- т. О (то есть состояние воздуха на выходе из оросительной камеры), расположенной на пересечении линии dп с линией φ = 90%; отрезок ОП характеризует нагрев воздуха во втором воздухонагревателе ВН2;
- т. С (то есть состояние воздуха после смешения наружного воздуха, прошедшего нагрев в первом воздухонагревателе ВН1, с уходящим из помещения воздухом), расположенной на пересечении изоэнтальпы Jо с линией dс; численное значение вычисляют по формуле
dс = (Gн· dн + G1р· dу)/ G (24)
dс = (8407,5· 0,8 + 6086,1 · 10)/ 14493,6= 4,7 г/кг.
- т. К, характеризующей состояние воздуха на выходе из первого воздухонагревателя ВН1 и находящейся на пересечении dн (влагосодержание наружного воздуха) с продолжениемпрямой УС.
Параметры воздуха для базовых точек заносим по форме в таблицу 5.
Таблица 5 – Параметры воздуха в базовых точках в холодный период года
| Базовая Точка | Параметры воздуха | ||||
| температура t, °С | Удельнаяэнтальпия J, кДж/кг | Влагосодержание d, г/кг | Относительнаявлажность φ, % | ||
| П | 13,8 | 38,6 | 9,2 | 85 | |
| В | 20 | 45 | 9,8 | 68 | |
| У | 21,44 | 47 | 10 | 62 | |
| О | 14,2 | 37 | 9,2 | 90 | |
| С | 25 | 37 | 4,8 | 25 | |
| Н | -18 | -16,3 | 0,8 | 90 | |
| К | 28 | 30 | 0,8 | 4 | |
3.6 Определение потребности теплоты и холода в системах кондиционирования воздуха
В теплый период года расход теплоты во втором воздухонагревателе, Вт
QтВН2 = G(Jп΄ - Jо)·0,278, (25)
где Jп΄ - удельная энтальпия воздуха на выходе из второго воздухонагревателя, кДж/кг;
Jо - удельная энтальпия воздуха на входе во второй воздухонагреватель, кДж/кг.
QтВН2 = 14493,6 (38 – 32,2)·0,278 = 23369,5 Вт
Расход холода для осуществления процесса охлаждения и осушки, Вт, определяем по формуле
Qохл = G(Jс - Jо)·0,278,(26)
где Jс -удельная энтальпия воздуха на входе в оросительную камеру, кДж/кг;
Jо - удельная энтальпия воздуха на выходе из оросительной камеры, кДж/кг.
Qохл = 14493,6 (56,7 – 32,2)·0,278 = 47216 Вт
Количество сконденсировавшейся на воздухе влаги, кг/ч
WК = G(dс - dо)·10-3 ,(27)
гдеdс – влагосодержание воздуха на входе в оросительную камеру, г/кг;
dо - влагосодержание воздуха на выходе из оросительной камеры, г/кг.
WК = 14493,6 (11,5 – 8)·10-3 = 50,7 кг/ч
В холодный период года расход теплоты в первом воздухонагревателе, Вт
QхВН1= G(Jк- Jн)·0,278,
гдеJк – удельная энтальпия воздуха на выходе из первого воздухонагревателя, кДж/кг;
Jн - удельная энтальпия воздуха на входе в первый воздухонагреватель, кДж/кг.
QхВН1= 14493,6 (30- (-16,3))·0,278=18655,3 Вт
Расход теплоты в холодный период года во втором воздухонагревателе, Вт
QхВН2 = G(Jп - Jо)·0,278,(28)
гдеJп – удельная энтальпия воздуха на выходе из второго воздухонагревателя в холодный период года, кДж/кг;
Jо -удельная энтальпия воздуха на входе во второй воздухонагреватель в холодный период года, кДж/кг.
QхВН2 = 14493,6 (38,6 – 37)·0,278 = 6447 Вт
Расход воды на увлажнение воздуха в оросительной камере (на подпитку оросительной камеры), кг/ч
WП = G(dо – dс)·10-3(29)
WП = 14493,6 (9,2 – 4,8)·10-3 = 63,8 кг/ч.
3.7 Выбор марки кондиционера и его компоновка
Кондиционеры марки КТЦЗ могут работать в двух режимах производительности по воздуху:
- в режиме номинальной производительности
- в режиме максимальной производительности
Кондиционеры марки КТЦЗ изготавливают только по базовым схемам компоновки оборудования или с их модификациями, образующимися путем доукомплектования необходимым оборудованием, замены одного оборудования другим или исключения отдельных видов оборудования.
Индекс кондиционера марки КТЦЗ определяют с учетом полной объемной производительности.
L·1,25 = 12078·1,25 = 15097,5 м3/ч
Выбираем кондиционер марки КТЦЗ – 20.
3.8 Расчеты и подбор элементов кондиционера
3.8.1 Расчет камеры орошения
Расчет ОКФЗ производим по методике ВНИИКондиционер.
а) теплый период
Определяем объемную производительность СКВ
L =12078м3/ч
Принимаем оросительную камеру типа ОКФЗ – 10, индекс 01,
исполнение 1, общее число форсунок nф = 18 шт.
Определяем коэффициент адиабатной эффективности процесса с учетом характеристик луча процесса камеры по формуле
Еа = ( J1 – J2 )/( J1 – Jпр ),(30)
где J1, J2 – энтальпия воздуха на входе, на выходе из камеры, соответственно,
кДж/кг;
Jпр -энтальпия предельного состояния воздуханаJ-d диаграмме,
кДж/кг.
Еа = ( 56,7 – 32,2 )/( 56,7 – 21 ) = 0,686
Коэффициент орошения определяем из графической зависимости Еа=f(μ).
Также графическим путем по значению μ находим численное значение коэф-
фициента приведенной энтальпийной эффективности Еп.
μ = 1,22
Еп = 0,42
Определяем относительный перепад температур воздуха
Θ = 0,33·сw·μ·(1/ Еп – 1/ Еа) (31)
Θ = 0,33·4,19·1,22·(1/ 0,42 – 1/ 0,686) = 1,586
Вычисляем начальную температуру воды в камере
tw1 = tв пр -Θ(J1 – J2)/ сw·μ, (32)
где tв пр – предельная температура воздуха, °С.
tw1 = 6,5-1,586(56,7 – 32,2)/ 4,19·1,22 =3,32 °С
Рассчитываем конечную температуру воды (на выходе из камеры) по формуле
tw2 = tw1 + (J1 – J2)/ сw·μ(33)
tw2 = 1,32 + (56,7 – 32,2)/ 4,19·1,22 =9,11 °С
Определяем расход разбрызгиваемой воды
Gw = μ·G(34)
Gw = 1,22·14493,6 = 17682,2 кг/ч (~17,7 м3/ч)
Вычисляем расход воды через форсунку (производительность форсунки)
gф = Gw/nф (35)
gф = 17682,2 /42 = 421 кг/ч
Необходимое давление воды перед форсункой определяем по формуле
ΔРф = (gф/93,4)1/0,49 (36)
ΔРф = (421/93,4)1/0,49 = 21,6 кПа
Устойчивая работа форсунок соответствует 20 кПа ≤ ΔРф ≤ 300кПа. Условие выполняется.
Расход холодной воды от холодильной станции определяют по формуле
Gwх = Qхол/ сw(tw1 - tw2)(37)
Gwх = 47216/ 4,19(9,11 – 3,32) = 4935,8 кг/ч (~4,9м3/ч).
б) холодный период
В этот период года ОКФЗ работает в режиме адиабатического увлажнения воздуха.
Определяем коэффициент эффективности теплообмена по формуле
Еа = ( t1 – t2 )/( t1 – tм1 )(38)
Еа = ( 25 – 14,2 )/( 25 –13,1 ) = 0,908
Коэффициент орошения определяем из графической зависимости Еа=f(μ).
Также графическим путем по значению μ находим численное значение коэф-
фициента приведенной энтальпийной эффективности Еп.
μ = 1,85
Еп = 0,57
Вычисляем расход разбрызгиваемой воды по формуле (34)
Gw = 1,85·14493,6 = 26813,2 кг/ч (~26,8 м3/ч)
Определяем производительность форсунки по формуле (35)
gф = 26813,2 /42 = 638 кг/ч
Определяем требуемое давление воды перед форсунками по формуле (36)
ΔРф = (638/93,4)1/0,49 = 50,4 кПа
Вычисляем расход испаряющейся воды в камере по формуле
Gwисп = G(do– dс)·10-3(39)
Gwисп = 14493,6 (9,2– 4,8)·10-3 = 63,8 кг/ч
Как видно из расчета, наибольший расход воды (26,8 м3/ч) и наибольшее давление воды перед форсунками (50,4 кПа) соответствуют холодному периоду года. Эти параметры принимаются за расчетные при подборе насоса.
3.8.2 Расчет воздухонагревателей
Расчет воздухонагревателей осуществляют на два периода года: вначале производят расчет на холодный период, затем – на теплый период года.
Также раздельно производят расчет воздухонагревателей первого и второго подогрева.
Целью расчета воздухонагревателей является определение требуемой и располагаемойповерхностей теплопередачи и режима их работы.
При поверочном расчете задаются типом и числом базовых воздухонагревателей, исходя из марки центрального кондиционера, то есть вначале принимают стандартную компоновку, а расчетом ее уточняют.
ВН1
- холодный период
При расчете вычисляют:
- теплоту, необходимую для нагрева воздуха, Вт
Qвоз = 18655,3Вт;
- расход горячей воды, кг/ч:
Gw = 3,6Qвоз/4,19(twн – twк) = 0,859Qвоз/(twн – twк) (40)
Gw =0,859·18655,3/(150 – 70) = 200,3 кг/ч;
В зависимости от марки кондиционера выбирают число и тип базовых теплообменников, для которых вычисляют массовую скорость движения воздуха в живом сечении воздухонагревателя, кг/(м2·с):
ρv = Gвоз/3600·fвоз,(41)
гдеfвоз – площадь живого сечения для прохода воздуха в воздухонагревателе, м2
ρv = 14493,6 /3600·2,070 = 1,94 кг/(м2·с);
- скорость движения горячей воды по трубам теплообменника, м/с
w = Gw/(ρw·fw·3600), (42)
где ρw – плотность воды при ее средней температуре, кг/м3;
fw – площадь сечения для прохода воды, м2.
w = 200,3/(1000·0,00148·3600) = 0,038 м/с.
Принимаем скорость, равную 0,1 м/с
- коэффициент теплопередачи, Вт/(м2·К)
К = а(ρv)qwr,(43)
где а, q, r – коэффициенты
К = 28(1,94)0,4480,10,129 = 27,8 Вт/(м2·К);
- среднюю разность температур между теплоносителями:
Δtср = (twн + twк)/2 – (tн + tк)/2 (44)
Δtср = (150 + 70)/2 – (-18 +28)/2 = 35°С
- требуемую площадь теплообмена, м2
Fтр = Qвоз/(К· Δtср) (45)
Fтр = 18655,3/(27,8· 35) = 19,2 м2
При этом необходимо выполнять следующее условие: между располагаемой поверхностьюFр (предварительно выбранным воздухонагревателем) и требуемой поверхностью Fтр запас поверхности теплообмена не должен превышать 15%