Расчет и компоновка системы центрального кондиционирования воздуха (комбинированная)

Федеральное государственное  образовательное учреждение высшего  профессионального образования

 

«Дальневосточный государственный  технический рыбохозяйственный университет»

 

(ФГБОУ ВПО ДАЛЬРЫБВТУЗ)

 

 

Кафедра холодильных машин  и установок

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

Расчет и компоновка системы  центрального кондиционирования воздуха

(комбинированная)

 

 

 

Принял:                                                                      Выполнил:

Преподаватель кафедры                                           студент группы ХТ–3

Дуболазова Л.В.                                                        Муратов Г.Е

 

 

 

Владивосток 2011 г.

Содержание

Техническое задание……………………………………………………… 2

1. Определение теплопритоков в помещения……………………………… 3
1. Теплоприток через наружную стену……………………………………. 3
2. Теплоприток через крышу………………………………………………... 4
3. Теплоприток через пол зимой……………………………………………. 4
4. Теплопритоки через окна…………………………………………………. 5
5. Теплоприток от инфильтрации…………………………………………… 5
6. Теплоприток от людей……………………………………………........... 6
7. Теплоприток от оборудования……………………………………………. 6
8. Теплопритоки от освещения……………………………………………… 6
9. Общие теплопритоки……………………………………………………… 7
2. Влажностный расчет кондиционируемого помещения…………………. 7
1. Влаговыделения людьми………………………………………………….7
2. Количество испарённой влаги с мокрой поверхности пола……………. 7
3. Общее количество влаги………………………………………………….. 8
3. Определение углового коэффициента процесса (тепловлажностного отношения ε)……………………………………………………………….. 8
4. Определение необходимого количества воздуха, подаваемого в помещение………………………………………………………………… 9
5. Расчет и подбор оборудования для системы кондиционирования воздуха…………………………………………………………………………… 9
1. Форсуночная (оросительная) камера……………………………………. 9
2. Воздухонагреватель (калорифер)………………………………..........11
6. Аэродинамический расчет системы кондиционирования воздуха……11

Список использованных источников………………………………......14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОПРИТОКОВ В ПОМЕЩЕНИЯ

Все статьи теплового и  влажностного балансов можно разделить  на две группы: не зависящие от параметров наружного воздуха и зависящие  от них. К первой группе относятся  следующие статьи теплового баланс: тепловыделения людьми Q_л., оборудования Q_об., искусственным освещением Q_ос.. Эти статьи соответствуют приток теплоты в помещение, т.е. являются положительными.

Ко второй группе статей теплового баланса относятся: приток теплоты в помещение через  ограждения Q_огр., приток теплоты с наружным воздухом, поступающим за счет инфильтрации через неплотности ограждений Q_инф.. Эти статьи теплового баланса летом положительны, а зимой – отрицательны.

 

1.1 Теплоприток через наружную стену

Теплоприток Q_ст. состоит из теплопритоков за счет разности температур снаружи ограждения и внутри кондиционируемого помещения, а также теплопритока за счет воздействия солнечной радиации через наружные стены

Площадь наружной стены:

F_н.ст. = а · h = 9 · 7 = 63 м².

 

Действительный коэффициент  теплопередачи ограждения:

К_д = = = 1,04 Вт/(м² · °С),

где α_н = 23,3 – коэффициент теплоотдачи с наружной стороны ограждения, Вт/(м² · °С);

α_вн = 8 – коэффициент теплоотдачи с внутренней стороны ограждения, Вт/(м² · °С);

λ_i = 0,88 (цементная штукатурка) и 0,82 (кирпичная кладка) – коэффициент теплопроводности строительных материалов, составляющих конструкцию ограждения, Вт/(м² · °С);

δ_i = 0,01 (цементная штукатурка) и 0,63 (кирпичная кладка) – толщина слоёв отдельных слоёв конструкции ограждения, м.

 

Теплоприток через стену зимой:

Q_н.ст.з.= F_н.ст. · К_д · (t_н.з. – t_в.з.) = 63 · 1,04 · (– 43_. – 21_.) = – 4193 Вт;

Теплоприток через стену  летом:

Q_н.ст.л.= F_н.ст. · К_д · (t_н.л. – t_в.л.) = 63 · 1,04 · (42_. – 25_.) = 1114 Вт.

 

1.2 Теплоприток через крышу

Q_кр. = F_кр. · К · (t_н. – t_в.),

где F = а · b = 24 · 9 = 216 – площадь поверхности крыши, м²;

К_д = = = 0,53 – действительный коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м² · °С).

Зимой:

Q_кр.з. = 216 · 0,53 · (– 43 – 21) = – 7327 Вт.

Летом:

Q_кр.л. = 216 · 0,53 · (42 – 25) = 3091 Вт.

 

1.3 Теплопритоки  через пол зимой

Q_пол. = К_зоны · F_зоны· (t_н. – t_п.),

где F_зоны – площадь четырёх зон пола, отложенных от наружной стены помещения, м²;

К_зоны – действительный коэффициент теплопередачи пола каждой зоны, Вт/(м² · °С);

t_н. – температура снаружи ограждения, °С;

t_п. – температура воздуха кондиционируемого помещения, °С.

1 – я зона К_п.1 = 0,4 Вт/(м² · °С):

Q_1п.з. = К_п.1 · F_п.1· (t_н. – t_п.) = 0,4 · 9 · 2 · (– 64) = – 461 Вт;

2 – я зона К_п.2 = 0,3 Вт/(м² · °С):

Q_2п.з. = К_п.2 · F_п.2· (t_н. – t_п.) = 0,3 · 9 · 2 · (– 64) = – 346 Вт;

 

3 – я зона К_п.3 = 0,2 Вт/(м² · °С):

Q_3п.з. = К_п.3 · F_п.3· (t_н. – t_п.) = 0,2 · 9 · 2 · (– 64) = – 230 Вт;

4 – я зона К_п.4 = 0,4 Вт/(м² · °С):

Q_4п.з. = К_п.4 · F_п.4· (t_н. – t_п.) = 0,06 · 9 · 18 · (– 64) = – 622 Вт.

Σ Q = Q₁ + Q₁ + Q₁ + Q₁ = – 461 – 346 – 230 – 622 = 1659 Вт.

 

1.4 Теплопритоки  через окна 

Двухслойные стеклопакеты в деревянных переплётах

F_ок. = F_н.ст. · 0,5 = 63 · 0,5 = 31,5 м²;

Q_ок. = F_ок. · [K₁ · K₂ · K₃ · q_c + K₀ · (t_н. – t_в.)],

где F_ок. = 31,5 – суммарная площадь остеклённых поверхностей, м²;

K₁ = 0,8 – коэффициент, учитывающий затенение переплётом, загрязнение атмосферы (табл.5);

K₂ = 0,75 – коэффициент, учитывающий загрязнение стекла;

К₃ = 0,64 – коэффициент, учитывающий затеняющее действие штор, жалюзи, карниза (табл.6);

q_c = 59 – удельный теплоприток от солнечной радиации через одинарное чистое стекло, Вт/(м² · °С) (табл.4);

К₀ = 1,5 – коэффициент теплопередачи окна двойного остекления,        Вт /(м² · °С).

Зимой:

Q_ок.з. = 31,5 · [0,8 · 0,75 · 0,64 · 59 + 1,5 · (– 64)] = – 2310 Вт;

Летом:

Q_ок.л. = 31,5 · [0,8 · 0,75 · 0,64 · 59 + 1,5 · (– 17)] = 1517 Вт.

 

1.5 Теплоприток  от инфильтрации

В кондиционируемом помещении  обычно подаётся больше воздуха, чем  удаляется из него. В результате создаётся в помещениях избыточное давление, препятствующее проникновению воздуха с инфильтрацией. Поэтому в расчетах обычно теплоприток Q_инф. Принимается равным нулю.

1.6 Теплоприток  от людей

Q_л. = n · q_л. = 11 · 160 = 1760 Вт,

где n = 11 – расчетное число людей, одновременно находящихся в помещении;

q_л. = 160 – тепловыделение от человека, зависящее от характера работы, Вт/чел. (табл.7).

 

1.7 Теплоприток  от оборудования

Количество теплоты, выделяемой механическим оборудованием с электроприводом, определяется по формуле

Q_обор. = = 6000 · 0,5 · 0,7 · 0,84 = 1764 Вт,

где N = 6000 – мощность электродвигателя, Вт;

n – число единиц оборудования;

а = 0,5 – коэффициент загрузки электродвигателя;

в = 0,7 – коэффициень рабочего времени оборудования;

ξ = η = 0,84 – часть мощности, расходуемой внутри помещения.

 

1.8 Теплопритоки от освещения

Теплопритоки от освещения  определяются по формуле

Q_осв. = F · q_осв.· Е = 216 · 0,130 · 75 = 2106 Вт,

где F = 216 – площадь пола, м²;

q_осв.= 0,130 – удельные тепловыделения от освещения, Вт/(м² · лк) (табл.9);

Е = 75 – освещенность, лк.

 

 

 

 

 

1.9 Общие теплопритоки

Общий теплоприток Q_общ. Рассчитывается по формуле

Зимой:

Q_общ.з. = Q_н.ст.+ Q_кр.+ Q_1п.з.+ Q_2п.з.+ Q_3п.з.+ Q_4п.з.+ Q_ок.+ Q_л.+ Q_обор.+ Q_осв.=          = – 4193 – 7327 – 461 – 346 – 230 – 622 – 2310 + 1760 + 1764 + 2106 =          = – 9859 Вт.

Летом:

Q_общ.л. = Q_н.ст.+ Q_кр.+ Q_ок.+ Q_л.+ Q_обор.+ Q_осв.= 1114 + 3091 + 1517 + 1760 +  + 1764 + 2106 = 11352 Вт.

ΣQ = Q_общ.з.+ Q_общ.л.=  – 9859 + 11352 = 1493 Вт.

 

 

2 ВЛАЖНОСТНЫЙ РАСЧЕТ КОНДИЦИОНИРУЕМОГО ПОМЕЩЕНИЯ

2.1 Влаговыделения людьми

g_л.= g · n = 0,000026 · 11 = 0,000286 кг/с,

где g = 0,000026 – количество влаги, выделяемое одним человеком, зависящее от тяжести работы, кг/с (см. табл.7);

n = 11 – расчетное число людей, одновременно находящихся в помещении.

 

 

2.2 Количество  испарённой влаги с мокрой  поверхности пола

Зимой:

g_м.п.з.= = = 0,000816 кг/с,

Летом:

g_м.п.л.= = = 0,000966 кг/с,

где α = 4,5 – коэффициент теплоотдачи от воздуха к воде, Вт/(м² · °С);

F = 63 – площадь поверхности испарения, м²;

t_c = 21(зима) и 25 (лето) – температура воздуха по сухому                   термометру, °С;

t_м = 16,3 (зима) и 19 (лето) – температура воздуха по мокрому термометру, °С;  

r = 2450 – скрытая теплота парообразования, кДж/кг.

Предполагается, что вода длительное время находится на полу и принимает температуру воздуха по мокрому термометру.

 

2.3 Общее количество  влаги

Зимой:

Σg_W.з. = g_л.+ g_м.п.з.+ g_пар.= 0,000286 + 0,000816 + 0,00194 = 0,003046 кг/с,

Летом:

Σg_W.л. = g_л.+ g_м.п.л.+ g_пар.= 0,000286 + 0,000966 + 0,00194 = 0,0032 кг/с,

где g_л. = 0,000286 – количество влаги, выделяемое людьми, кг/с            (см. табл.7);

g_м.п. = 0,000816 (зима) и 0,000966 (лето) – количество испаренной влаги с мокрой поверхности пола, кг/с;

g_пар. = 0,00194 – количество выделяемого пара, поступающего в помещение кг/с.

 

 

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ  УГЛОВОГО КОЭФФИЦИЕНТА ПРОЦЕССА            (тепловлажностного отношения ε)

Линия изменения состояния воздуха в помещении будет характеризоваться тепловлажностным отношением ε, кДж/кг:

Зимой:

ε_з. = = = – 12082 кДж/кг,

Летом:

ε_л. = = = 11752 кДж/кг.

 

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ  НЕОБХОДИМОГО КОЛИЧЕСТВА ВОЗДУХА,  ПОДАВАЕМОГО В ПОМЕЩЕНИЕ

Количество воздуха, которое  необходимо подавать в кондиционируемое помещение (в летний и зимний периоды), определяется из условия удаления теплопритоков:

Зимой:

L_з.= = = 1,4 м³/с,

Летом:

L_л.= = = 1,6 м³/с,

где Q₀ = 9859 (зима) и 11352 (лето) – общее количество теплоты, поступающее в помещение, кВт;

ρ = 1,21 – плотность воздуха при t = t_п, кг/м²;

с_р = 1005 – удельная теплоёмкость воздуха при t = t_п, кДж/кг;

Δt = 6 – допустимая разность температур, °С.

 

 

5 РАСЧЕТ И ПОДБОР  ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ СИСТЕМЫ            КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

5.1 Форсуночная  (оросительная) камера

Расход воздуха

Зимой:

G_з.= L_з. · (1 + d) = 1,4 · (1 + 0,0089) = 1,41 кг/с,

Летом:

G_л.= L_л. · (1 + d) = 1,6 · (1 + 0,0089) = 1,62 кг/с.

Определение универсального коэффициента эффективности теплообмена в камере:

Зимой:

Е_з.= 1 – = 1 – = 0,93,

Летом:

Е_л.= 1 – = 1 – = 0,94.

Производительность по воздуху: