Системы кондиционирования воздуха холодоснабжения

Полный расход воздуха  в СКВ определяется по формуле:

G=к

* G , кг/ч,

где  к

— коэффициент, учитывающий потери—утечки в воздуховодах. Для воздуховодов класса «П» /15/, применяемых в СКВ, значения к можно принять равным:

к

=1,1— при длине воздуховодов до 50 м;

16

 

к

=1,15— при длине воздуховодов более 50 м.

G=117657 *1,1=106961 кг/ч

Объемный расход воздуха  или производительность СКВ определяется по формуле:

L=G/ρ

, м /ч,

где  ρ

— плотность приточного воздуха, кг/ м .

L=106961/1,2=89134 м³/ч

 

 

6.2. Расчет оросительной камеры

При компоновке кондиционеров  серии КТЦЗ в курсовой работе применяем оросительные камеры форсуночные ОКФЗ. Оросительная система ОКФЗ состоит из двух рядов стояков, оснащенных эксцентральными широкофакельными форсунками ЭШФ 7/10 (диаметр входного отверстия 7 мм, соплового отверстия 10 мм) с равномерным распределением воды по окружности распыла.

Камеры ОКФЗ изготавливаются  в двух исполнениях.

Исполнение 1 — первый по ходу воздуха ряд имеет большую  плотность установки форсунок, второй — меньшую.

Исполнение 2 — форсунки установлены с одинаковой плотностью в каждом ряду.

Подачу воды можно  предусматривать в 1 или 2 ряда стояков:

• Однорядные прямоточные ОКФ при подаче воды в первый  по ходу воздуха ряд;
• Однорядные противоточные ОКФ — во второй по ходу воздуха ряд;
• Двухрядные ОКФ — в два ряда;

 

17

Целью расчета оросительной камеры является:

• Выбор исполнения ОКФЗ;
• Определение расхода охлаждающей воды, W;
• Определение начальной t и конечной t температуры воды;

Последовательность расчета  ОКФЗ при политропном режиме (прямая задача):

1.По выбранному типоразмеру  кондиционера КТЦЗ определяется  индекс и технические характеристики  камеры ОКФ—3 [3, табл.III, 4].

Индекс 03.01304

Тип КТЦ3-31,5

Камера орошения

Исполнение 1,2 диаметром  условного прохода:

к форсункам D (1)=100 мм

перелив к насосу D (2)=125 мм

количество стояков  в ряду по ходу воздуха:

первом 4/4, втором 3/4, всего 7/8 шт.

Количество форсунок на одном стояке 9/9;

Всего в ряду по ходу воздуха  первом36/36, втором 27/36, всего 63/72, масса не более 1083 кг.

2. На J-d диаграмме изображается  луч процесса обработки воздуха  в камере  орошения по теплому  периоду. Точка пересечения луча  процесса с кривой насыщения  φ=100 % соответствует предельному  состоянию воздуха в камере t ,J .       t = 10,5 °C        J = 30,5 кДж/кг

3. Коэффициент адиабатной  эффективности Е вычисляется по формуле:

Е

=(J -J )/( J - J ),

где J , J — конечная и начальная энтальпия воздуха, кДж/кг.

Е

=(32– 49,4)/( 30,5  – 49,4)=0,91

18

      4. Коэффициент орошения μ и коэффициент энтальпийной эффективности Е для принятого типоразмера и исполнения камеры орошения находятся по графикам на рис.3,4,5.

Исполнение 1                        μ= 1,2,   Е =0,52

    Исполнение 2                          μ= 1,35,    Е =0,535

5. Относительный перепад  температур воздуха θ вычисляется  по формуле:

θ=0,33*c

* μ*(1/ Е -1/Е ),

где 0,33— коэффициент  аппроксимации;

            c =4,187 кДж/(кг*°C)

исполнение 1 θ (1)=0,33*4,187*1,2*(1/0,52—1/0,91)=1,37 °C

исполнение 2 θ (2)= 0,33*4,187*1,35*(1/0,535—1/0,91)=1,44 °C

6. Начальная температура  воды t :

t

= t + θ*( J ,-J )/ c * μ

исполнение 1   t =10,5+1,37 *(32—49,4)/4,187*1,2= 5,75°C

исполнение 2  t =10,5+1,44 *(32—49,4)/4,187*1,35=6,07 °C

7. Конечная температура  воды t :

t

= t - (J ,-J )/ c * μ

исполнение 1    t = 5,75— (32—49,4)/4,187*1,2= 9,21 °C

исполнение 2    t =6,07 — (32—49,4)/4,187*1,35= 9,15 °C

8. Расход разбрызгиваемой воды W, кг/ч:

W= μ*G

,

где  G

—расход воздуха, кг/ч:

G

=3,6*ΔQ /(J -J )=3,6*110284,85/(49,5- 35,9)=31625,8 кг/ч

Исполнение 1  W= 1,2*31625,8 =37950,96 кг/ч

Исполнение 2  W= 1,35*31625,8 = 42694,83 кг/ч

 

19

9. Давление воды перед форсунками Δp , кПа, определяется по графику (рис.6) [4] в зависимости от расхода разбрызгиваемой воды и типа ОКФ3

Исполнение 1   Δp

= 26 кПа

Исполнение 2   Δp

= 25кПа

К установке принимается  оросительная камера 2 исполнения, т.к  расход воды W=42694,83 кг/ч, Δp =25 кПа и затраты энергии на циркуляционный насос являются наименьшими.

 

 

6.3. Проверка режима работы оросительной камеры в холодный период года

В этот период оросительная камера работает в режиме адиабатного  увлажнения. Конструкция камеры, ее тип, исполнение и элементы оборудования остаются те же, что и для теплого  периода.

Обеспечение меньшего расхода  воды в холодный период возможно двумя способами:

• Уменьшение числа работающих форсунок
• Уменьшение давления воды перед форсунками.

Рассмотрим расчет оросительной камеры по второму способу.

Исходные данные принимаются  из построения процессов в J-d диаграмме  для холодного периода (рис. 2) и  расчета камеры в теплый период:

• Расход обрабатываемого в камере воздуха, G = 10369,2 кг/ч
• Параметры (t,J) воздуха на входе в оросительную камеру и выходе из нее:
• Тип оросительной камеры и технические характеристики ее элементов;

20

• Давление воды перед форсунками Δp = 25 кПа

Последовательность расчета:

1. Коэффициент адиабатной эффективности теплообмена вычисляется по формуле:

Е

=1—(t - t )/(t - t ),

где  t

, t — конечная и начальная температуры воздуха, °C;

t

— температура воздуха по мокрому термометру, °C.

t

= 10,5 °C., t = - 37°C. , t = 15,2 °C.

Е

=1—(10,5 – 15,2  )/(- 37 – 15,2)=0,91

Коэффициент орошения µ  для заданного типа ОКФ находится  по графикам (рис3,4,5). µ= 1,35, т.к выбрали  исполнение 2.

2. Расход разбрызгиваемой воды, W, кг/ч:

W=µ*G

W=1,35*31625,8 = 42694,83 кг/ч

3. Количество работающих в холодный период форсунок n ,шт:

n

= W/g ,

g

= 500 кг/ч (рис.7), n = 42694,83 /500=85 шт, n = 72 шт.

4. Число работающих в холодный период форсунок отличается от общего числа форсунок в ОКФ на 31%. Т.к число работающих в холодный период форсунок отличается от общего числа форсунок в ОКФ более чем на 10 %, то часть форсунок (чаще в первом по ходу воздуха ряду) заглушается. Количество заглушаемых форсунок:

n

= n — n = 85 – 72 =13шт. 

 

 

 

21

6.4. Подбор и расчет воздухонагревателей для первого и второго   

       подогрева

Центральные кондиционеры КТЦ3 комплектуются воздухонагревателями без обводного канала ВН для осуществления  различных способов регулирования  температуры обрабатываемого воздуха.

Теплоносителем служит горячая или перегретая вода с температурой от 70 °C до 180 °C и давлением до 1,2 МПа.

Исходными данными для  расчета воздухонагревателей являются:

• Массовый расход воздуха, проходящего через воздухонагреватель G = 22982,52 кг/ч , G =25949,37 кг/ч.
• Начальная и конечная температуры воздуха:

ВП I   t = - 37°C , t =10,5 °C

ВП II  t =22,4°C, t = 10,5°C.

• Параметры теплоносителя ВП I    T =150°C, T =70 °C,

                                                    ВП II  T =70 °C, T = 40 °C

Расчет основан на совместном решении уравнений теплового  баланса и уравнения теплопередачи:

Q

= Q = Q

Расход тепла на нагревание воздуха Q , Вт:

Q

=0,278*с*G *(t —t )

При расчете воздухонагревателей I подогрева значения G , t , t принимаются из расчета процессов обработки воздуха в холодный период, а II подогрева — из расчета процессов обработки воздуха в теплый период.

ВП I    Q = 0,278*4,187*22982,52 *(10,5 – (-37))=1270688,247 Вт

         ВП II    Q = 0,278*4,187*25949,37 *(22,4– 10,5)=359435,97 Вт

 

 

 

22

Количество тепла, отдаваемое теплоносителем Q , Вт:

Q

=0,278*с *W*( T — T ),

где с

=4,187 кДж/кг*°C—удельная теплоемкость воды;

W—расход теплоносителя,  кг/ч:

W=3600*ω*f

*ρ ,

где  f

— площадь сечения трубок для прохода теплоносителя, м . f = 0,00123;

ρ

=1000 кг/м —плотность теплоносителя— воды;

ω—скорость движения теплоносителя по трубкам теплообменника, м/с.

ω= Q

/3600* с * ρ ( T — T )* f *0,278

ВП I:  ω=1270688,247 /3600*4,187*1000*(150 - 70)*0,00123*0,278=4,1м/с

ВП II: ω=359435,97 /3600*4,187*1000*(70 -40)*0,00123*0,278=2,3 м/с

ω

=0,15÷0,8 м/с < ω

ВП I: W=3600*4,1*0,00123*1000=18154,8 кг/ч

ВП II: W=3600*2,3 *0,00123*1000=10184,4 кг/ч

ВП I: Q

=0,278*4,187*18154,8 *(150 – 70)=1267916 Вт

ВП II: Q

=0,278*4,187*10184,4 *(70 – 40)=355634,97 Вт

Уравнение теплопередачи:

Q=к*F*Δt,

где F— поверхность  теплообменника, м

. F=120,8

Δt—средняя разность температур, °C

Δt= (T

+T )/2 - (t - t )/2

ВП I:   Δt=(150+70)/2 - (- 37+10,5)/2=123,25 °C

ВП II:  Δt=(70+40)/2 – (22,4+10,5)/2=31,45 °C

 

23

к — коэффициент теплопередачи, Вт/ м *К, определяется по эмпирическим зависимостям:

к= а*(υρ)

*ω ,

где а— опытный коэффициент, равный: а=16,86 для однорядных теплообменников;

(υρ)— массовая скорость  воздуха, кг/ м *с, вычисляемая по формуле:

(υρ)= G

/3600*f ,

где f

— площадь фронтального сечения для прохода воздуха, м . f =3,315

ВП I:  (υρ)= 22982,52 /3600*3,315=1,92 кг/ м

*с

ВП II: (υρ)= 25949,37 /3600*3,315=2,17 кг/ м

*с

ВП I: К=16,86 *1,92

*4,1 =27,88Вт/ м *К

ВП II: К=16,86 *2,17

*2,3 =27,47 Вт/ м *К

ВП I: Q=27,88*120,8

*123,25 =415094,17 Вт

ВП II: Q=27,47 *120,8

*31,45 =104362,92 Вт

Составляя значения теплоотдачи  воздухонагревателей Q и требуемого расхода тепла на нагревание воздуха Q определяем процент запаса по теплопроизводительности:

% запаса= (Q— Q

)*100%/ Q ,