Материал: Кондиционирование клуба на 800 мест в городе Мариуполь

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

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

. Расчетные параметры наружного воздуха

.1. Теплый период_н.т.=31,2-2=29,2^оС, I_н.т. = 58,6-2=56,6 кДж/кг

.2. Холодный и переходной период_н.т.=-22^оС, I_н.т. = -21,2 кДж/кг

. Расчетные параметры внутреннего воздуха (обслуживаемая зона)

.1. Теплый период_о.з. = 25^оС, j = 60%, V = 0,5 м/с

.2. Холодный и переходной период_о.з. = 20^оС, j = 45%, V = 0,2 м/с

. Географическая широта - 48^ос.ш.

1. Определение количества вредностей, поступающих в помещение

К вредностям, поступающим в помещения общественных зданий, относятся:

) 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);

) влага, источником которой являются люди и технологическое оборудование;

) углекислый газ, источником которого являются люди;

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

воздух кондиционер холодильный машина

2. Расчет избыточных теплопоступлений

.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 Теплопоступления за счет солнечной радиации

Принимаем равным:

.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.

.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

.1 Влагопоступления от людей

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

Теплый период:

Холодный период:

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;- 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=36419 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

.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, j_в воздуха; избытки полного тепла SQ_n и влаги SW; 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 e. Точку У, которая характеризует состояние удаляемого воздуха, находят на луче e по изотерме t_у. Устанавливают рабочую разницу температур Δt_р, вычисляют температуру приточного воздуха t_п=t_у-Δt_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 φ=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:

.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, φ_в воздуха; поступления (или потери) тепла ΣQ_п и влаги ΣW; значение углового коэффициента изменения состояния воздуха в помещении:

количества воздуха G, G_н і G_р=G-G_н=43703-19200=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 ε.

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

На луче ε 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 φ=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:

_W=G(d_o-d_k)∙10^-3= 43703∙(6,4-4,1)∙10^-3=100,5 кг/час

6. Расчет секций центрального кондиционера

.1 Расчет камеры орошения

Теплый период

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

) Определяем давление воды перед форсунками:

) Определяем расход воды через одну форсунку:

) Определяем общий расход воды через форсунки в камере орошения:

) Определяем коэффициент орошения:

) 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

) Определяем температуру мокрого термометра:

) Определяем показатель эффективности режима изоэнтальпийного увлажнения воздуха:

) Определяем расход воды в камере орошения:

) Определяем производительность одной форсунки:

) Определяем давление воды перед форсунками:

7. Расчет воздухонагревателей

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

) Определяем количество воды, необходимое для воздухоподогревателя:

ступени:

II ступени:

8. Выбор холодильной машины (чиллера)

.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;_охл. - Температура охлажденной в испарителе воды, ⁰С.

.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- диаграммы определим температуру по мокрому термометру (18⁰С),

следовательно, _в.к. - температура воды на выходе из конденсатора (конечная температура), ⁰С;

∆t_в - подогрев воды в конденсаторе (∆t_в= 4…6) ⁰С

.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 λ - коэффициент подачи компрессора, ориентировочно можно принять λ1-0,005=1-0,005=0,99

Мощность компрессора на валу (эффективная мощность), составляет:

где η_і - индикаторный к.п.д. (для безкрейцкопфных компрессоров

η_і = 0,79...0,84, для крейцкопфных η_і = 0,74...0,82);

η_мех - механический к.п.д. (для безкрейцкопфных компрессоров

η_мех =0,82...0,92, для крейцкопфных η_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)

Δt_i - средне логарифмическая разница температур, ⁰С:

;

Если

где Δt_б и Δt_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.