласно [3] выбираем коэффициент орошения В, коэффициент полного орошения Е и диаметр выпускного отверстия форсунок:

В=1,8

Е=0,95

Ø=3,5 мм

Так как (pv) < 3 кг/(м² с), то для Е´ вводим поправочный коэффициент 0,96:

Е=0,96х0,95=0,91

5. Вычисляем начальную и конечную температуру воды t_w_нt_w_к , совместно решая систему уравнений:

t_w_н = 6,1°С

t_w_к = 8,5°С

6. Вычисляем массовый расход воды:

G_w= BxG = 1,8х54240 = 97632 кг/ч (4.4)

7. Определяем пропускную способность одной форсунки:

(4.5)

8. По диаметру выпускного отверстия и пропускной способности форсунки определяем давление воды перед форсункой, согласно [3]:

Р_ф = 2,1 кгс/см²

9. Определяем аэродинамическое сопротивление форсуночной камеры орошения:

ΔР = 1,14 (pv)^1,81 = 1,14 х 1,84^1,81 = 3,43 кгс/м² (4.6)

4.3. Воздухонагреватели и воздухоохладители.

Воздухонагревательные и воздухоохладительные установки собираются из одних и тех же базовых унифицированных теплообменников, конструктивные характеристики представлены в [2]. Число и размеры теплообменников, размещаемых во фронтальном сечении установки, однозначно определяются производительностью кондиционера.

Базовые теплообменники могут присоединятся к трубопроводам тепло-холодоносителя по различным схемам согласно [2].

Расчет воздухонагревательных и воздухоохладительных установок состоит из следующих операций:

1.По известной величине расчетного воздухообмена G, согласно [2], выбирается марка кондиционера и определяется площадь фасадного сечения F_ф ,м².

2.Вычисляется массовая скорость воздуха в фасадном сечении установки:

, кг/(м²с) (4.7)

3.Определяются температурные критерии:

- при нагревании воздуха

(4.8)

, (4.9)

- расход теплоносителя

, кг/ч (4.10)

где: t_н , t_к – начальная и конечная температура обрабатываемого воздуха, °С, t_г,t_о–температура теплоносителя на входе и выходе из воздухонагревателя,°С,

t_w_г,t_w_о–температура охлажденной воды на входе и выходе из воздухоохладителя, °С.

4.Согласно [2] находятся все возможные схемы компоновки и присоединения, базовых теплообменников к трубопроводам тепло-холодоносителя, соответствующие производительности принятой марки кондиционера. Для каждой схемы определяется величина компоновочного фактора

5.Для каждой выбранной схемы определяется общее число рядов теплообменников по глубине установки:

(4.11)

При этом для воздухонагревателей принимается D=7,08; для воздухоохладителей – D=8,85.

Полученные значения Z_у округляются до ближайших больших Z^'_у .

6.Для каждого компоновочного варианта установки находится общая площадь поверхности теплообмена:

F_у = F_р Z^'_у ,м² (4.12)

и вычисляется запас в площади по сравнению с её расчетным значением:

, (4.13)

7.Для всех принятых схем определяется величина площади живого сечениядля прохода тепло-холодоносителя:

, м² , (4.14)

и находится скорость воды в трубках хода и присоединительных патрубках:

(4.15)

(4.16)

где: –значение компоновочного фактора для выбранной схемы, уточненное для фактического числа рядов труб Z^'_у ;

ρ_w – средняя плотность воды в теплообменнике, принимаемая для воздухонагревателейпервого и второго подогрева соответственно951 и 988 кг/м³ и для воздухоохладителей ρ_w = 998 кг/м³;

d_п.п – внутренний диаметр присоединительных патрубков, равный для всех типов теплообменников d_п.п = 0,041 м;

Х – число параллельно присоединенных входящих патрубков в ряду.

Последующие расчеты производятся для схемы компоновки базовых теплообменников с наибольшим запасом площади теплообмена. Но если при этом скорость воды в трубках или в присоединительных патрубках будет превышать 2÷2,5 м/с, то в качестве расчетной следует принять схему с меньшим значением компоновочного фактора.

8.Находится гидродинамическое сопротивление теплообменной установки (без соединительных и подводящих патрубков):

ΔН_у = Аω² , кПа, (4.17)

где: А – коэффициент, зависящий от количества труб в теплообменнике и его высоте и принимаемый согласно [2].

9.Определяется аэродинамическое сопротивление установки:

- с однорядными теплообменниками

ΔР_у = 7,5(ρν)_ф^1,97R²Z^'_у ,Па, (4.18)

- с двухрядными теплообменниками

ΔР_у = 11,7(ρν)_ф^1,15R²Z^'_у ,Па, (4.19)

Значение Rопределяется по [2] в зависимости от среднеарифметической температуры воздуха.

Расчет водухонагревателя.

1.F_ф = 6,63 м²

2.кг/(м²с)

4.Выбираем:

Схема 1:

Схема 2:

Схема 4:

5.Схема 1:

Z_у = 0,59 ; Z^'_у = 1

Схема 2:

Z_у = 0,63 ; Z^'_у =1

Схема 4:

Z_у = 0,54 ; Z^'_у =1

6.F_у = 113 х 1 =113 м²

Схема 1:

Схема 2:

Схема 4:

7.Схема 1:

м²

м/с

Схема 2:

м²

м/с

Схема 4:

м²

м/с

Для дальнейших расчетов выбираем схему 4.

8.ΔН_у = 26,683 х 0,37² =3,65 кПа,

9.ΔР_у = 7,5 х 2,27^1,97х 0,98² х 1 = 36,2,Па

4.4. Холодильные установки.

В центральных и местных системах кондиционирования воздуха для получения холода широко применяются агрегатированные фреоновые холодильные машины, объединяющие компрессор, испаритель, конденсатор, внутренние коммуникации, арматуру, электрооборудование и автоматику. Их технические характеристики приведены [2]. Расчет холодильной установки сводится к определению её холодопроизводительностии подбору соответствующей ей марки машины.

Расчет производится в следующем порядке:

1.Вычисляется холодопроизводительность установки в рабочем режиме:

(4.20)

где: А_х – коэффициент запаса, учитывающий потери холода на тракте хладагента, холодоносителя и вследствие нагревании воды в насосах и и принимаемый для машин с холодопроизводительностью до 200 кВт А_х = 1,15 ÷ 1,2 , более 200 кВт А_х = 1,12 ÷ 1,15;

I_н , I_к – энтальпия воздуха на входе в камеру орошенияи выходе из неё.

2.Определяются основные температуры, характеризующие режим работы холодильной установки:

- температура кипения холодильного агента

, °С, (4.21)

- температура конденсации холодильного агента

t_конд= t_к.к+ (3÷4) , °С, (4.22)

- температура переохлаждения холодильного агента

t_п.х= t_к.н+ (1÷2) , °С, (4.23)

где: t_н.х– температура воды на входе в испаритель и на выходе из него, °С;

t_к.н– температура охлаждающей воды перед конденсатором, ориентировочно принимаемая t_к.н = 20°С;

t_к.к– температура воды на выходе из конденсатора, принимаемая на 3÷4°С больше t_к.н ,°С.

Температуру кипения хладагента в испарителе следует принимать не ниже 2°С, причем температура воды, выходящей из испарителя, не должна быть ниже 6 °С.

3.Хоодопроизводительность установки, требуемая в рабочем режиме, приводится к стандартным условиям (t_н.х=5°C, t_конд=35°С, t_п.х=30°С):

, кВт, (4.24)

где: Q_х.с – холодопроизводительность холодильной машины в стандартном режиме, кВт;

λ_с , λ_р – коэффициенты подачи компрессора при стандартном и рабочем режимах;

q_vc , q_vp – объемная холодопроизводительность при стандартном и рабочем режимах, кДж/м³.

Коэффициентλ_с принимается равным λ_с=0,76, а величина λ_р определяется согласно [2].

Объемная холодопроизводительность при стандартных условиях принимается равной q_vc=2630 кДж/м³, а величина q_vpопределяется по формуле:

, кДж/м³ , (4.25)

где: i_и.х – энтальпия паровой фазы хладагента при t_и.х , кДж/кг;

i_п.х – энтальпия жидкой фазы хладагента при t_п.х , кДж/кг;

v_и.х – удельный объем паров хладагента при t_и.х ,кг/м³.

4.Согласно [2] подбирается 2 ÷ 4 однотипных холодильных машиныи из них компонуется общая установка. При этом суммарная холодопроизводительность принятого числа машин должна равняться вычесленному по формуле (2.19) значению Q_х.с .

Вентиляторные агрегаты.

Для комплектации центральных систем кондиционирования воздуха используют вентиляторные агрегаты одностороннего и двустороннего всасывания.

Принимаем вентилятор ВР-86-77-5:

Диаметр колеса D = D_ном;
Потребляемая мощность N = 2,2 кВт;
Число оборотов n = 1420 об./мин;
Двигатель АИР90L4.

5. КОМПОНОВКА И ТЕПЛОХОЛОДОСНАБЖЕНИЕ

ЦЕНТРАЛЬНЫХ КОНДИЦИОНЕРОВ.

Центральные кондиционеры КД и КТЦ собираются из типовых рабочих и вспомогательных секций. На рис.5.1 показана компоновка кондиционера, работающего с первой рециркуляцией. Наружный воздух через приемный клапанпоступает в смесительную секцию, где смешивается с удаляемым из помещения рециркуляционным воздухом. Смесь воздуха очищается от пыли в фильтре и поступает в воздухонагреватель первой ступени. Подогретый воздух подвергается тепловлажностной обработке в секции оросительной камеры и нагревается в секции воздухонагревателя второго подогрева. Обработанный в кондиционере воздух подается в обслуживаемое помещение с помощью вентиляторного агрегата.

Рабочие секции (воздухонагреватели, фильтр, камера орошения) соединяются между собой с помощью секций обслуживания, а вентиляторный агрегат – с помощью присоединительной секции. Рабочие и вспомогательные секции устанавливаются на подставках. Расход рециркуляционного воздуха регулируется воздушным клапаном, а количество наружного – приемным клапаном. Регулирование расхода теплоносителя через секции воздухонагревателей производится регуляторами расхода. Удаление воздуха из системы теплоснабжения осуществляется через воздухосборники.

В теплый период года для охлаждения поступающей в камеру орошения воды используется холодильная установка, в состав которой входят: компрессор, конденсатор, испаритель и регулирующий вентиль. Циркуляция холодоносителя обеспечивается насосной группой. Переключение камеры орошения с политропического режима на диабатический производится трехходовым смесительным клапаном.

Библиографический список

1. СНиП 2.04.05-91* Отопление, вентиляция и кондиционирование. М.: ГУП ЦПП, 2001. 74 с.

2. Иванов Ю.А., Комаров Е.А., Макаров С.П. Методические указания по выполнению курсовой работы "Проектирование кондиционирования воздуха и холодоснабжение". Свердловск: УПИ, 1984. 32 с.

3. Справочник проектировщика. Под ред. Староверова И.Г. Внутренние санитарно-технические устройства. Часть2. Вентиляция и кондиционирование воздуха. М.: Стройиздат. 1978. 502с.