Дипломная работа: Проект холодильной установки крытого катка

2.3.1 Расчет теплопритоков от окружающего воздуха

Удельный теплоприток от окружающего воздуха естественной конвекций, к поверхности одного льда, находится по формуле [1].

(2.1)

где - температура воздуха над поверхность льда, ;

- температура поверхности льда, ;

- коэффициент теплоотдачи от окружающего воздуха к поверхности льда, в случае естественной конвекции воздуха вычисляется по формуле.

(2.2)

;

Общий теплоприток, кВт, определяется по формуле.

(2.3)

где F - площадь охлаждающей плиты, F=1514,

2.3.2 Теплоприток от конденсирующей влаги

Удельный теплоприток от конденсирующейся влаги находится по формуле [1]

(2.4)

где - коэффициент влаговыпадения, определяется по формуле

(2.5)

где , , - соответственно энтальпия воздуха над катком, энтальпия воздуха в состоянии насыщения при температуре поверхности льда, энтальпия льда, , , [1];

, - соответственно влагосодержание воздуха в потоке над катком, влагосодержание воздуха при температуре поверхности льда .

Общий теплоприток от конденсации влаги, кВт, определяется по формуле (2.4)

кВт

2.3.3 Теплоприток от ограждений

Удельный лучистый тепловой поток от ограждений, определяется по формуле [1]

(2.6)

где T_огр - средневзвешенная абсолютная температура поверхностей окружающая каток, для инженерных расчетов может быть принята абсолютной температуре наружного воздуха, Т_огр=Т_в=279,К;

Т_л - абсолютная температура льда, Т_л=267,К.

Вт/м ²

Общий теплоприток от ограждений, кВт, определяется по формуле(2.4)

кВт

2.3.4 Теплоприток от освещения

Теплоприток от освещения определяется по формуле[1]

(2.7)

где А=0,5 - коэффициент поглощения слоя льда, намороженного на охлаждающую плиту [3];

N_осв - суммарная мощность источников света, Вт;

n - лучистая составляющая полного теплового потока от светильников (для ламп накаливания лежит в приделах 0,430,52 [18]);

К=0,80,9 - коэффициент, учитывающий количество лучистой энергии, попадающей непосредственно на лед [3].

Суммарная мощность осветительных приборов N_осв, Вт, определяется по формуле

, (2.8)

где N_св - мощность одного светильника, Вт;

z - число светильников, шт.

По методике расчета освещения методом коэффициента использования светового потока количество светильников заданного типа определяется по формуле

(2.9)

где - минимальная нормируемая освещенность, лк. Для катков с искусственным льдом с которых предполагается трансляция по цветному телевидению минимальная нормируемая освещенность должна составлять 1000, лк [3];

S - площадь помещения, S=1514, м ².

F_л - световой поток лампы, лм, для ламп накаливания мощностью N_св=1500, Вт, F_л=20000, лм;

з=0,65 - коэффициент использования светового потока.

Общий теплоприток от освещения, кВт, определяется по формуле (2.3)

2.3.5 Теплоприток от намораживаемого льда

Теплоприток от намораживаемого льда определяется по формуле[1]

(2.10)

где - масса намораживаемого льда, кг;

- температура замерзания воды, ;

- температура воды для заливки льда, принимаем ;

- теплоемкость воды, кДж/кг[1];

- теплоемкость льда, кДж/кг [1];

- время замораживания льда, час [3].

Масса намораживаемого льда определяется по формуле

(2.11)

где - плотность льда, кг/м ³ [3];

- оббьем намораживаемого льда, м ³.

Объем намораживаемого льда , определяется по формуле

(2.12)

где h=0,03 - толщина льда, м [3].

2.3.6 Определение суммарной тепловой нагрузки на холодильное оборудование

Суммарная тепловая нагрузка на холодильное оборудование определяется по формуле [1]

Где k - коэффициент, учитывающий потери в трубопроводах и аппаратах холодильной установки, при рассольном охлаждении k=1,12;

- сумма всех теплопритоков к охлаждающей плите, кВт, определяется по формуле

44,329+36,18+41,94+41,03+63,6=227 кВт

227·1,12=254 кВт.

3. Специальная часть: Анализ системы теплоснабжения спортивного комплекса "Кемерово"

Анализ системы теплоснабжения представляет собой гидравлический и расчет потерь давления.

Задача гидравлического расчета состоит в обоснованном выборе экономичных диаметров труб с учетом принятых перепадов давлений и расходов теплоносителя. При этом должна быть гарантирована подача его во все части системы отопления для обеспечения расчетных тепловых нагрузок нагревательных приборов.

Гидравлический расчет трубопроводов выполняют по заранее сконструированной схеме, состоящей из отдельных расчетных участков. Расчетным участком называют отрезок трубопровода одного диаметра с постоянным расходом теплоносителя.

Потери давления на расчетном участке при движении жидкости в круглых трубах находят по общеизвестной формуле гидравлики

где I - длина трубопровода расчетного участка, м;

л - безразмерный коэффициент трения;

d - внутренний диаметр трубы, м;

v - скорость потока, м/сек;

-сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчетном участке;

Р - плотность (объемная масса) теплоносителя, кг/м³.

Потери давления на расчетном участке складываются из потерь на трение Rl и потерь в местных сопротивлений Z. Величина R - есть удельная потеря давления на трение, прямо пропорциональная коэффициенту трения л и динамическому давлению и обратно пропорциональная диаметру трубы d. Таким образом, чем больше расход теплоносителя G и меньше диаметр трубы d, тем больше будут удельные потери R, т. е.

Потери давления в местных сопротивлениях Z обусловливаются изменением скорости и направления движения потока. Значит, на величину Z оказывают влияние изменение расхода теплоносителя G, а также форма и конструктивные особенности расчетного участка, т. е.

где-сумма коэффициентов местных сопротивлений (к. м. с.).

Общие потери давления на всех расчетных участках Рассматриваемого трубопровода системы отопления могут быть выражены формулой

Безразмерный коэффициент трения л-величина переменная, зависящая от относительной шероховатости стенки трубы и режима движения потока, характеризуемого критерием Рейнольдса Re, т.е.

где - эквивалентная шероховатость - условная линейная величина, характеризующая не только размеры, но и форму выступов на внутренней поверхности стенки трубы (зернистую шероховатость).

Величина есть относительная гладкость стенки, или характеристика трубы.

Критерий (или число) Рейнольдса Re зависит от диаметра трубы d, скорости потока v и коэффициента кинематической вязкости среды v:

Этот критерий позволяет судить о режиме движения потока. Опытами установлено, что при значениях Re<2320 движение потока жидкости в трубах является слоистым (ламинарным). Тогда коэффициент гидравлического трения в ламинарном режиме находят по формуле Пуазейля

В системах отопления ламинарное движение потока почти не встречается. Например, для воды температурой t-80°С при диаметре трубы d=15 мм скорость ограничивается величиной v=0,04 м/сек.

Поскольку трубопроводы систем отопления в ламинарном режиме практически не работают, все таблицы и номограммы для гидравлических расчетов составлены для турбулентного движения потока.

Критическую скорость перехода ламинарного движения потока в турбулентное определяют из выражения

Из гидравлики известно, что турбулентный режим имеет три области движения потока: гидравлически гладких труб, переходную область от гладких к шероховатым трубам и гидравлически шероховатых труб.

В области гидравлически шероховатых труб значение л зависит только от относительной шероховатости стенок трубы Здесь толщина пограничного ламинарного слоя жидкости б меньше выступов k. Коэффициент трения при б<& подчиняется квадратичному закону и определяется по формуле Никурадзе

Общие принципы и последовательность подготовительных операций и этапов гидравлического расчета трубопроводов систем центрального отопления заключаются в следующем: на основании технико-экономических соображений и требований норм в зависимости от назначения здания, архитектурно-планировочного решения (размеров, этажности и пр.) выбирают принципиальную схему системы отопления, конструкцию и тип нагревательных приборов, параметры теплоносителя, способы циркуляции воды в системе, размещают разводящие магистрали и стояки и т. д. После размещения на планах здания нагревательных приборов, стояков и разводящих магистралей конструируют пространственную схему всей системы отопления в целом. Для многоэтажных зданий такую схему выполняют лишь для разводящих магистралей с отростками стояков. Узел управления ТЭЦ или коммуникации встроенной котельной вычерчивают отдельно. Стояки с нагревательными приборами изображают в виде развертки. Конструкция этажестояков должна быть по возможности единообразной и отвечать требованиям индустриализации монтажных работ. Применять для стояков трубы разных диаметров можно лишь при необходимости увязать расходуемые давления в сети.

Для точного учета местных сопротивлений на всех расчетных схемах и развертках стояков должны быть указаны все изгибы труб, запорно-регулирующая арматура, вспомогательные устройства и оборудование.

На основании расчета теплопотерь на схемы наносят тепловые нагрузки нагревательных приборов, стояков и всех расчетных участков по отдельным циркуляционным кольцам и ветвям системы отопления.

Каждое циркуляционное кольцо водяного отопления или ветку паропровода разбивают на расчетные участки по ходу движения теплоносителя. Для каждого расчетного участка надо указать порядковый номер, длину l, м, и расход G, кг/ч.

Приняв параметры теплоносителя и располагаемый перепад давлений в системе отопления и пользуясь вспомогательными расчетными таблицами или номограммами, по принятой методике гидравлического расчета находят потери давления на трение RI и в местных сопротивлениях Z для всех расчетных участков. Затем найденные потери давления суммируют по циркуляционным кольцам и ветвям расчетной схемы трубопроводов в пределах рассматриваемых расчетных участков 1до n.

Полученные результаты должны соответствовать требованиям норм: невязки в расходуемых давлениях по отдельным кольцам и ветвям системы не должны превышать допустимых значений. Величину запаса или невязки используемых давлений определяют по формуле[2].

Расчетная схема отопления помещений представлена на рис.3.1

Рис.3.1-расчетная схема отопления

Характеристики участков системы отопления представлены в таблице (3.1)

Таблица 3.1-Характеристики участков системы отопления