Кондиционирование клуба на 800 мест в городе Мариуполь

Министерство образования и науки Украины Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры Институт экологии та безопасности жизнедеятельности в строительстве Кафедра «Отопления, вентиляции та качества воздушной среды»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ по дисциплине «Кондиционирование воздуха»

на тему «Кондиционирование клуба на 800 мест в г. Мариуполь»

Выполнила:

Киндратко А.Е.

Днепропетровск 2014 г.

Исходные данные

1. Район строительства — г. Мариуполь

2. Скорость ветра в теплый период V = 1 м/с

3. Расчетные параметры наружного воздуха

3.1. Теплый период

t_н.т.=31,2−2=29,2^оС, I_н.т. = 58,6−2=56,6 кДж/кг

3.2. Холодный и переходной период

t_н.т.=-22^оС, I_н.т. = -21,2 кДж/кг

4. Расчетные параметры внутреннего воздуха (обслуживаемая зона)

4.1. Теплый период

t_о.з. = 25^оС, = 60%, V = 0,5 м/с

4.2. Холодный и переходной период

t_о.з. = 20^оС, = 45%, V = 0,2 м/с

5. Географическая широта — 48^ос.ш.

1. Определение количества вредностей, поступающих в помещение К вредностям, поступающим в помещения общественных зданий, относятся:

1) избыточная теплота, источником которой являются:

— люди, пребывающие в помещении в течение длительного времени;

— искусственное освещение;

— солнечная радиация, проникающая в помещение через остекление и покрытие;

— технологическое оборудование;

— нагревательные приборы системы отопления (в холодный период);

2) влага, источником которой являются люди и технологическое оборудование;

3) углекислый газ, источником которого являются люди;

4) другие вредные вещества, выделяющиеся в ходе производственного процесса, источниками которых является технологическое оборудование;

воздух кондиционер холодильный машина

2. Расчет избыточных теплопоступлений

2.1 Теплопоступления от людей Теплопоступления от людей Q_л, Вт, рассчитываются для каждого периода года по формуле:

где — количество людей в помещении с данной физической нагрузкой, чел;

— полные или явные тепловыделения от одного человека, Вт/чел:

Теплый период:

Холодный период:

2.2 Теплопоступления за счет солнечной радиации Принимаем равным:

2.3 Теплопоступления от источника искусственного освещения Теплопоступления в помещения от источников искусственного освещения Q_осв, Вт, определяются по формуле:

где — нормируемая освещенность помещения, лк, принимаемая в зависимости от назначения помещения;

— площадь пола основного помещения, м²;

— удельные тепловыделения от освещения, Вт/(м^2.лк):;

— доля теплоты, поступающей в помещение.

2.4 Теплопоступления от установленного оборудования Поступления теплоты от технологического оборудования Q_об, Вт, определяются по формуле:

где — коэффициент спроса на электроэнергию;

— коэффициент, учитывающий полноту загрузки электрооборудования;

— коэффициент перехода теплоты в помещение;

— КПД электродвигателя;

3. Определение влагопоступлений

3.1 Влагопоступления от людей Влагопоступления от людей W_Л, кг/ч, рассчитываются по формуле:

Теплый период:

Холодный период:

3.2 Влаговыделения от мокрых поверхностей Влаговыделения от мокрых поверхностей, W_м, кг/ч, рассчитываются по формуле:

где t_м — температура воздуха по мокрому термометру, которая определяется по I-d-диаграмме, °С;

F — площадь пола.

Теплый период:

Холодный период:

3.3 Поступление диоксида углерода от людей Поступление диоксида углерода от людей, л/ч, рассчитывается по формуле:

где — поступление СО₂ от одного человека, л/ч Таблица 3.1. Сводная таблица поступлений вредностей в помещение

4. Расчет продуктивности и выбор схемы обработки воздуха в кондиционере Продуктивность систем кондиционирования воздуха общественных зданий, м³/год, следует принимать наибольшую, рассчитанную для теплого и холодного периодов и переходных условий при плотности 1,2 кг/м³:

Теплый период: Холодный период:

1) По избыткам явной теплоты:

2) По избыткам влаги:

3) По избыткам полной теплоты:

4) По нормируемому удельному расходу воздуха:

По максимальному L=36 419 Вт выбираем к дальнейшему расчету тип кондиционера КТЦ3−40.

Приведем объемный расход в массовый

5. Расчет процессов кондиционирования воздуха для схемы с первой рециркуляцией и построение в I-d диаграмме

5.1 Теплый период При использовании этой схемы обработки воздуха часть воздуха в количестве G_p, которая удаляется из помещения, попадает в оросительную камеру кондиционера, где смешивается с наружным воздухом в количестве G_н, который поступает через приемный клапан. Полученная смесь внешнего и рециркуляционного воздуха состояния С в количестве G=G_н+G_р попадает в оросительную камеру, где охлаждается и осушается (состояние О), далее подогревается в воздухоподогревателе второго подогрева (состояние П^/), а также в вентиляторе и воздуховодах на 1…1,5 ⁰С (состояние П), после чего попадает в помещение (рис.1).

Рис. 5.1. Построение процессов изменения состояния воздуха для схемы с первой рециркуляцией (теплый период) Как входные данные принимают: расчетные параметры внешнего t_н, і_н м внутреннего t_в, _в воздуха; избытки полного тепла Q_n и влаги W; значение углового коэффициента луча процесса изменения состояния воздуха в помещении, Построение процессов изменения состояния воздуха в Id-диаграмме выполняют в такой последовательности.

Наносят точку В, которая характеризует параметры внутреннего воздуха. Если высота помещения превышает 3,5 м, находим точку У по формуле:

Через точку В проводят луч процесса. Точку У, которая характеризует состояние удаляемого воздуха, находят на луче по изотерме t_у. Устанавливают рабочую разницу температур Дt_р, вычисляют температуру приточного воздуха t_п=t_у-Дt_р=30−7=23 ^оС и находят положение точки П, которая характеризует состояние приточного воздуха. Рассчитывают количество внешнего воздуха G_н по формуле:

Через точку П проводят линию d_п=const до пересечения с линией ц=95% в точке О. Аналогично прямоточной схеме на линии ОП откладывают отрезок П^/П, соответствующий нагреванию воздуха на 1…1,5 ⁰С в вентиляторе и воздуховодах. ОП^/ — нагревание воздуха в воздухонагревателе второго подогрева.

Далее через точку У проводят линию d_y=const и по изотерме t_y^/=t_y+(0,5…1 ⁰С) находят на ней точку У^/, которая характеризует состояние рециркуляционного воздуха, который поступает в кондиционер. (Тут 0,5…1 ⁰С — нагревание воздуха в рециркуляционных воздуховодах). Соединяют точки Н и У^/ прямой, которая является линией смешивания внешнего и рециркуляционного воздуха. Положение точки смеси С находят из соотношения:

.

Точки С и О соединяют прямой, которая является линией изменения состояния воздуха в оросительной камере. Расход холода для осуществления процесса охлаждения и осушки воздуха в оросительной камере и тепла на подогрев воздуха в воздухонагревателе второго подогрева составляет:

5.2 Холодный период В этой схеме кондиционирования воздуха возможны два варианта смешивания внешнего и рециркуляционного воздуха: до и после воздухонагревателя первого подогрева.

Рассмотрим схему со смешиванием до первого воздухонагревателя. Наружный воздух состояния Н, поступающий в кондиционер, смешивается с рециркуляционным воздухом состояния У (рис. 5.2). В результате смешивания воздуха приобретает состояние смеси С. Этот воздух нагревается в воздухонагревателе первого подогрева (состояние после подогрева К), далее изоентальпийно увлажняется в оросительной камере до состояния О, подогревается во втором воздухонагревателе до состояния П и поступает в помещение. ПВ — процесс изменения состояния воздуха в помещении. Удаляемый из помещения воздух состояния У частично удаляется наружу, а частично подается на кондиционер по рециркуляционным воздуховодам на смешивание с внешним.

Рис. 5.2. Построение процессов изменения состояния воздуха для схемы с первой рециркуляцией (холодный период, смешивание до первого подогрева) В качестве исходных данных для построения и расчета процессов являются: расчетные параметры наружного t_н, i_н и внутреннего t_в, ц_в воздуха; поступления (или потери) тепла УQ_п и влаги УW; значение углового коэффициента изменения состояния воздуха в помещении:

количества воздуха G, G_н і G_р=G-G_н=43 703−19 200=24503(принимают из расчета теплого периода).

Строят процессы изменения состояния воздуха в направлении, обратном движению воздуха. Сначала наносят точку В, характеризующая параметры внутреннего воздуха, и через нее проводят линию луча процесса е.

Если высота помещения превышает 3,5 м, находим точку У по формуле:

На луче е по изотерме t_у находят положение точки У, характеризующей состояние удаляемого воздуха. Положение точки П, характеризующей параметры приточного воздуха, соответствует положению точки В.

Далее через точку П проводят линию d_n=const до пересечения с линией ц=95% в точке О. ОП-линия процесса нагрева воздуха в воздухонагревателе второго подогрева. Через точку О проводят линию і_о=const — луч изоентальпийного процесса увлажнения воздуха в оросительной камере. Находят состояние смеси наружного воздуха и рециркуляционного. С этой целью соединяют точки Н и У прямой, которая является линией смешивания наружного воздуха и рециркуляционного. Положение точки смеси С находят на линии НУ по отрезку НС в мм, замеряя длину линии НУ тоже в мм.

Через точку С проводят линию d_c=const до пересечения с линией i_o=const в точке К. СК — линия процесса нагрева воздуха первом в воздухонагревателе. КО — процесс изменения состояния воздуха в оросительной камере.

Расходы тепла на первой и второй ступенях нагревания составят:

Расход воды на увлажнение воздуха в оросительной камере составляет:

G_W=G (d_o-d_k)•10^-3= 43 703•(6,4−4,1)•10^-3=100,5 кг/час

6. Расчет секций центрального кондиционера

6.1 Расчет камеры орошения Теплый период

1) Количество форсунок определяем по номинальной производительности воздуха КТЦЗ-31,5 число форсунок — 180 шт.

2) Определяем давление воды перед форсунками:

3) Определяем расход воды через одну форсунку:

4) Определяем общий расход воды через форсунки в камере орошения:

5) Определяем коэффициент орошения:

6) Определяем достижимое значение энтальпии

7) Определяем энтальпию насыщенного воздуха, которая соответствует температуре воды, поступающей в оросительную камеру:

8) Определяем начальную и конечную температуру воды:

Холодный период

1) Определяем температуру мокрого термометра:

2) Определяем показатель эффективности режима изоэнтальпийного увлажнения воздуха:

3) Определяем коэффициент орошения: В = 0,66

4) Определяем расход воды в камере орошения:

5) Определяем производительность одной форсунки:

6) Определяем давление воды перед форсунками:

7. Расчет воздухонагревателей

1) Исходя из допустимого перепада температур, по горячей воде находим её расход:

2) Определяем количество воды, необходимое для воздухоподогревателя:

I ступени:

II ступени:

8. Выбор холодильной машины (чиллера)

8.1 Температура испарения холодильного агента в кожухотрубчатом испарителе, где охлаждается вода где t_нач. — температура утепляемой воды, которая попадает из кондиционера на испаритель (начальная температура охлаждаемой воды), ⁰С;

t_охл. — Температура охлажденной в испарителе воды, ⁰С.

8.2 Температура конденсации с использованием обратного водоснабжения

⁰C

где t_в.н. — температура воды на входе в конденсатор (начальная температура), принимается на 4…6 ⁰С выше расчетной температуры по мокрому термометру для заданного района строительства, ⁰С Так как и с помощью

Id — диаграммы определим температуру по мокрому термометру (18⁰С),

следовательно,

t_в.к. — температура воды на выходе из конденсатора (конечная температура), ⁰С;

?t_в — подогрев воды в конденсаторе (?t_в= 4…6) ⁰С

8.3 Температура всасываемых компрессором паров

9. Построение цикла холодильной машины Цикл холодильной машины строят в термодинамической диаграмме i-lgp для принятого хладагента (R22) с помощью характерных точек.

Точка 1^/ состояние холодильного агента на выходе из испарителя, находится на пересечении изотермы t₀ (изобары Р₀) с верхней пограничной кривой (х=1), i₁^/=557 кДж/кг Точка 1 состояние холодильного агента перед компрессором, находится на пересечении изобары Р₀ с изотермой t_вс, i₁=564 кДж/кг Точка 2 состояние холодильного агента после компрессора, находится на пересечении линии s-const, проведенной через т.1, с изобарой Р. i₂=572 кДж/кг Точка 3^/ состояние холодильного агента после конденсатора, находится на пересечении изобары Р (изотермы t) с нижней пограничной кривой (х=0). i₃^/=428 кДж/кг Точка 3 состояние холодильного агента после регенеративного теплообменника, находится на изобаре Р согласно значения і₃, рассчитанного в тепловом балансе теплообменника, кДж/кг:

і₃ = і₃^/ — (і₁ — і₁^/) = 428-(564−557)=421 кДж/кг Точка 4 состояние холодильного агента на входе в испаритель, находится на пересечении линий і=const и t₀(P₀)=const.

Определяем удельную холодопроизводительность холодильного агента

— массовая

— объемная,

где V₁ — удельный объем всасываемого компрессором пара, м³/кг.

Определяем теоретическую работу, потраченную на сжатие 1 кг холодильного агента в компрессоре Определяем тепло, отводимое от 1 кг холодильного агента в конденсаторе:

Рассчитываем массовый расход холодильного агента, циркулирующего в системе:

.

Определяем теоретический объем пара, который всасывается компрессором за 1 час (действительный объем):

=

Определяем необходимую производительность компрессора:

где л — коэффициент подачи компрессора, ориентировочно можно принять л1−0,005=1−0,005=0,99

Мощность компрессора на валу (эффективная мощность), составляет:

где з_і — индикаторный к.п.д. (для безкрейцкопфных компрессоров з_і = 0,79…0,84, для крейцкопфных з_і = 0,74…0,82);

з_мех — механический к.п.д. (для безкрейцкопфных компрессоров

з_мех =0,82…0,92, для крейцкопфных з_мех = 0,8−0,9).

Тепловая нагрузка На испаритель ;

На конденсатор ;

Выбираем оборудование ХМ-ФУ40/II

Выполняем проверочный расчет теплопередающих поверхностей испарителя и компрессора:

м²

где Q_і — тепловая нагрузка испарителя (Q₀), или конденсатора (Q=0,278G_x.a.q), Вт;

К_і — коэффициент теплопередачи испарителя или компрессора, Вт/(м^{2 0}С);

Для компрессоров — К_к=1000…1400 Вт/(м²К) Для испарителей — К_к=450…600 Вт/(м²К) Дt_i — средне логарифмическая разница температур, ⁰С:

;

Если

где Дt_б и Дt_м — большая и меньшая разница температур, ⁰С.

Конденсатор:

По производительности компрессора: принимаем к установке две холодильных машины типа 5ПБ50, с объемом, описывает поршень 124,0 м³/час.