Системы кондиционирования и холодоснабжения

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»

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                           Выполнил: студент гр. ТГС-42

                                                                                               Степануха А.Е.

                                                                      Проверил:  Спирин А.В. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Саратов 2008 

Реферат. 

    Пояснительная записка содержит страниц, диаграмму, таблицы. 
 

КОНДИЦИОНЕР, ЭНТАЛЬПИЯ, ТЕПЛОВОЙ БАЛЛАНС, ВЛАЖНОСТНЫЙ  БАЛЛАНС, ЛУЧ ПРОЦЕССА, УГЛОВОЙ КОЭФФИЦИЕНТ, ПРЯМОТОЧНАЯ СХЕМА, ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ, АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ, ОРОСИТЕЛЬНАЯ КАМЕРА. 
 

    Целью данной курсовой работы является построение процессов КВ на h-d диаграмме в теплый и холодный период года. Рассчитать и подобрать следующее оборудование:

    Кондиционер;

    Воздухонагреватели;

    Воздухораспределитель;

    Холодильная машина;

    Вентиляторный агрегат;

    Вентилятор  радиальный;

    Произвести  расчет оросительной камеры. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Содержание.

Реферат

2

Содержание 

3

Введение  

4

Исходные данные

5

Основная  часть:

  
  1. Выбор расчетных  параметров наружного и внутреннего  воздуха.     
6
  1. Составление тепловых и влажностных балансов помещения.
7
  1. Определение температуры уходящего воздуха.
 9
  1. Определение угловых коэффициентов луча процесса в помещении.
 10
  1. Предварительное построение процесса КВ на h-d диаграмме и определение воздухообменов.                                               
11
  1. Построение процессов КВ на h-d диаграмме в теплый и холодный
период года.                                                                                                       		12
  1. Расчет потребности тепла и холода и выбор кондиционера.            
14
  1. Теплотехнический и аэродинамический расчет воздухонагревателей.
 15
  1. Теплотехнический и аэродинамический расчет оросительных камер.
 18
  1. Подбор и расчет воздухораспределительных устройств.
 19
  1. Расчет и выбор холодильной установки.
 22
  1. Подбор вентиляционного оборудования.
 26
Заключение; 28
Список  использованных источников. 29

    
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Введение.

     

    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:

  1. очистка воздуха от пыли.
  2. нагревание воздуха.
  3. охлаждение воздуха.
  4. увлажнение воздуха(преимущественно зимой)
  5. осушение воздуха(преимущественно летом)
  6. заглушение шумов.
  7. очистка воздуха от запаха (озонирование)
  8. сообщение воздуху специального запаха (одоризация)
  9. ионизация воздуха.

    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. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Исходные  данные. 
 

  1. План помещения: Зрительный зал с клубом на 400 мест. (вариант №1 [1]) (прил. 1).
  2. Населенный пункт: Вильнюс (вариант Б6 [1])
  3. Теплоноситель: горячая вода .
  4. Ориентация нижней стороны плана - В.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
    1. 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).

    для расчета холодильных установок  в дальнейшем необходимо знать удельную энтальпию наружного воздуха  в теплый период , которая принимается по параметрам А:  

 Таблица 1. Расчетные параметры наружного воздуха.

Период  года Расчетная географическая широта Параметры А Параметры Б
Удельная  энтальпия,
 Температура воздуха 
 Удельная энтальпия,
Теплый 56 С.Ш. 48,1 26,1 53,2
Холодный 56 С.Ш. -5 -23 -22,2
 

    Расчетные параметры внутреннего воздуха  принимаются по требованиям соответствующим  СНиП как оптимальные нормы по [1] (прил. 3). 

Таблица 2. Оптимальные параметры внутреннего воздуха.

Помещение Период года Температура воздуха 
 Относительная влажность 
 Скорость движения воздуха 
Зрительный зал с клубом  на 400 мест Теплый 25 55 0,3
Холодный 20 40 0,2
 
 
 
 
 
 
 
 

2.Составление тепловых и влажностных балансов

помещения.

    2.1 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]

                          (приложение 4), Вт.

    Теплый  период             

    Холодный  период         

    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 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;

       ;

      ; (согласно плану)

     

       
 
 
 

2.2 Поступление влаги  в помещение. 

    Количество  влаги, выделяемое одним человеком, зависит от температуры окружающего  воздуха и характера труда  человека. Общее количество влаги, выделяемое людьми, кг/ч определяется для теплого и холодного периодов года.

                                            

    где: влаговыделение одним человеком [1] (приложение 4), г/ч;

           количество людей в помещении.

    Теплый  период                                                                   

    Холодный  период             
 

2.3. 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:

    

  

    

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    3.Определение температуры уходящего воздуха.

    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:

                                        (9)

               где:  температура воздуха в помещении,

                       градиент по высоте помещения,   

                       (для зрительных залов)

           высота помещения, м;

            высота рабочей зоны (обслуживаемой зоны ),

                             при сидячем положении людей  -1,5 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

                  зимой, Вт;

                 объем помещения 1728

    Теплый  период               

    Холодный  период          

                  Температура уходящего воздуха:

    Теплый  период               

    Холодный  период             
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    4.Определение  угловых коэффициентов  луча процесса  в помещении. 

    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   кг/ч и определяется для теплого и холодного периодов года:

    

          где: - расчетные теплопоступления в теплый и холодный

                         периоды года, Вт;

           - суммарные влаговыделения, кг.

    Теплый  период             

    Холодный  период        

    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. 

  1. 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 1-1,5 .

    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 1-1,5 . 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 П,В,У лежат на луче процесса в помещении.

    Воздухообмен  в помещении по теплоизбыткам  определяется по выражению:

                            
 

    где: сумма теплопоступлений в теплый период             

                          года, Вт ;

                          соответственно энтальпия уходящего и

                          приточного воздуха, кДж/кг.

    

 

     
        Воздухообмен в помещении по санитарным нормам подачи наружного воздуха на одного человека, кг/ч:

                                                                                     (13)

    где: плотность воздуха при температуре приточного

                   воздуха кг/м³;

                                                  

                                                

           минимальное количество наружного воздуха на

                    одного человека, м³/ч; ( для зрительных залов - 30 м³/ч);

             количество людей в помещении;

В зрительных залах клубов применяется прямоточная схема.            

6. Построение процессов  КВ на 

диаграмме в теплый и холодный периоды года. 

6.1Прямоточная  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

                            года, Вт;

             расчетный летний воздухообмен, кг/ч;

    

       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 линию до пересечения с получим т.О – состояние воздуха на выходе из форсуночной камеры. На отрезок ПО нанесем отрезок ПП'=1,0-1,5 .- нагревание воздуха в вентиляторе. Соединим т.Н с т.О. НО- изменение состояния воздуха в оросительной камере.  ОП- нагревание воздуха в калорифере второго подогрева. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    6.2. 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

                            года, Вт;

           расчетный летний воздухообмен, кг/ч;

                                     ;

                  т.к.:      найдем

          

    на  диаграмму наносим и на пересечении с лучом процесса получим т. П - состояние приточного воздуха.

    Через точку П проводим линию до 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. 
 
 

7. Расчет потребности  тепла и холода.

Выбор кондиционера. 

    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:

    

    

    второго подогрева:

    

    

    Центральные кондиционеры серии КТЦ 3 подбираются  по объемному расходу воздуху  м³/ч:

    

    где: -расход приточного воздуха, кг/ч;

              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:

    Номинальная       

    Максимальная      

    Дальнейший  расчет всего оборудования выполняется по выбранному кондиционеру. 
 
 
 
 
 
 

    8.Теплотехнический  и аэродинамический  расчет воздухонагревателей.