Система кондиционирования воздуха в производственном помещении

Таким образом, окончательно процесс обработки воздуха в холодный период года для прямоточной системы кондиционирования воздуха при наличии в помещении только теплоизбытков осуществляется по линии 1-4-0-3-2, где 1-4 - процесс нагрева наружного воздуха в калорифере первого подогрева; 4-0 - процесс адиабатического увлажнения воздуха в оросительной камере кондиционера; 0-3 - процесс нагрева воздуха в калорифере второго подогрева; 3-2 - естественный процесс подогрева воздуха в помещении за счет имеющихся там теплоизбытков.

Рис.4. Процессы обработки воздуха в холодный период года.

 

№ точки	I, кДж/кг	φ, %	t, °C	d, г/кг
1	-23	81	-24	0,3
0	27	95	9	7
4	27	4	26	0,5
3	32	70	14	7
2	36	50	19	7

3.3 Расчёт воздухообмена  в помещении

Массовый расход кондиционируемого воздуха:

для теплого периода года:

для холодного периода года:

где   - избыточная теплота в помещении соответственно для теплого или холодного периода года;  - теплоемкость воздуха;   и  - соответственно расчетная температура воздуха внутри помещения для теплого или холодного периода и температура приточного воздуха в соответствующий период (см. I-d диаграммы, рис. 3 и 4 ).

Объёмный расход кондиционируемого воздуха:

для теплого периода года:

 

для холодного периода года:

где плотность воздуха.

Кратность воздухообмена:

для теплого периода года:

для холодного периода года:

 объём кондиционируемого помещения.

Кратность воздухообмена показывает, сколько раз в течение одного часа воздух в помещении полностью обновляется. Величина кратности воздухообмена регламентируется СНиП в зависимости от назначения помещения. Для условий рассматриваемой задачи нормативная кратность воздухообмена составляет  . Если в результате расчета получится значение  , то следует без дополнительных расчетов принять   и скорректировать расход кондиционируемого воздуха.

Холодопроизводительность кондиционера для тёплого периода года:

 

где,   и   - энтальпия воздуха (см. I-d диаграмму, рис.3).

3.4 Выбор основного  оборудования для системы кондиционирования  воздуха

Выбор вентиляторов осуществляется по производительности и располагаемому напору, Количество и тип вентиляторов выбирается исходя из обеспечения максимального требуемого воздухообмена, что характерно для теплого периода года. Располагаемый напор вентилятора должен обеспечить компенсацию общих потерь напора в системе кондиционирования воздуха, определяемых условиями задания. Выбираем 5 вентиляторов Ц4-70 №8 :  , максимальный расход кондиционируемого воздуха  , общие потери напора в системе кондиционирования (по условию) 1350Па.

Мощность электрического двигателя для привода вентилятора:

где,   - производительность одного вентилятора;   - плотность воздуха;  - располагаемый напор вентилятора; к=1,1 - коэффициент запаса производительности вентилятора;  - коэффициент полезного действия электропривода.

Исходя из условия комплектования вентилятора, калориферов и оросительной камеры в едином корпусе, количество кондиционеров необходимо выбирать такое же, что и количество вентиляторов. Число и типкондиционеров определяется максимально требуемым воздухообменом. Выбираем 5 кондиционеров КН-20: 

 

После выбора кондиционеров необходимо проверить соответствие приведенных в табл. основных характеристик с расчетными. Приведенные характеристики должны обеспечивать необходимые параметры применительно к условиям рассматриваемой задачи.

Сравнивается мощность электрического двигателя для привода вентилятора, рассчитанная по выражению с приведенной в таблице. Приемлемым решением является условие, при котором 

Калорифер первого подогрева работает только в холодный период года. Поэтому его теплопроизводительность рассчитывается на основе процессов, построенных на I-d диаграмме для этого периода (рис. 4, процесс 1-4):

где,  - теплопроизводительность калорифера первого подогрева в расчете на один кондиционер;  - массовый расход воздуха в холодный период в расчете на один кондиционер;  и  - соответственно теплосодержание воздуха после калорифера первого подогрева и на входе в него.

Полученная расчетная теплопроизводительность сравнивается с табличной. Решение считается правильным при выполнении условия 

Калорифер второго подогрева работает и в теплый, и в холодный период года.

Для теплого периода теплопроизводительность калорифера второго подогрева рассчитывается на основе процессов, построенных на I-d диаграмме (рис. 3, процесс 0-4):

Для холодного периода теплопроизводительность калорифера второго подогрева рассчитывается также на основе процессов, построенных на I-d диаграмме (рис.4 процесс 0-3):

Из двух получившихся теплопроизводительностей выбирается большая, и сравнивается с табличной теплопроизводительностью. Решение считается правильным при выполнении условия 

Массовый расход воды на орошение:

где,  - холодопроизводительность одного кондиционера;  - температура воды на выходе из оросительной камеры, определяемая по I-d диаграмме (рис. 4, температура в точке m),  - температура воды на входе в оросительную камеру (на выходе из холодильной машины), принимается на 4-6°С ниже, чем  , но не ниже +5°С;   - теплоемкость воды.

Объёмный расход воды:

 

где,   плотность воды.

Расчетный объемный расхода воды сравнивается с табличной производительностью насоса. Приемлемым решением является условие, при котором 

Выбор холодильной установки осуществляется по величине холодопроизводительности кондиционера. Основные технические характеристики некоторых типов холодильных машин приведены в приложении.

Компоновка холодильных машин в системе кондиционирования воздуха может осуществляться либо в едином корпусе (если число холодильных машин соответствует числу кондиционеров), либо в виде отдельного узла холодопроизводства.

Выбранное оборудование для системы кондиционирования:

5 вентиляторов Ц4-70 №8 ;

5 кондиционеров КН-20 ;

8 холодильных установок ФМ 90 (отдельный узел холодопроизводства).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Разработка схемы  воздухораспределения в помещении

4.1 Составление  схемы воздухораспределения

Основной задачей воздухораспределения является обеспечение равномерной раздачи подготовленного воздуха по всему объёму помещения. При разработке схемы на основании опыта проектирования и в соответствии с требованиями СНиП необходимо обеспечить ряд условий, в частности: максимальная общая протяженность сети воздуховодов не должна превышать 50м; расстояние от боковых и торцевых стен помещения до воздухораспределителей не должно превышать 6м; расстояние между отдельными воздухораспределителями не должно превышать 12м; через каждый воздухораспределитель должно поступать одинаковое количество воздуха; скорость движения воздуха в магистральных сетях принимается 8-12м/с, а в ответвлениях и концевых участках 3-6 м/с; общее сопротивление сети воздуховодов должно быть меньше свободного давления вентилятора на выходе из кондиционера. Схема воздухораспределения с торцевым расположением приточной камеры представлена на рис. 5 .

где  - диаметр воздуховода.

При проектировании схемы воздухораспределения следует принимать стандартные размеры воздуховодов. Наиболее распространенные типоразмеры воздуховодов круглого сечения приведены в приложении. После выбора размеров и формы стандартных воздуховодов для дальнейших расчетов следует уточнить скорость движения воздуха:

 

4.2 Аэродинамический  расчёт системы воздухораспределения

Целью аэродинамического расчета является определение потерь напора (сопротивления) системы воздухораспределения и сопоставление этих потерь со свободным давлением вентилятора, определяемым заданием. Расчет считается выполненным правильно, если обеспечивается условие  .

Расчётное давление (потери напора) определяются по формуле:

где,   потери напора на трение отдельных участков;  потери напора на местные сопротивления отдельных участков; 1,1 – коэффициент запаса на непредвиденные сопротивления.

Для выполнения расчета предварительно составляют схему и разбивают ее на отдельные участки, в пределах которых расход воздуха, размер воздуховодов и скорость движения воздуха постоянны.

Расчетная схема составляется для наиболее протяженной ветви сети воздуховодов. Расчет начинают с наиболее удаленного участка.

Потери напора на трение для каждого участка рассчитываются по выражению:

где,  коэффициент сопротивления трению для отдельного участка;  длина отдельного участка;  диаметр круглого воздуховода;  плотность воздуха;  скорость движения воздуха на отдельном участке.

 

Определение коэффициента сопротивления трению:

где,  определяющий размер воздуховода;  число Рейнольдса для определённого участка воздуховода.

Число Рейнольдса для каждого участка:

Суммарные потери на трение всего воздуховода:

Потери напора на местные сопротивления на отдельных участках:

где,  воздухораспределитель;  отвод 90°;  конфузор;  тройник на проходе;  диффузор после вентилятора.

Суммарные потери местных сопротивлений всего воздуховода:

Величина полных потерь напора:

 

Поскольку   аэродинамический расчет считается выполненным правильно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. Расчет системы кондиционирования  воздуха в производственном помещении: Методические указания по выполнению  курсовых проектов/Составитель А.Ф. Мурзич; СПб ГТУРП, СПб,2001.47с.ил.7.