Системы кондиционирования воздуха и холодоснабжения

КВиХС.doc

Министерство образования и науки РФ
Саратовский государственный технический университет
Кафедра: «Теплогазоснабжение вентиляция и охрана воздушного бассейна».
Расчетно-пояснительная записка к курсовой работе:
«Системы кондиционирования и холодоснабжения»
Пояснительная записка содержит 31 страниц1 диаграмму 3 таблицы.
КОНДИЦИОНЕР ТЕМПЕРАТУРА ТЕПЛОВОЙ БАЛЛАНС ЛУЧ ПРОЦЕССА УГЛОВОЙ КОЭФФИЦИЕНТ СХЕМА С РЕЦИРКУЛЯЦИЕЙ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ОРОСИТЕЛЬНАЯ КАМЕРА. ВЛАЖНОСТНЫЙ БАЛЛАНСВЕНТАГРЕГАТ.
Целью данной курсовой работы является построение процессов КВ на h-d диаграмме в теплый и холодный период года. Рассчитать и подобрать следующее оборудование:
Воздухонагреватели;
Воздухораспределитель;
Холодильная машина;
Вентиляторный агрегат;
Вентилятор радиальный;
Произвести расчет оросительной камеры.
Выбор расчетных параметров наружного и внутреннего воздуха.
Составление тепловых и влажностных балансов помещения.
Определение температуры уходящего воздуха.
Определение угловых коэффициентов луча процесса в помещении.
Предварительное построение процесса КВ на h-d диаграмме и определение воздухообменов.
Построение процессов КВ на h-d диаграмме в теплый и холодный
Расчет потребности тепла и холода и выбор кондиционера.
Теплотехнический и аэродинамический расчет воздухонагревателей.
Теплотехнический и аэродинамический расчет оросительных камер.
Подбор и расчет воздухораспределительных устройств.
Расчет и выбор холодильной установки.
Подбор вентиляционного оборудования.
Список использованных источников.
Системы кондиционирования воздуха и холодоснабжение - это комплекс устройств для создания и автоматического поддержания заданных климатических условий помещения. На заданном уровне в помещении поддерживается: температура воздуха относительная влажность воздуха подвижность воздуха в помещении – оптимальные параметры. Чистота воздуха давление. Эти параметры воздуха поддерживаются автоматически независимо от изменения параметров воздуха снаружи и изменения тепло-влаговыделений в помещении. В задачу установок кондиционирования входит:
очистка воздуха от пыли.
увлажнение воздуха(преимущественно зимой)
осушение воздуха(преимущественно летом)
очистка воздуха от запаха (озонирование)
сообщение воздуху специального запаха (одоризация)
Применение СКВ в России началось в 1916г с горячих цехов металлургической промышленности и на табачных фабриках. Это были простейшие выполненные на объекте форсуночные камеры и калориферы индивидуального изготовления. Началом отрасли отечественного кондиционирования считается 1957 г. Харьковский завод отопительного оборудования начал производство горизонтальных и шкафных кондиционеров.
Кондиционирование воздуха повышает производительность труда сокращает текучесть рабочей силы снижает заболеваемость и травматизм улучшает условия труда сокращает производственный брак создает экономию на уборке позволяет увеличить плотность расположение работающих.
План помещения: Концертный зал на 400 мест. (вариант №4 [1]) (прил. 1).
Населенный пункт: Кызыл
Теплоноситель: горячая вода .
Ориентация нижней стороны плана - З.
Выбор расчетных параметров наружного и внутреннего воздуха.
Для систем кондиционирования воздуха второго класса (комфортного КВ) принимаем температуру наружного воздуха для теплого периода на и энтальпию на ниже установленных параметров Б для холодного периода года принимаются параметры Б согласно [1] (прил. 2).
Таблица 1. Расчетные параметры наружного воздуха.
Температура воздуха
Расчетные параметры внутреннего воздуха принимаются по требованиям соответствующим СНиП как оптимальные нормы по [1] (прил. 3).
Параметры внутреннего воздуха заносятся в таблицу.
Таблица 2. Оптимальные параметры внутреннего воздуха.
Относительная влажность
Скорость движения воздуха
Ресторан на 200 мест
Составление тепловых и влажностных балансов помещения.
1 Теплопоступления в помещение
Количество тепла поступающее в помещение от людей зависит от температуры воздуха в помещении и характера труда человека и определяются для теплого и холодного периодов года.
где: тепловыделения людьми Вт;
количество людей в помещении ;
полное тепло выделяемое одним человеком [1]
Теплопоступления от искусственного освещения Вт
где: освещенность рабочих поверхностей лк [1] (приложение 5)
площадь пола помещения м²
удельные тепловыделения Вт( м² лк) [1] (приложение 6).
доля тепла поступающего в помещение 95% (светильник прямого света).
Теплопоступления через наружные вертикальные световые проемы за счет солнечной радиации:
где: - количество тепла поступающего от прямой и рассеянной солнечной радиации Вт м2
- коэффициенты инсоляции и облучения.
- теплопоступление теплопередачей
- затенение светового проема
где: - наружная и внутренняя температура воздуха С°
- сопротивление теплопередачи заполнения светового проема м2·С°Вт
Теплопоступления через покрытия за счет солнечной радиации Вт определяем по формуле:
где :поверхность покрытия;
количество тепла проникающего через перекрытие в помещение ;
коэффициент численно равный коэффициенту теплопередачи покрытия;
2 Поступление влаги в помещение
Количество влаги выделяемое одним человеком зависит от температуры окружающего воздуха и характера труда человека. Общее количество влаги выделяемое людьми кгч определяется для теплого и холодного периодов года.
где:влаговыделение одним человеком [1] (приложение 4) гч;
количество людей в помещении.
3. Составление теплового и влажностного баланса помещений.
По результатам расчета тепловыделений составляется тепловой баланс для теплого и холодного периодов года.
Следует учесть что теплопоступления через кровлю происходят с большим запаздыванием чем радиация через остекление поэтому в теплый период принимается в расчет большая из величин: теплопоступления через световые проемы или сумма теплопоступлений от освещения и через покрытия .
Так как теплопоступления через остекление много превышает теплопоступление от освещения и через покрытия принимаем что в теплый период года теплопоступлений может быть Вт:
Сумма теплопоступлений в холодный период Вт:
В помещениях с тепловыделениями по их высоте наблюдается градиент температуры т.е. температура воздуха выше рабочей зоны имеет значения более высокие чем температура воздуха в рабочей зоне.
Температуру удаляемого воздуха в помещениях общественных зданий ориентировочно можно определить по формуле:
где: температура воздуха в помещении
градиент по высоте помещения
(для торговых залов ресторанов)
высота рабочей зоны (обслуживаемой зоны )
при сидячем положении людей -15 м
Температура уходящего воздуха определяется для теплого и холодного периодов года в зависимости от избытков явного тепла . Условно примем за избытки тепла и .
где:сумма теплопоступлений в помещения летом и
Температура уходящего воздуха:
Для построения процессов кондиционирования воздуха на диаграмме и определения воздухообменов в помещении необходимо знать направление изменения состояния приточного воздуха в помещении изображаемое на диаграмме. Это направление характеризует угловой коэффициент луча процесса в помещении
Он представляет собой отношение тепловыделений в помещение к влаговыделениям в этом помещении кгч и определяется для теплого и холодного периодов года:
где: - расчетные теплопоступления в теплый и холодный
- суммарные влаговыделения кг.
Чтобы нанести на диаграмму луч процесса через заданную точку (В) необходимо соединить значение на поле диаграммы с нулевой точкой диаграммы а затем через точку В провести линию параллельную лучу процесса.
Предварительное построение процесса КВ на диаграмме и определение воздухообменов.
Для определения воздухообменов в помещении тепловых нагрузок на воздухонагреватели и холодильной мощности форсуночной камеры выполняется построение процесса КВ на диаграмме.
Расчетным режимом является работа кондиционера в теплый период года.
В настоящее время разработаны такие конструкции воздухораспределителей которые позволяют подавать в помещение воздух с большим значением разности температур внутреннего и приточного воздуха что позволяет в теплый период обходиться без калориферов второго подогрева.
Построим процесс изменения состояния воздуха в помещении на диаграмме.
По расчетным параметрам внутреннего воздуха и (табл.1) наносим на диаграмму точку состояния внутреннего воздуха В
Наносим вспомогательную точку В' по вниз отрезок ВВ' характеризует нагрев воздуха в вентиляторе и равен 1-15.
На выходе из форсуночной камеры воздух имеет относительную влажность равную 90-95%.
Через т.В проведем луч согласно угловому коэффициенту до пересечения с получим точку О состояние воздуха на выходе из форсуночной камеры. Воздух нагревается в вентиляторе на 1-15. Из точки О проведем по отрезок ОП= ВВ'. т. П- состояние приточного воздуха .проведем луч через точки П и В это будет луч процесса в помещении. Нанесем на диаграмму изотерму в теплый период года на пересечении с лучом процесса в помещении получим т. У состояние уходящего воздуха.
Отрезок ПВУ- характеризует изменение состояния приточного воздуха от т.П до т.У. Точки ПВУ лежат на луче процесса в помещении.
Воздухообмен в помещении по теплоизбыткам определяется по выражению:
где:сумма теплопоступлений в теплый период
соответственно энтальпия уходящего и
приточного воздуха кДжкг.
Воздухообмен в помещении по санитарным нормам подачи наружного воздуха на одного человека кгч:
где: плотность воздуха при температуре приточного
минимальное количество наружного воздуха на
одного человека м³ч;( для концертных залов - 20 м³ч);
количество людей в помещении;
В торговых залах ресторанов применяется прямоточная схема.
Построение процессов КВ на диаграмме в теплый и холодный периоды года.
1Прямоточная схема летом.
Наружный воздух предварительно проходит через все элементы кондиционера и удаляется из помещения.
В данном случае . Определим ассимилирующую способность приточного воздуха по теплу:
где: - расчетные теплопоступление в теплый период
расчетный летний воздухообмен кгч;
т.к.:; энтальпия приточного воздуха :
на диаграмму наносим и на пересечении с лучом процесса получим т. П состояние приточного воздуха.
В этом случае воздух выходящий из камеры орошения необходимо подогревать в калорифере второго подогрева.
Через точку П проводим линиюдо пересечения с получим т.О – состояние воздуха на выходе из форсуночной камеры. На отрезок ПО нанесем отрезок ПП'=10-15.- нагревание воздуха в вентиляторе. Соединим т.Н с т.О. НО- изменение состояния воздуха в оросительной камере. ОП- нагревание воздуха в калорифере второго подогрева.
2. Прямоточная схема зимой.
За расчетный воздухообмен в холодный период года принимается летний воздухообмен .
Воздух обрабатывается в калорифере первого подогрева в оросительной камере и в калорифере второго подогрева.
Нагревание воздуха в вентиляторе не учитывается.
Наносим на диаграмму расчетные параметры наружного воздуха в холодный период года и и на пересечении и получим т. Н- состояние наружного воздуха. Нанесем параметры внутреннего воздуха и для холодного периода года получим т.В- состояние внутреннего воздуха.
Находим состояние уходящего воздуха т. У на пересечении с лучом процесса
Определим ассимилирующую способность приточного воздуха в холодный период:
где: - расчетные теплопоступления в холодный период
на диаграмму наносим и на пересечении с лучом процесса получим т. П - состояние приточного воздуха.
Через точку П проводим линиюдо пересечения с получим т. О – состояние воздуха на выходе из форсуночной камеры.
В форсуночной камере зимой адиабатическое увлажнение воздуха и процесс происходит при .
Проведем через т. О линию а через т. Н линию на их пересечении получим т. К - состояние воздуха на выходе из калорифера первого подогрева.
Таким образом отрезок НК - нагревание воздуха в калорифере первого подогрева; КО - адиабатическое увлажнение воздуха в камере орошения; ОП - нагревание воздуха в калорифере второго подогрева и ПУ - изменение состояния приточного воздуха в помещении.
Расчет потребности тепла и холода.
На основании процессов построения на диаграмме определяется необходимое количество тепла и холода. В теплый период года охлаждающая мощность оросительной камеры Вт в прямоточной схеме:
В холодный период года для прямоточной схемы теплопроизводитель-ность Вт калорифера первого подогрева:
Центральные кондиционеры серии КТЦ 3 подбираются по объемному расходу воздуху м³ч:
где: -расход приточного воздуха кгч;
плотность приточного воздуха кг м³ принимается по температуре приточного воздуха.
По расходу воздуха подбирается кондиционер из таблицы 6 [2].
Принимаем тип кондиционера КТЦ 3- 10 производительностью:
Дальнейший расчет всего оборудования выполняется по выбранному кондиционеру.
Калориферы для кондиционеров называют воздухонагревателями и могут быть по количеству трубок по ходу воздуха однорядными двухрядными и полуторарядными .
Массовая скорость движения воздуха во фронтальном сечении
где: расчетный расход воздуха кгч;
фронтальное сечение воздухонагревателя м²
Расход теплоносителя :
где: тепловая нагрузка на воздухонагревательВт;
теплоемкость воды 419
температура подающей и обратной воды ( в
задании на проектирование) .
1. Калорифер первого подогрева.
Скорость движения воды в трубках воздухонагревателя мс:
где: сечение для прохода теплоносителя ;
Коэффициент теплопередачи
Согласно имеющимся значениям и значениям табл.7[2] получим:
Требуемая поверхность нагрева :
где: температура воздуха на входе в воздухонагреватель
принимается по построению процесса КВ на
температура воздуха на выходе из воздухонагревателя
Запас поверхности нагрева:
где: паспортная поверхность нагрева [1] (приложение 10) м²
не должна превышать на 10%.
Выполняется по [3] на ЭВМ (алгоритм расчета на кафедре теплогазоснабжения и вентиляции).
Бланк исходных данных для расчета оросительных камер на ЭВМ:
Наименование параметра
Массовый расход воздуха
Начальная энтальпия воздуха
Конечная энтальпия воздуха
Предельная энтальпия воздуха
Предельная температура воздуха
Температура охлажденной воды
Коэффициенты аппроксимации
Начальная температура воздуха
Конечная температура воздуха
Температура воздуха по мокрому термометру
Результаты расчета списанные с экрана дисплея:
Давление воды перед форсун-
Давление воды перед форсун-ками
Конеч-ная темпера-тура воздуха
Потери давления в оросительной камере:
В задачу организации воздухообмена входит обеспечение микроклимата в рабочей зоне помещения. Воздух из воздухораспределителя необходимо подать с такой скоростью и температурой чтобы поддерживать нормативные оптимальные параметры воздуха в рабочей зоне: скорость движения воздуха и температуру.
В струе приточного воздуха при входе ее в рабочую зону допускается отклонение параметров от нормативных[1]
Максимальная скорость движения воздуха
где: к- коэффициент перехода от нормируемой движения воздуха
в помещении к максимальной в струе.
При оптимальных параметрах вне прямого воздействия струи и в обратном потоке к=12
максимальная разность температур при входе струи и в рабочую зону между температурой воздуха в рабочей зоне и в струе.
где: температура воздуха в струе .
При оптимальных параметрах воздуха в помещении в помещении и ассимиляции теплоизбытков вне зоны прямого воздействия приточной струи .
Примем для всех помещений воздухораспределители ПРМ круглого сечения или квадратного сечения при раздаче воздуха веерной струей.
Характеристики воздухораспределителей типа ПРМ приведены в [1] (приложение 11) .
Определим зону помещения обслуживаемую одним воздухораспределителем в зависимости от высоты помещения Н.
где: из площади зоны помещения обслуживаемой
одним воздухораспределителем;
соответственно длина и ширина зоны
обслуживания м. Соотношение в пределах 1:15.
При Н=4м (рис.10) [1 ]
Общее число воздухораспределителей в помещении:
где: длина помещения м
Принимаем конструктивно 8 воздухораспределителя (рис. 1):
Определим расход воздуха через один воздухораспределитель
где: количество приточного воздуха подаваемого в
плотность приточного воздуха ;
конструктивное количество воздухораспредели-
Необходимое сечение подводящего патрубка :
где:коэффициент учитывающий затухание скорости
воздуха в струе при веерной раздаче 11;
коэффициент стеснения струи при веерной струе
нормативная скорость движения воздуха в
помещении мс (по холодному периоду);
расстояние от воздухораспределителя до сечения
струи в месте входа ее в рабочую зону для веерной
где: высота помещения м;
высота рабочей зоны- 15м.
Принимаем к установке ПРМп 1 ;
Определим допустимую скорость движения воздуха в подводящем патрубке ВР ;
где: -принимается по холодному периоду года;
Действительная скорость движения воздуха :
-должна быть меньше или равна
Допустимый перепад температур:
где: температурный коэффициент воздухораспредели-
где: нормативная температура воздуха в помещении
температура приточного воздуха
- условие выполнено.
Аэродинамическое сопротивление воздухораспределителя Па:
где: коэффициент местного сопротивления ПРМ равный 26.
Подбор холодильных машин (хм)
Для охлаждения воды поступающей к форсункам оросительной камеры используются водоохлаждающие холодильные машины которые работают на хладоне 22.
Холодопроизводительность ХМ в каталогах проводится для стандартных режимов работы фактически машины работают на режимах отличных от стандартных.
1. Определим режим работы холодильной установки.
Температура испарения хладагента не ниже
где: конечная температура воды в оросительной камере
(принимается по расчёту оросительной камеры) ;
температура воды выходящей из испарителя не
По энтальпии наружного воздуха летом (параметр А) определим температуру наружного воздуха по мокрому термометру (приложение 12). Тогда температура воды поступающей в конденсатор из вентиляторной градирни.
Температура воды выходящей из конденсатора :
Температура конденсации хладоагента :
2.Предварительно определение числа холодильных машин.
По величине по ближайшему значению подбирается тип холодильной машины [1] (приложение 14). Примем МКТ 20-2-0
Количество холодильных машин
где: охлаждающая мощность форсуночной камеры Вт;
к – коэффициент запаса 11-12;
Холодопроизводительность ХМ по [1] (приложение 14) Вт.
Количество ХМ должно быть не менее 2 но не более 5.
3. Действительная холодопроизводительность компрессора
где: объемная производительность компрессора [1]
теоретическая удельная объемная холодопроизводительность хладона 22 [1] (приложение 13)
коэффициент подачи компрессора.
Объемный коэффициент подачи хладоновых машин .
где: коэффициент мертвого пространства 003-005;
соответственно давление конденсации и испарения
принимаются по [1] (приложение 15).
Коэффициент подогрева
где: температуры испарения и конденсации К;
- коэффициент плотности ;
- коэффициент дросселирования;
4. Мощность компрессора
Эффективная мощность на валу компрессора кВт.
где: объемная производительность компрессора ;
соответственно давление конденсации и испарения МПа.
Индикаторная мощность на валу компрессора
где: механический КПД - 09.
Мощность потребляемая электродвигателем из сети
где: КПД электродвигателя 085-09.
5. Требуемые поверхности теплообмена испарителя и конденсатора.
Предварительно определим среднелогарифмическую разность температур между охлаждаемой водой и хладоагентом.
Коэффициент теплопередачи испарителя зависит от в испарителе табл.9 [2 ].
Требуемая поверхность теплообмена испарителя м²
причем: где паспортное значение поверхности испарителя м²
Тепловая нагрузка на конденсатор Вт
Поверхность конденсатора м²
где: коэффициент теплопередачи конденсатора ;
где паспортное значение поверхности испарителя м²
Требуемый расход воды охлаждающей конденсатор
где: теплоемкость воды
Подбор вентиляторного агрегата.
Вентилятор кондиционера должен подать необходимое количество воздуха в помещение и преодолеть сопротивление сети и кондиционера от воздухозабора до воздухораспределителя.
Общие потери давления Па
где: потери давления на воздухозаборе и в сети воздуховодов можно принять 150-200 Па;
потери давления в фильтрах ФР2-3 300 Па
потери давления в воздухонагревателях первого и второго подогрева (по расчету) Па;
потери давления в форсуночной камере (по расчету) Па;
потери давления в воздухораспределителе (по расчету) Па;
Производительность вентилятора
где: расчетный воздухообмен ;
Давление развиваемое вентилятором Па:
По приложению 16 на основании полученных параметров подбираем вентагрегат ВК-Ц4-75-63. Конструктивные размеры вентагрегатов приведены в приложение 17.
В результате проведенной курсовой работы были построены процессы КВ на h-d диаграмме в теплый и холодный период года. Было рассчитано и подобрано следующее оборудование:
Кондиционер КТЦ 3- 10 производительностью:
Воздухонагреватели:
Первого подогрева ВН 1 ;
Второго подогрева ВН 1 ;
Произвели расчет оросительной камеры:
Воздухораспределитель ПРМ 1 ;
Холодильная машина: МКТ – 14-2-0
Вентеляторный агрегат
Вентилятор радиальный ВК-Ц4-75-63 D = 610 мм
Электродвигатель типа 4А112М4 мощностью 5.5 кВт частота вращения 1440 обмин.
Используемые источники.
Афонин Ю.М. Усачев А.П. Системы кондиционирования воздуха и холодоснабжение. Методические указания к выполнению курсовой работы - СГТУ 1999г.
Афонин Ю.М. Усачев А.П. Системы кондиционирования воздуха и холодоснабжение. Методические указания к выполнению курсовой работы. Приложения - СГТУ 1999г.
Афонин Ю.М. Кондиционирование воздуха и холодоснабжение. Методические указания к дипломному проектированию – СГТУ 1997г.
СНиП 2.04.05 – 91. Отопление вентиляция и кондиционирование Госстрой СССР. – М.:АПП ЦИТП 1992г – 64с.
Точки состояния воздуха

Чертеж.dwg

-Градирия вентиляторная
План компоновки кондиционера КТЦ 3-10
вентилятор радиальный
Направляющий аппарат с
Присоединительный блок
Воздухонагреватель ВН
Камера обслуживания КО
объемным фильтрующим
Воздушный клапан приемный с
Приемный блок прямоточный
Компоновка кондиционера
принципиальная технологическая
Курсовой проект по дисциплине
Кондиционирование и холодоснабжение
Системы кондиционирования
воздуха и холодоснабжения