Обоснование способа охлаждения и выбор системы кцкп. Выбор способа охлаждения на ранней стадии проектирования. Обоснование выбора охладителя

Выбор системы охлаждения для РЭА заданного типа. Способ охлаждения во многом определяет конструкцию РЭА, поэтому даже на ранней стадии проектирования, т. Е. На стадии технического предложения или эскизного проекта, необходимо выбрать систему охлаждения РЭА. Неудачное решение этой задачи может обнаружиться только на более поздних этапах конструирования (детальная проработка конструкции, испытание опытного образца и т. П.), что может свести на нет работу большого коллектива, а сроки создания РЭА значительно увеличатся.

На первых этапах проектирования в распоряжении конструктора имеется техническое задание (ТЗ), в котором обычно содержится следующая весьма ограниченная информация:

Суммарная мощность Ф тепловыделения в блоке;

Диапазон возможного изменения температуры окружающей среды

Пределы изменения давления окружающей среды -

Время непрерывной работы прибора -

Допустимые температуры элементов-

Коэффициент заполнения аппарата

(12.1)

Где Vi - объем i-гo элемента РЭА; п - число элементов; V- объем, занимаемый РЭА. Требуется также задать горизонтальные (Li, L2) и вертикальные (L3) размеры корпуса РЭА. Эти исходные данные недостаточны для детального анализа теплового режима РЭА, но их можно использовать для предварительной оценки и выбора системы охлаждения. Последний носит вероятностный характер, т. Е, дает возможность оценить вероятность обеспечения, заданного по ТЗ теплового режима РЭА при выбранном способе охлаждения. По результатам обработки статистических данных для реальных конструкций, детальных тепловых расчетов и данных испытания макетов были построены графики (рис. 12.1), характеризующие области целесообразного применения различных способов охлаждения. Эти графики построены для непрерывной работы РЭА и связывают два основных показателя: . Первый показатель перегрев относительно окружающей среды tc корпуса наименее теплостойкого элемента, для которого допустимая и приведенная в ТЗ температура имеет минимальное значение.

Заметим, что для свободного охлаждения т. Е. Соответствует максимальной температуре окружающей среды по ТЗ; для принудительного охлаждения т. Е. Соответствует температуре воздуха (жидкости) на входе в РЭА. Второй показатель q равен плотности теплового потока, проходящего через условную площадь поверхности теплообмена:

(12.2)

Рисунок 12.1 Области целесообразного применения различных способов охлаждения

Где Ф - суммарная мощность, рассеиваемая с этой поверхности; коэффициент, учитывающий давление воздуха (при атмосферном давлении коэффициент заполнения, определяемый по формуле (12.1).

На рис. 12.1 представлены два типа областей: в одном можно рекомендовать применение какого-либо одного способа охлаждения (не заштрихованы: 1 - свободное воздушное, 3 - принудительное воздушное, 5-принудительное испарительное); в другом возможно применение двух или трех способов охлаждения (заштрихованы: 2 - свободное и принудительное воздушное, 4 - принудительное воздушное и жидкостное, 6 - принудительное жидкостное и свободное испарительное, 7- принудительное жидкостное, принудительное и свободное испарительное, 8 -свободное принудительное и свободное испарительное, 9-свободное и принудительное испарительное) .

Верхние кривые рис. 2.1 обычно применяют для выбора охлаждения больших элементов - крупногабаритных ламп, магнитов, дросселей и т. П. Нижние кривые используют для выбора системы охлаждения блоков, стоек и т. П., выполняемых на дискретных микроминиатюрных элементах.

Если показатели РЭА попадают в заштрихованную область (возможно применение двух и трех способов охлаждения), то задача выбора способа охлаждения осложняется и требуются более детальные расчеты.

Приведем дополнительные данные, позволяющие учесть давление воздуха; в формуле (12.2) последнее учитывается коэффициентом kp, который был найден на основании расчетов и экспериментов. С уменьшением давления воздуха температура элементов РЭА возрастает; обозначим давление воздуха снаружи блока р1 а внутри - р2 для герметичного блока значение kp приведено в приложении (см. Табл. А.11). Коэффициент kp учитывает ухудшение охлаждения РЭА при пониженном давлении только в условиях свободной конвекции воздуха.

Заметим, что выбор системы охлаждения не сводится только к определению области охлаждения, необходимо также учитывать техническую возможность осуществления данного способа охлаждения РЭА, т. Е. Массу, объем, потребляемую мощность. Как показывает опыт, при рациональном проектировании можно обеспечить заданный тепловой режим бортовых РЭА при удельном расходе воздуха не выше 180-250 кг/(ч*квт).

Для стационарных РЭА, где менее жесткие ограничения по габаритам, массе, энергопотреблению расход воздуха может быть увеличен до 250-350 кг/(ч-квт). Для РЭА, охлаждаемых с помощью воздуха, тепловой режим изучен наиболее полно. В этих случаях можно не только рекомендовать ту или иную систему воздушного охлаждения, но и оценить вероятность, с которой выбранная система охлаждения позволит обеспечить заданный тепловой режим.

Теплообменники РЭС.

Теплообменным аппаратом называется устройство, в котором осуществляется процесс передачи теплоты от одного теплоносителя к другому. Такие аппараты многочисленны и по своему технологическому назначению и конструктивному оформлению весьма разнообразны. По принципу действия теплообменные аппараты могут быть разделены на рекуперативные, регенеративные и смесительные.

Рекуперативными называются такие аппараты, в которых теплота от горячего теплоносителя к холодному передается через разделяющую их стенку. Примером таких аппаратов являются парогенераторы, подогреватели, конденсаторы и т. п.

Регенеративными называются такие аппараты, в которых одна и та же поверхность нагрева омывается то горячим, то холодным теплоносителем. При протекании горячей жидкости теплота воспринимается стенками аппарата и в них аккумулируется, при протекании холодной жидкости эта аккумулированная теплота ею воспринимается. Примером таких аппаратов являются регенераторы мартеновских и стеклоплавильных печей, воздухоподогреватели доменных печей и др.

В рекуперативных и регенеративных аппаратах процесс передачи теплоты неизбежно связан с поверхностью твердого тела. Поэтому такие аппараты называются также поверхностными.

В смесительных аппаратах процесс теплопередачи происходит путем непосредственного соприкосновения и смешения горячего и холодного теплоносителей. В этом случае теплопередача протекает одновременно с материальным обменом. Примером таких теплообменников являются башенные охладители (градирни), скрубберы и др.Специальные названия теплообменных аппаратов обычно определяются их назначением, например, парогенераторы, печи, водоподогреватели, испарители, перегреватели, конденсаторы, деаэраторы и т. д. Однако несмотря на большое разнообразие теплообменных аппаратов по виду, устройству, принципу действия и рабочим телам, назначение их в конце концов одно и то же, это - передача теплоты от одной, горячей, жидкости к другой, холодной. Поэтому и основные положения теплового расчета для них остаются общими.

Теплообменники отличаются характеристиками распределения температур по длине канала:

где T 1 ’ и T 2 ’ – температуры на входе теплообменника; T 1 "" и T 2 "" – на выходе.

Все теплообменники классифицируются на две группы, исходя из условий теплообмена. Передача тепла от горячего теплоносителя к холодному может идти либо через твердую стенку, либо через фазовую границу раздела. Через твердую стенку – рекуперативный теплообменник, через фазовую границу – градирня.

В справочниках ОСТ приведены характеристики теплообменников, выпускаемых промышленностью для РЭС.

Основная характеристика теплообменников – удельная площадь теплообменной поверхности:

; S уд ≈ 4500 и более.

Особенности работы теплообменных аппаратов:

1. Режим движения теплоносителя. В теплоносителе должен быть реализован турбулентный режим. Газ – V ≈ 100 ÷ 150 м/c; жидкость – V ≈ 2,5 ÷ 3 м/c. Режимы, которые реализуются в теплообменнике, должны быть выбраны оптимальным образом.

2. Тепловое проектирование теплообменников сводится к выполнению конструкторского и проверочного расчетов.

а) При выполнении конструкторского расчета осуществляется проектирование аппарата, цель расчета состоит в определении рабочей площади поверхности теплообменника, если заданы массовые расходы горячего и холодного теплоносителя, их температуры на входе и выходе, а также их удельные теплоемкости.

б) Проверочный расчет осуществляют для теплообменника с известной площадью поверхности (например, для сконструированного теплообменника). Цель расчета - определить значения температур теплоносителя на выходе из теплообменника и потока Ф теплоты, передаваемого от горячего теплоносителя к холодному, то есть установить рабочий режим аппарата.

РЕФЕРАТ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

ПЕРЕЧЕНЬ ЛИСТОВ ГРАФИЧЕСКИХ ДОКУМЕНТОВ. . . . . . . . 6

ВВЕДЕНИЕ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ СУШКИ И

ОХЛАЖДЕНИЯ ПРОДУКТОВ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.1 Основные методы сушки и охлаждения продуктов. . . . . . . . 9

1.2 Обоснование выбора охладителя. . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОИЗВОДСТВА. . . . . . . . . . 16

3. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОИЗВОДИМОЙ ПРОДУКЦИИ. . . . . . 17

4. ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЯ, МАТЕРИАЛОВ,

ПОЛУПРОДУКТОВ И ЭНЕРГОРЕСУРСОВ. . . . . . . . . . . . . 21

5. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И СХЕМЫ. . 25

5.1 Стадии технологического процесса. . . . . . . . . . . . . . . . . 25

5.3 Прокалка бихромата аммония. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

5.4 Очистка отходящих от прокалочной печи газов. . . . . . . . . . 27

5.5 Загаска спека окиси хрома. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

5.6 Фильтрация пульпы и промывка осадка окиси хрома. . . . . . . 30

5.7 Сушка и охлаждение окиси хрома металлургической. . . . . . . 32

5.8 Очистка отходящих газов от сушилки. . . . . . . . . . . . . . . 33

5.9 Фасовка и упаковка готового продукта. . . . . . . . . . . . . . . 34

6. НОРМЫ РАСХОДА ОСНОВНЫХ ВИДОВ СЫРЬЯ,

МАТЕРИАЛОВ И ЭНЕРГОРЕСУРСОВ. . . . . . . . . . . . . . . 35

7. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ХОЛОДИЛЬНО –

ТРАНСПОРТНОЙ ТРУБЫ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

7.1 Исходные данные. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

7.2 Физические параметры теплоносителей. . . . . . . . . . . . . . 39

7.3 Расчет теплового баланса. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

7.4 Определение коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи. . . 44

7.4.1 Определение коэффициента теплоотдачи от окиси хрома

к стенке. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

7.4.2 Определение коэффициента теплоотдачи от воды к стенке. . . . 45

7.4.3 Определение коэффициента теплопередачи. . . . . . . . . . . . 50

7.5 Определение поверхности теплообмена. . . . . . . . . . . . . . 51

7.6 Расчет материального баланса. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

7.7 Кинематический расчет привода. . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

8. РАСЧЕТЫ НА ПРОЧНОСТЬ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

8.1 Расчет на прочность бандажей. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

8.2 Расчет корпуса холодильно-транспортной трубы на прочность. 62

9. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА. . . . . . . . . 65

9.1 Введение в раздел. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

9.2 Характеристика основных опасностей производства

и условий труда. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

9.3 Обеспечение безопасности работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

9.3.1 Электробезопасность. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

9.3.2 Пожарная безопасность. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

9.3.3 Защита от шума и вибрации. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

9.3.4 Промышленное освещение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

9.3.5 Микроклимат в рабочей зоне. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

9.4 Экологичность проекта. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

9.5 Возможность аварийных ситуаций. . . . . . . . . . . . . . . . . 82

9.6 Чрезвычайные обстоятельства. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

9.7 Заключение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

10. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА. . . 87

10.1 Введение в раздел. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

10.2 Расчет капитальных затрат. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

10.3 Расчет ремонтных затрат на систему охлаждения окиси хрома. . 87

10.4 Расчет затрат на обслуживание охладителя. . . . . . . . . . . . . 96

10.5 Расчет себестоимости охлаждения окиси хрома. . . . . . . . . . 98

10.6 Расчет окупаемости. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

10.7 Выводы по разделу. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

11. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК. . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

РЕФЕРАТ

Тема дипломного проекта: “Холодильно-транспортная труба для охлаждения продуктов после операций сушки и прокалки”.

Целью данного проекта является теоретическое обоснование возможного увеличения производительности по готовому продукту существующей холодильно-транспортной трубы.

На основании литературного обзора было принято решение о разработке охладителя на основе барабанного аппарата с водяным охлаждением.

Проведен расчет площади и коэффициента теплопередачи (F =14,16м 2 , К=213,5Вт/(м 2 К)) в аппарате, доказывающий его работоспособность при данных условиях работы. Производительность аппарата составляет 8000кг/час по охлажденному продукту.

В дипломном проекте выполнены технологические расчеты охладителя, прочностные расчеты, разработаны мероприятия по охране труда, рассмотрены вопросы безопасности и экологичности проекта, произведен расчет экономической эффективности проекта. Срок окупаемости охладителя составит менее одного года.

В данном проекте рассмотрен вариант работы аппарата на примере охлаждения окиси хрома, кроме того холодильно-транспортная труба может использоваться и для охлаждения других порошкообразных или гранулированных продуктов.

Пояснительная записка содержит:

Страниц……………………………109

Рисунков……………………..…..….19

Таблиц………………………………22

Библиографических ссылок……….24

ПЕРЕЧЕНЬ ЛИСТОВ ГРАФИЧЕСКИХ ДОКУМЕНТОВ.

№ п/п	Наименование документа	Обозначение документа	Формат
	Производство окиси хрома металлургической. Технологическая схема.	260601 065000 2766 ТЗ	2 Х А1
	Холодильно-транспортная труба. Чертеж общего вида.	260601 065100 2766 ВО	А1
	Венец. Сборочный чертеж.	260601 065110 2766 СБ	А1
	Кожух. Сборочный чертеж.	260601 065120 2766 СБ	А3
	Труба. Сборочный чертеж.	260601 065130 2766 СБ	А3
	Кожух. Сборочный чертеж.	260601 065140 2766 СБ	А3
	Кожух. Сборочный чертеж.	260601 065150 2766 СБ	А3
	Кожух. Сборочный чертеж.	260601 065160 2766 СБ	А3
	Группа моторно-редукторная. Сборочный чертеж.	260601 065170 2766 СБ	А1
	Спираль. Сборочный чертеж.	260601 065180 2766 СБ	А3
	Станция опорная с упором. Сборочный чертеж.	260601 065190 2766 СБ	А1
	Крышка. Сборочный чертеж.	260601 065121 2766 СБ	А3
	Основание. Сборочный чертеж.	260601 065122 2766 СБ	А3
	Узел подачи воды. Сборочный чертеж.	260601 065123 2766 СБ	А3
	Полукольцо	260601 065121. 03 2766	А4
	Полукольцо	260601 065124 2766	А4
	Фланец	260601 065125 2766	А3

ВВЕДЕНИЕ

В данном дипломном проекте произведен расчет холодильно-транспортной трубы, предназначенной для охлаждения окиси хрома. В настоящее время на ЗАО «Русский хром-1915» в производстве окиси хрома металлургической применяется холодильно-транспортная труба производительностью 4 т/ч по готовому продукту. Мощностей завода достаточно, чтобы увеличить производительность в два раза. Поэтому целью дипломного проекта является теоретическое обоснование возможного увеличения производительности по готовому продукту существующей холодильно-транспортной трубы.

Важность производимого продукта на сегодняшний день очевидна. Это связано с тем, что техническая окись хрома предназначается для металлургической и лакокрасочной промышленности, производства строительных материалов, а также для полировальных процессов в часовой, приборостроительной, машиностроительной и других отраслей промышленности.

Техническая окись хрома - это основной продукт для производства металлургического хрома. Хром и его сплавы - это жаростойкие и коррозионностойкие стали и сплавы.

1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ СУШКИ И ОХЛАЖДЕНИЯ ПРОДУКТОВ

1.1 Основные методы сушки и охлаждения продуктов

В производстве твердых порошкообразных или гранулированных продуктов пищевой и химической промышленности основными технологическими операциями, обеспечивающими необходимые качественные характеристики конечного продукта, являются сушка исходных сырьевых смесей и последующее охлаждение продукта до температуры фасовки и хранения.

Одними из наиболее широко применяемых для этих целей агрегатов являются вращающиеся барабанные аппараты. Холодильники барабанного типа предназначены для охлаждения сыпучих взрывобезопасных материалов. В зависимости от способа охлаждения обрабатываемого материала в барабане аппараты классифицируются на холодильники с воздушным охлаждением и холодильники с водяным охлаждением. Холодильник представляет собой цилиндрический корпус, установленный на роликовых опорах (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 – Холодильник барабанного типа.

Вращение аппарата осуществляется от индивидуального привода. Холодильники могут изготавливаться диаметром от 0,5 до 4,5м и длиной от 2,5 до 70м. Производительность определяется геометрическими размерами, скоростью вращения, углом наклона барабана и температурными требованиями технологии обработки материала. Для перемещения материала холодильники изготавливаются с различными типами насадок в зависимости от обрабатываемого продукта.

К достоинствам этих охладителей относятся: простота конструкции, относительно легкое регулирование производительности аппарата, надежность в эксплуатации.

Большая металлоемкость и громоздкость являются недостатками барабанных аппаратов.

Для охлаждения гранулированных материалов часто применяют пластинчатые холодильники (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 – Пластинчатый холодильник.

Теплообменник состоит из трех вертикально расположенных секций (в зависимости от требуемой температуры охлаждения количество секций возможно изменять), загрузочного и разгрузочного бункера. Разгрузочный бункер снабжен двумя вибромоторами. Для контроля уровня загрузки и температуры предусмотрены уровнемер и термопары.

В секциях установлен ряд вертикальных пустотелых пластин изготовленных из нержавеющей стали. Пластины являются независимыми. В пластинах предусмотрен оптимальный поток воды с минимумом застойных зон. Гранулы удобрений массовым потоком медленно двигаются самотеком между пластинами. Предусмотрена продувка сухим воздухом, предотвращающая затор гранул. Охлаждающая вода проходит через пластины в целях эффективности - противотоком. Поток продукта регулируется шиберным питателем.

Аппарат отличается легкостью ремонта и обслуживания (навесная дверь, люк в накопительном бункере), простотой системы, легкостью монтажа.

Аппарат применяется для эффективного косвенного охлаждения прилированных и гранулированных удобрений (в частности аммиачной селитры) и характеризуется следующими достоинствами:

Компактность и большая поверхность теплообмена;

Конструкция не требует применения аспирационного оборудования;

Процесс движения гранул селитры между близко расположенными неровными пластинами в охладителе по своей сути близок к ламинарным псевдоожиженным слоям;

Нет соприкосновения охлаждающего агента и гранул селитры, процесс теплообмена осуществляется через стенку;

Существенно снижается истирание гранул;

Снижается загрязнение охлаждаемого продукта.

Благодаря указанным достоинствам становится возможным регулирование степени охлаждения за счет применения более охлажденной воды, исключение дополнительной перерекристаллизации, вызывающей снижение качества продукции, исключение увлажнения, снижение потерь.

Недостатком аппарата является то, что он требует исполнения специального профиля пластин, производство которых в России не налажено. Требуется закупка этих пластин за рубежом, что существенно удорожает стоимость аппарата. Холодильник используется в случаях выполнения специальных требований технологии производства продукта, например, для производства нитрата аммония.

Иногда для охлаждения гранулированных продуктов используют трубчатые теплообменные аппараты (рисунок 1.3).

Рисунок 1.3 – Трубчатый охладитель.

Для того, чтобы материал продвигался по трубкам, необходима установка вибропривода для их встряхивания. В межтрубное пространство можно подавать как воду, так и воздух в зависимости от технологических нужд.

Достоинства теплообменника: компактность при большой поверхности теплообмена; нет соприкосновения охлаждающего агента и гранул.

Недостаток: необходимо точное соблюдение технологии, чтобы не было налипания на стенках трубок.

Для сушки и охлаждения как гранулированных, так и порошкообразных материалов часто используют аппараты виброкипящего слоя. Применяют также и комбинированные аппараты (рисунок 1.4), в которых перенос тепла осуществляется в псевдоожиженном слое и через стенку встроенных теплообменных трубок, в которые подается охлаждающая вода.

Рисунок 1.4 – Холодильник комбинированного типа.

Достоинства: компактность при большой поверхности теплообмена.

Недостатком является большой пылеунос, а, следовательно, и необходимость установки системы очистки воздуха. Применение доступного, но малоинтенсивного воздушного охлаждения ограничивается требованиями к чистоте, температуре и сухости воздуха. Малая интенсивность охлаждения за счет обдува и естественной конвекции требуют значительное количество охлаждающего воздуха. Использование установок подготовки и очистки отработанного воздуха требует высоких затрат.

Для охлаждения материала, получаемой обжигом во вращающихся печах, широко используют компактные охладители шахтного типа (рисунок 1.5).

В них через слой зернистого продукта, перемещающегося сверху вниз между вертикально расположенными параллельными колосниковыми решетками, продувается воздух. Истирание материала в охладителях такого типа незначительное .

Главным достоинством этого теплообменника является его компактность.

Рис. 1.5 – Шахтный холодильник: 1 – шахта; 2,3 – колосниковые решетки; 4 – рассекатель; 5- приемная воронка; 6 – патрубки для ввода воздуха; 7 – качающийся питатель; 8 – конвейер.

Недостатком холодильников такого типа является деформация металлического каркаса и колосников решетки, перегородок и других узлов, под влиянием высокой температуры, что приводит к попаданию продукта в центральный воздушный канал и нарушению нормального режима работы. Для надежной работы охладителей данного типа необходимо: изготовление колосников и конструкции рамы, особенно в горячей зоне, из жаропрочного металла.

Обоснование выбора охладителя

Для охлаждения окиси хрома металлургической наиболее целесообразно использование барабанного аппарата с водяным охлаждением. Это связано с тем, что водяное охлаждение является наиболее эффективным и возможно регулирование степени охлаждения продукта за счет изменения температуры подаваемой для охлаждения воды. Отсутствие пылеуноса оказывает большой экологический и экономический эффект, так как окись хрома является потенциально опасным химическим и биологическим веществом, и степень очистки воздуха после охлаждения должна быть очень высокой. Это значит необходима серьезная система очистки воздуха, что ведет за собой дополнительные капитальные вложения.

Кроме того, барабанный аппарат является простым в обслуживании и надежным в работе.

В данном дипломном проекте произведена конструкторская разработка холодильно-транспортной трубы производительностью 8000 кг/час по готовому продукту.

Цель работы - увеличение производительности охлаждения окиси хрома.

Нажав на кнопку "Скачать архив", вы скачаете нужный вам файл совершенно бесплатно.
Перед скачиванием данного файла вспомните о тех хороших рефератах, контрольных, курсовых, дипломных работах, статьях и других документах, которые лежат невостребованными в вашем компьютере. Это ваш труд, он должен участвовать в развитии общества и приносить пользу людям. Найдите эти работы и отправьте в базу знаний.
Мы и все студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будем вам очень благодарны.

Чтобы скачать архив с документом, в поле, расположенное ниже, впишите пятизначное число и нажмите кнопку "Скачать архив"

Подобные документы

Описание конструкции бытового холодильника. Расчет теплопритоков в шкаф. Тепловой расчет холодильной машины. Теплоприток при открывании двери оборудования. Расчет поршневого компрессора и теплообменных аппаратов. Обоснование выбора основных материалов.

курсовая работа , добавлен 14.12.2012

Определение вместимости холодильника, расчет его площадей. Необходимая толщина теплоизоляции. Конструкции ограждений холодильника. Теплоприток через ограждения. Продолжительность холодильной обработки продукта. Расчет и подбор воздухоохладителей.

курсовая работа , добавлен 09.04.2012

Общая характеристика и принцип работы холодильной установки молочного завода, ее технико-экономическое обоснование. Методика расчета строительной площади холодильника. Тепловой расчет принятого холодильника. Расчет и подбор камерного оборудования.

курсовая работа , добавлен 03.06.2010

Проектный расчет воздушного холодильника горизонтального типа. Использование низкопотенциальных вторичных энергоресурсов. Определение тепловой нагрузки холодильника, массового и объемного расхода воздуха. Тепловой и экзегетический балансы холодильника.

курсовая работа , добавлен 21.06.2010

Описание конструкции двухкамерного компрессионного холодильника. Теплопритоки в шкаф холодильника. Тепловой расчет холодильной машины. Обоснование выбора основных материалов. Расчет поршневого компрессора, теплообменных аппаратов, капиллярной трубки.

курсовая работа , добавлен 07.08.2013

Принцип действия холодильника, процесс охлаждения. Классификация бытовых холодильников, основные структурные блоки. Расчет холодильного цикла, испарителя, конденсатора и тепловой нагрузки бытового компрессионного холодильника с электромагнитным клапаном.

курсовая работа , добавлен 23.03.2012

Техническая характеристика технологического оборудования, потребляющего холод. Расчет числа строительных прямоугольников камер хранения, толщины теплоизоляционного слоя. Тепловой расчет камеры холодильника. Выбор и обоснованные системы охлаждения.

курсовая работа , добавлен 11.01.2012

Введение

1 Выбор расчетных параметров наружного и внутреннего воздуха

1.1 Расчетные параметры наружного воздуха

1.2 Расчетные параметры внутреннего воздуха

2 Составление тепловых и влажностных балансов помещения

2.1 Расчет теплопоступлений

2.1.1 Расчет теплопоступлений от людей

2.1.2 Расчет теплопоступлений от искусственного освещения

2.1.3 Расчет теплопоступлений через наружные световые проемы

и покрытия за счет солнечной радиации

2.1.4 Расчет теплопоступлений через внешние ограждения

2.1.5 Расчет теплопоступлений через остекленные проемы за счет

разности температур наружного и внутреннего воздуха

2.2 Расчет влаговыделений

2.3 Определение углового коэффициента луча процесса в помещении

3 Расчет системы кондиционирования воздуха

3.1 Выбор и обоснование типа систем кондиционирования воздуха

3.2 Выбор схем воздухораспределения. Определение допустимой и

рабочей разности температур

3.3 Определение производительности систем кондиционирования воздуха

3.4 Определение количества наружного воздуха

3.5 Построение схемы процессов кондиционирования воздуха

на Jd-диаграмме

3.5.1 Построение схемы процессов кондиционирования воздуха для

теплого периода года

3.5.2Построение схемы процессов кондиционирования воздуха для

холодного периода года

3.6 Определение потребности теплоты и холода в системах

кондиционирования воздуха

3.7 Выбор марки кондиционера и его компоновка

3.8 Расчеты и подбор элементов кондиционера

3.8.1 Расчет камеры орошения

3.8.2 Расчет воздухонагревателей

3.8.3 Подбор воздушных фильтров

3.8.4 Расчет аэродинамического сопротивления систем кондиционирования

3.9 Подбор вентилятора системы кондиционирования воздуха

3.10 Подбор насоса для камеры орошения

3.11 Расчет и подбор основного оборудования системы холодоснабжения

4 УНИРС – Расчет СКВ на ЭВМ

Приложение А - Jd-диаграмма. Теплый период года

Приложение Б -Jd-диаграмма. Холодный период года

Приложение Г – Схема холодоснабжения

Приложение Д – Спецификация

Приложение Е – План на отметке – 2.000

ВВЕДЕНИЕ

Кондиционирование воздуха – это автоматизированное поддержание в закрытых помещениях всех или отдельных параметров воздуха (температура, относительная влажность, чистота и скорость движения воздуха) с целью обеспечения оптимальных условий наиболее благоприятных для самочувствия людей, ведения технологического процесса, обеспечение сохранности ценностей культуры.

Кондиционирование подразделяется на три класса:

1. Для обеспечения метеорологических условий, требуемых для технологического процесса при допускаемых отклонениях за пределами расчетных параметров наружного воздуха. В среднем 100 часов в год при круглосуточной работе или 70 часов в год при односменной работе в дневное время.

2. Для обеспечения оптимальных, санитарных или технологических норм при допускаемых отклонениях в среднем 250 часов в год при круглосуточной работе или 125 часов в год при односменной работе в дневное время.

3. Для обеспечения допустимых параметров, если они не могут быть обеспечены вентиляцией, в среднем 450 часов в год при круглосуточной работе или 315 часов в год при односменной работе в дневное время.

Нормативными документами установлены оптимальные и допустимые параметры воздуха.

Оптимальные параметры воздуха обеспечивают сохранение нормативного и функционального теплового состояния организма, ощущение теплового комфорта и предпосылки для высокого уровня работоспособности.

Допустимые параметры воздуха – это такое их сочетание, при котором не возникает повреждений или нарушения состояния здоровья, но может наблюдаться дискомфортные теплоощущения, ухудшение самочувствия и понижение работоспособности.

Допустимые условия, как правило, применяют в зданиях, оборудованных только системой вентиляции.

Оптимальные условия обеспечивают регулируемые системы кондиционирования (СКВ). Таким образом СКВ применяют для создания и поддержания оптимальных условий и чистоты воздуха в помещениях круглогодично.

Целью выполнения данной курсовой работы является закрепление теоретических знаний и приобретение практических навыков расчета, а также проектирование систем кондиционирования воздуха (СКВ).

В данной курсовой работе кондиционируемое помещение – это зрительный зал городского клуба на 500 мест в городе Одесса. Высота этого помещения – 6,3 м, площадь пола –289 м 2 , площадь чердачного покрытия –289 м 2 , объем помещения – 1820,7 м 3 .

1 ВЫБОР РАСЧЕТНЫХ ПАРАМЕТРОВ НАРУЖНОГО И ВНУТРЕННЕГО ВОЗДУХА

Расчетные параметры наружного воздуха.

Расчетные параметры наружного воздуха выбирают в зависимости от географического расположения объекта.

Таблица 1 – Расчетные параметры наружного воздуха.

Расчетные параметры внутреннего воздуха.

Расчетные параметры внутреннего воздуха выбирают в зависимости от назначения помещения и времени года.

Таблица 2 – Расчетные параметры внутреннего воздуха.

2 СОСТАВЛЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ И ВЛАЖНОСТНЫХ БАЛАНСОВ ПОМЕЩЕНИЯ

Целью составления тепловых и влажностных балансов помещения является определение тепло- и влагоизбытков в помещении, а также углового коэффициента луча процесса, который используют при графоаналитическом методе расчета СКВ.

Балансы тепла и влаги составляют отдельно для теплого и холодного периодов года.

Источниками тепловыделений в помещении могут быть люди, искусственное освещение, солнечная радиация, пища, оборудование, а также теплопоступления через внутренние и внешние ограждения или через остекленные проемы за счет разности температур наружного и внутреннего воздуха.

2.1 Расчет теплопоступлений

2.1.1 Расчет теплопоступлений от людей

Тепловыделения в помещении от людей Q пол, Вт, определяют по формуле

Q пол = q пол ·n,(1)

где q пол – количество полного тепла, выделяемого одним человеком, Вт;

n – число людей, чел.

Q яв = q яв ·n,(2)

где q яв – количество явного тепла, выделяемого одним человеком, Вт;

n – число людей, чел.

Для холодного периода

Q пол = 120·285 = 34200 Вт

Q яв = 90·285 =25650 Вт

Для теплого периода

Q пол = 80·285 =22800 Вт

Q яв = 78·285 = 22230 Вт

2.1.2 Расчет теплопоступлений от искусственного освещения

Теплопоступления от искусственного освещения Q осв, Вт, определяют по формуле

Q осв = q осв ·Е·F,(3)

где Е – освещенность, лк;

F – площадь пола помещения, м 2 ;

q осв – удельные тепловыделения, Вт/(м 2 ·лк).

Q осв = 0,067·400·289 = 7745,2 Вт

2.1.3 Расчет теплопоступлений за счет солнечной радиации

Солнечная радиация Q р = 9400 Вт.

2.1.4 Расчет теплопоступлений через внешние ограждения

Теплопоступления через внешние ограждения, Вт, определяют по формуле

Q огр = k ст ·F ст (t н – t в) + k пок ·F пок (t н – t в), (4)

где k i – коэффициент теплопередачи через ограждения, Вт/(м 2 ·К);

F i – площадь поверхности ограждения, м 2 ;

t н, t в – температура наружного и внутреннего воздуха соответственно, °С.

Q огр = 0,26·289(26,6-22) = 345,6 Вт

2.1.5 Расчет теплопоступлений через остекленные проемы

Расчет теплопоступлений в помещение через остекленные проемы за счет разности температур наружного и внутреннего воздуха определяют по формуле

Q о.п. = [(t н – t в)/R o ]F общ,(5)

где R o – термическое сопротивление остекленных проемов, (м 2 ·К)/Вт, которое определяется по формуле

R o = 1/k окна (6)

F общ – общая площадь остекленных проемов, м 2 .

Q о.п = 0 Вт, так как нет остекленных проемов.

Таблица 3 – Тепловой баланс помещения в различные периоды года

2.2 Расчет влаговыделений

Поступление влаги в помещение происходит от испарений с поверхности кожи людей и от их дыхания, со свободной поверхности жидкости, с влажных поверхностей материалов и изделий, а также в результате сушки материалов, химических реакций, работы технологического оборудования.

Влаговыделения от людей W л, кг/ч, в зависимости от их состояния (покой, вид выполняемой ими работы) и температуры окружающего воздуха определяют по формуле

W л = w л ·n·10 -3 , (7)

где w л – влаговыделение одним человеком, г/ч;

n – число людей, чел.

W л хол = 40·285·10 -3 = 11,4 кг/ч

W л тепл = 44·285·10 -3 = 12,54 кг/ч

2.3 Определение углового коэффициента луча процесса в помещении

На основании расчета тепловлажностных балансов определяют угловой коэффициент луча процесса в помещении для теплого ε т и холодного ε х периодов года, кДж/кг

ε т = (ΣQ т ·3,6)/W т,(8)

ε х = (ΣQ х ·3,6)/W х.(9)

Численные величины ε т и ε х характеризуют тангенс угла наклона луча процесса в помещении.

ε т = (40290,8·3,6)/12,54 = 11567

ε х = (41945,2·3,6)/11,4 = 13246

3 РАСЧЕТ СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

3.1 Выбор и обоснование типа систем кондиционирования воздуха

Выбор и обоснование типа СКВ осуществляют на основе анализа условий функционирования кондиционируемого объекта, указанных в задании на проектирование.

Исходя из количества помещений, предусматривают одно- или многозональные системы кондиционирования воздуха, а затем производят оценку возможности их применения с рециркуляцией отработавшего воздуха, которая позволяет уменьшить расход тепла и холода.

СКВ с первой и второй рециркуляцией обычно используют для помещений, не требующих высокой точности регулирования температуры и относительной влажности.

Принятие окончательного решения по выбору принципиальной схемы обработки воздуха производят после определения производительности СКВ и расхода наружного воздуха.

3.2 Выбор схем воздухораспределения. Определение допустимой и рабочей разности температур.

По гигиеническим показателям и равномерности распределения параметров в рабочей зоне для большинства кондиционируемых помещений наиболее приемлемой является подача приточного воздуха с наклоном в рабочую зону на уровне 4…6 м и с удалением общеобменной вытяжки в верхней зоны.

1. Определяем допустимый перепад температур

Δt доп = 2°С.

2. Определяем температуру приточного воздуха

t п = t в - Δt доп (10)

t п теп = 22 – 2 = 20°С,

t п хол = 20 – 2 = 18 °С.

3. Определяем температуру уходящего воздуха

t у = t в + grad t(H – h),(11)

где gradt – градиент температуры по высоте помещения выше рабочей зоны, °С;

H – высота помещения, м;

h – высота рабочей зоны, м.

Градиент температуры по высоте помещения определяют в зависимости от удельных избытков явного тепла в помещении q я, Вт

q я = ΣQ/V пом = (ΣQ п -Q п + Q я)/ V пом (12)

q я тепл = (40290,8 – 22800 + 22230)/1820,7 = 21,8 Вт

q я хол = (41945,2 – 34200 + 25650)/ 1820,7 = 18,3 Вт

t у тепл = 22 + 1,2(6,3 – 1,5) = 27,76°С;

t у хол = 20 + 0,3(6,3 – 1,5) = 21,44°С.

4. Определяем рабочую разность температур

Δt р = t у - t п (13)

Δt р тепл = 27,76 – 20 = 7,76°С;

Δt р хол = 21,44 – 18 = 3,44°С.

3.3 Определение производительности систем кондиционирования воздуха

Для систем кондиционирования воздуха различают полную производительность G, учитывающую потерю воздуха на утечку в сетях приточных воздуховодов, кг/ч, и полезную производительность G п, используемую в кондиционируемых помещениях, кг/ч.

Полезную производительность СКВ определяем по формуле

G п = ΣQ т /[(J у – J п)·0,278],(14)

где ΣQ т – суммарные теплоизбытки в помещении в теплый период года, Вт;

J у, J п – удельная энтальпия уходящего и приточного воздуха в теплый период года, кДж/кг.

G п = 40290,8/[(51 – 40))·0,278] = 13176кг/ч.

Полную производительность вычисляем по формуле

G = К п ·G п,(15)

где К п – коэффициент, учитывающий величину потерь в воздуховодах.

G = 1,1·13176= 14493,6 кг/ч.

Объемную производительность систем кондиционирования воздуха L, м 3 /ч, находим по формуле

где ρ – плотность приточного воздуха, кг/м 3

ρ = 353/(273+t п)(17)

ρ = 353/(273+20) = 1,2кг/м 3 ;

L = 14493,6 /1,2 = 12078 м 3 /ч.

3.4 Определение количества наружного воздуха

Количество наружного воздуха, используемого в СКВ, влияет на затраты тепла и холода при тепловлажностной обработке, а также на расход электроэнергии на очистку от пыли. В связи с этим всегда следует стремиться к возможному уменьшению его количества.

Минимально допустимое количество наружного воздуха в системах кондиционирования воздуха определяют, исходя из требований:

Обеспечения требуемой санитарной нормы подачи воздуха на одного человека, м 3 /ч

L н ΄ = l·n,(18)

где l – нормируемый расход наружного воздуха, подаваемого на одного человека, м 3 /ч;

n – число людей в помещении, чел.

L н ΄ = 25·285 = 7125 м 3 /ч;

Компенсации местной вытяжки и создания в помещении избыточного давления

L н ΄΄ = L мо + V пом ·К΄΄ , (19)

где L мо – объем местной вытяжки, м 3 /ч;

V пом – объем помещения, м 3;

К΄΄-кратность воздухообмена.

L н ΄΄ = 0 + 1820,7·2 = 3641,4 м 3 /ч.

Выбираем большее значение из L н ΄ и L н ΄΄ и принимаем для дальнейших расчетов L н ΄ = 7125 м 3 /ч.

Определяем расход наружного воздуха по формуле

G н = L н ·ρ н, (20)

гдеρ н – плотность наружного воздуха, кг/м 3 .

G н =7125·1,18 = 8407,5 кг/ч.

Проверяем СКВ на рециркуляцию:

14493,6 кг/ч >8407,5кг/ч, условие выполняется.

2. J у < J н

51кДж/кг < 60 кДж/кг, условие выполняется.

3. В воздухе не должны содержаться токсичные вещества.

Примечание: все условия выполняются, поэтому применяем схему СКВ с рециркуляцией.

Принятый расход наружного L н должен составлять не менее 10% от общего количества приточного воздуха, то есть должно выполняться условие

8407,5кг/ч ≥ 0,1· 14493,6

8407,5кг/ч ≥ 1449,36 кг/ч, условие выполняется.

3.5 Построение схемы процессов кондиционирования воздуха на J - d диаграмме

3.5.1 Построение схемы процессов кондиционирования воздуха для теплого периода года

Схема процессов кондиционирования воздуха наJ-d диаграмме для теплого периода года приведена в приложении А.

Рассмотрим порядок построения схемы СКВ с первой рециркуляцией.

а) нахождение на J-d диаграмме положения точек Н и В, характеризующих состояние наружного и внутреннего воздуха, по параметрам, которые приведены в таблицах 1 и 2;

б) проведение через т. В луча процесса с учетом величины углового коэффициентаε т;

в) определение положения других точек:

Т. П (то есть состояние приточного воздуха), которая лежит на пересечении изотермы t п с лучом процесса;

Т. П΄ (то есть состояние приточного воздуха на выходе из второго воздухонагревателя ВН2), для чего от т. П вертикально вниз откладывают отрезок в 1°С (отрезок ПП΄ характеризует нагрев приточного воздуха в воздуховодах и вентиляторе);

Т. О (то есть состояние воздуха на выходе из оросительной камеры), для чего от т. П΄ вниз по линии d = const проводят линию до пересечения с отрезком φ = 90% (отрезок ОП΄ характеризует нагрев воздуха во втором воздухонагревателе ВН2);

Т. У (то есть состояние воздуха, уходящего из помещения), лежащей на пересечении изотермы t у с лучом процесса (отрезок ПВУ характеризует ассимиляцию тепла и влаги воздухом в помещении);

Т. У΄ (то есть состояние рециркуляционного воздуха перед его смешиванием с наружным воздухом), для чего от т. У по линииd = const

откладывают вверх отрезок в 0,5 °С (отрезок УУ΄ характеризует нагрев уходящего воздуха в вентиляторе);

Т. С (то есть состояние воздуха после смешивания рециркуляционного воздуха с наружным воздухом).

Точки У΄ и Н соединяют прямой. Отрезок У΄Н характеризует процесс смешивания рециркуляционного и наружного воздуха. Точка С находится на прямой У΄Н (на пересечении с J с).

Удельную энтальпию J с, кДж/кг, точки С вычисляем по формуле

J с = (G н · J н + G 1р · J у΄)/ G, (21)

гдеJ н – удельная энтальпия наружного воздуха, кДж/кг;

J с – удельная энтальпия воздуха, образовавшегося после смешения наружного и рециркуляционного, кДж/кг;

G 1р – расход воздуха первой рециркуляции, кг/ч

G 1р =G - G н (22)

G 1р =14493,6– 8407,5= 6086,1 кг/ч

J с = (8407,5 ·60+6086,1 ·51)/ 14493,6= 56,4 кДж/кг

Точки С и О соединяют прямой. Получившийся отрезок СО характеризует политропический процесс тепловлажностной обработки воздуха в оросительной камере. На этом построение процесса СКВ заканчивают. Параметры базовых точек заносим по форме в таблицу 4.

3.5.2 Построение схемы процессов кондиционирования воздуха для холодного периода года

Схема процессов кондиционирования воздуха наJ-d диаграмме для холодного периода года приведена в приложении Б.

Рассмотрим порядок построения схемы с первой рециркуляцией воздуха наJ-d диаграмме.

а) нахождениенаJ-d диаграмме положения базовых точек В и Н, характеризующих состояние наружного и внутреннего воздуха, по параметрам, которые приведены в табл. 1, 2;

б) проведение через т. В луча процесса с учетом величины углового коэффициента ε х;

в) определение положения точек П, У, О:

Т. У, расположенной на пересечении изотермы t у (для холодного периода) с лучом процесса;

Т. П, расположенной на пересечении изоэнтальпы J п с лучом процесса; численное значение удельной энтальпии J п приточного воздуха для холодного периода года вычисляют предварительно из уравнения

J п = J у – [ΣQ х /(0,278·G)],(23)

гдеJ у – удельная энтальпия воздуха, уходящего из помещения в холодный период года, кДж/кг;

Q х – суммарные полные теплоизбытки в помещении в холодный период года, Вт;

G – производительность СКВ в теплый период года, кг/ч.

J п = 47 - = 38,6 кДж/кг

Отрезок ПВУ характеризует изменение параметров воздуха в помещении.

Т. О (то есть состояние воздуха на выходе из оросительной камеры), расположенной на пересечении линии d п 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 J о с линией d с; численное значение вычисляют по формуле

d с = (G н · d н + G 1р · d у)/ G (24)

d с = (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 d н (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

		Параметры воздуха
		температура t,	Удельная энтальпия J, кДж/кг	Влагосодержание d, г/кг	Относительная влажность 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
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

Q т ВН2 = G(J п΄ - J о)·0,278, (25)

где J п΄ - удельная энтальпия воздуха на выходе из второго воздухонагревателя, кДж/кг;

J о - удельная энтальпия воздуха на входе во второй воздухонагреватель, кДж/кг.

Q т ВН2 = 14493,6 (38 – 32,2)·0,278 = 23369,5 Вт

Расход холода для осуществления процесса охлаждения и осушки, Вт, определяем по формуле

Q охл = G(J с - J о)·0,278,(26)

где J с -удельная энтальпия воздуха на входе в оросительную камеру, кДж/кг;

J о - удельная энтальпия воздуха на выходе из оросительной камеры, кДж/кг.

Q охл = 14493,6 (56,7 – 32,2)·0,278 = 47216 Вт

Количество сконденсировавшейся на воздухе влаги, кг/ч

W К = G(d с - d о)·10 -3 ,(27)

гдеd с – влагосодержание воздуха на входе в оросительную камеру, г/кг;

d о - влагосодержание воздуха на выходе из оросительной камеры, г/кг.

W К = 14493,6 (11,5 – 8)·10 -3 = 50,7 кг/ч

В холодный период года расход теплоты в первом воздухонагревателе, Вт

Q х ВН1 = G(J к - J н)·0,278,

гдеJ к – удельная энтальпия воздуха на выходе из первого воздухонагревателя, кДж/кг;

J н - удельная энтальпия воздуха на входе в первый воздухонагреватель, кДж/кг.

Q х ВН1 = 14493,6 (30- (-16,3))·0,278=18655,3 Вт

Расход теплоты в холодный период года во втором воздухонагревателе, Вт

Q х ВН2 = G(J п - J о)·0,278,(28)

гдеJ п – удельная энтальпия воздуха на выходе из второго воздухонагревателя в холодный период года, кДж/кг;

J о -удельная энтальпия воздуха на входе во второй воздухонагреватель в холодный период года, кДж/кг.

Q х ВН2 = 14493,6 (38,6 – 37)·0,278 = 6447 Вт

Расход воды на увлажнение воздуха в оросительной камере (на подпитку оросительной камеры), кг/ч

W П = G(d о – d с)·10 -3 (29)

W П = 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 м 3 /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 =12078м 3 /ч

исполнение 1, общее число форсунок n ф = 18 шт.

Определяем коэффициент адиабатной эффективности процесса с учетом характеристик луча процесса камеры по формуле

Е а = (J 1 – J 2)/(J 1 – J пр),(30)

где J 1 , J 2 – энтальпия воздуха на входе, на выходе из камеры, соответственно,

J пр -энтальпия предельного состояния воздуханаJ-d диаграмме,

Е а = (56,7 – 32,2)/(56,7 – 21) = 0,686

Определяем относительный перепад температур воздуха

Θ = 0,33·с w ·μ·(1/ Е п – 1/ Е а) (31)

Θ = 0,33·4,19·1,22·(1/ 0,42 – 1/ 0,686) = 1,586

Вычисляем начальную температуру воды в камере

t w 1 = t в пр -Θ(J 1 – J 2)/ с w ·μ, (32)

где t в пр – предельная температура воздуха, °С.

t w 1 = 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

t w 2 = t w 1 + (J 1 – J 2)/ с w ·μ(33)

t w 2 = 1,32 + (56,7 – 32,2)/ 4,19·1,22 =9,11 °С

Определяем расход разбрызгиваемой воды

G w = μ·G(34)

G w = 1,22·14493,6 = 17682,2 кг/ч (~17,7 м 3 /ч)

Вычисляем расход воды через форсунку (производительность форсунки)

g ф = G w /n ф (35)

g ф = 17682,2 /42 = 421 кг/ч

Необходимое давление воды перед форсункой определяем по формуле

ΔР ф = (g ф /93,4) 1/0,49 (36)

ΔР ф = (421/93,4) 1/0,49 = 21,6 кПа

Устойчивая работа форсунок соответствует 20 кПа ≤ ΔР ф ≤ 300кПа. Условие выполняется.

Расход холодной воды от холодильной станции определяют по формуле

G w х = Q хол / с w (t w 1 - t w 2)(37)

G w х = 47216/ 4,19(9,11 – 3,32) = 4935,8 кг/ч (~4,9м 3 /ч).

б) холодный период

В этот период года ОКФЗ работает в режиме адиабатического увлажнения воздуха.

Определяем коэффициент эффективности теплообмена по формуле

Е а = (t 1 – t 2)/(t 1 – t м1)(38)

Е а = (25 – 14,2)/(25 –13,1) = 0,908

Коэффициент орошения определяем из графической зависимости Е а =f(μ).

Также графическим путем по значению μ находим численное значение коэф-

фициента приведенной энтальпийной эффективности Е п.

Вычисляем расход разбрызгиваемой воды по формуле (34)

G w = 1,85·14493,6 = 26813,2 кг/ч (~26,8 м 3 /ч)

Определяем производительность форсунки по формуле (35)

g ф = 26813,2 /42 = 638 кг/ч

Определяем требуемое давление воды перед форсунками по формуле (36)

ΔР ф = (638/93,4) 1/0,49 = 50,4 кПа

Вычисляем расход испаряющейся воды в камере по формуле

G w исп = G(d o – d с)·10 -3 (39)

G w исп = 14493,6 (9,2– 4,8)·10 -3 = 63,8 кг/ч

Как видно из расчета, наибольший расход воды (26,8 м 3 /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.

Холодный период

При расчете вычисляют:

Теплоту, необходимую для нагрева воздуха, Вт

Q воз = 18655,3Вт;

Расход горячей воды, кг/ч:

G w = 3,6Q воз /4,19(t w н – t w к) = 0,859Q воз /(t w н – t w к) (40)

G w =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/(м 2 ·с):

ρv = G воз /3600·f воз,(41)

гдеf воз – площадь живого сечения для прохода воздуха в воздухонагревателе, м 2

Скорость движения горячей воды по трубам теплообменника, м/с

w = G w /(ρ w ·f w ·3600), (42)

где ρ w – плотность воды при ее средней температуре, кг/м 3 ;

f w – площадь сечения для прохода воды, м 2 .

w = 200,3/(1000·0,00148·3600) = 0,038 м/с.

Принимаем скорость, равную 0,1 м/с

Коэффициент теплопередачи, Вт/(м 2 ·К)

К = а(ρv) q w r ,(43)

где а, q, r – коэффициенты

Среднюю разность температур между теплоносителями:

Δt ср = (t w н + t w к)/2 – (t н + t к)/2 (44)

Δt ср = (150 + 70)/2 – (-18 +28)/2 = 35°С

Требуемую площадь теплообмена, м 2

F тр = Q воз /(К· Δt ср) (45)

F тр = 18655,3/(27,8· 35) = 19,2 м 2

[(F р - F тр)/ F тр ]·100≤15%(46)

[(36,8 – 19,2)/ 19,2]·100 = 92%

Условие не выполняется, принимаем воздухонагреватель ВН1 с запасом.

а) холодный период

Q воз = 6447 Вт;

Расход горячей воды, кг/ч, по формуле (40)

G w =0,859·6447/(150 – 70) = 69,2 кг/ч;

Скорость движения горячей воды по трубам теплообменника, м/с, по формуле (42)

w = 69,2 /(1000·0,00148·3600) = 0,013 м/с.

Принимаем скорость, равную 0,1 м/с.

Коэффициент теплопередачи, Вт/(м 2 ·К), по формуле (43)

К = 28(1,94) 0,448 0,1 0,129 = 27,8 Вт/(м 2 ·К);

Среднюю разность температур между теплоносителями, по формуле (44)

Δt ср = (150 + 70)/2 – (13,8 +14,2)/2 = 26°С

Требуемую площадь теплообмена, м 2 , по формуле (45)

F тр = 6447/(27,8· 26) = 8,9 м 2

Проверяем условие по формуле (46)

[(36,8 – 8,9)/ 8,9]·100 =313%

б) теплый период

По выше предложенным формулам (40)-(46) делаем перерасчет для теплого периода

Q воз = 23369,5 Вт;

G w =0,859·23369,5 /(70 – 30) = 501,8 кг/ч

ρv = 14493,6 /3600·2,070 = 1,94 кг/(м 2 ·с);

w = 501,8 /(1000·0,00148·3600) = 0,094 м/с.

Для дальнейших расчетов принимаем скорость, равную 0,1 м/с.

К = 28(1,94) 0,448 0,1 0,129 = 27,88 Вт/(м 2 ·К);

Δt ср = (30 + 70)/2 – (12 +19)/2 = 34,5 °С

F тр = 23369,5 /(27,88 · 34,5) = 24,3 м 2

При этом необходимо выполнять следующее условие: между располагаемой поверхностьюF р (предварительно выбранным воздухонагревателем) и требуемой поверхностью F тр запас поверхности теплообмена не должен превышать 15%

[(36,8 – 24,3)/ 24,3]·100 = 51%

Условие не выполняется, принимаем воздухонагреватель ВН2 с запасом.

3.8.3 Подбор воздушных фильтров

Для очистки воздуха от пыли в СКВ включают фильтры, конструктивное решение которых определяется характером этой пыли и требуемой чистотой воздуха.

Выбор воздушного фильтра осуществляют согласно [ 2, кн.2].

Исходя из имеющихся данных выбираем фильтр ФР1-3.

3.8.4 Расчет аэродинамического сопротивления систем кондиционирования воздуха

Полное аэродинамическое сопротивление СКВ находят по формуле

Р с = ΔР пк +ΔР ф +ΔР в1 +ΔР ок + ΔР в2 + ΔР пр +ΔР в.в. , (47)

гдеΔР пк – сопротивление приемного блока, Па

ΔР пк = Δh пк ·(L/L к) 1,95 (48)

(здесь L – расчетная объемная производительность СКВ, м 3 /ч;

L к – объемная производительность кондиционера, м 3 /ч;

Δh пк – сопротивление блока при номинальной производительности кондиционера (Δh пк = 24 Па), Па);

ΔР пк = 24·(12078/20000) 1,95 = 8,98 Па;

ΔР ф – аэродинамическое сопротивление фильтра (при максимальной запыленности фильтра ΔР ф = 300 Па), Па;

ΔР в1 – аэродинамическое сопротивление первого воздухонагревателя, Па;

ΔР в1 = 6,82 (ρv) 1,97 ·R

ΔР в1 = 6,82 (1,94) 1,97 ·0,99 = 24,9 Вт.

ΔР в2 – аэродинамическое сопротивление второго воздухонагревателя, Па

ΔР в2 = 10,64·(υρ) 1,15 ·R,(49)

(здесь R – коэффициент, зависящий от среднеарифметической температуры воздуха в воздухонагревателе);

ΔР в2 = 10,64·(1,94) 1,15 ·1,01 = 23,03 Па;

ΔР ок – аэродинамическое сопротивление оросительной камеры, Па

ΔР ок = 35·υ ок 2 ,(50)

(здесь υ ок – скорость воздуха в оросительной камере, м/с);

ΔР ок = 35·2,5 2 = 218,75 Па;

ΔР пр – аэродинамическое сопротивление присоединительной секции, Па

ΔР пр = Δh пр (L/L к) 2 , (51)

(здесьΔh пр – сопротивление секции при номинальной производительности (Δh пр = 50 Па), Па);

ΔР пр = 50(12078/20000) 2 = 18,2 Па;

ΔР в.в – аэродинамическое сопротивление в воздуховодах и воздухораспределителях (ΔР в.в = 200 Па), Па.

Р с = 8,98 + 300 +24,9+218,75+ 23,03 + 18,2 +200 = 793,86 Па.

3.9 Подбор вентилятора системы кондиционирования воздуха

Исходными данными для подбора вентилятора являются:

Производительность вентилятора L, м 3 /ч;

Условное давление, развиваемое вентилятором Р у, Па, и уточняемое по формуле

Р у = Р с [(273+t п)/293]·Р н /Р б, (52)

где t п – температура приточного воздуха в теплый период года, °С;

Р н – давление воздуха в нормальных условиях (Р н = 101320 Па), Па;

Р б – барометрическое давление в месте установки вентилятора, Па.

Р у = 793,86 [(273+20)/293]·101230/101000 = 796 Па.

Исходя из полученных данных подбираем вентилятор В.Ц4-75 исполнение Е8.095-1.

n в = 950 об/мин

N у = 4 кВт

3.10 Подбор насоса для камеры орошения

Подбор насоса осуществляют с учетом расхода жидкости и требуемого

ора. Расход жидкости должен соответствовать максимальному объемному

расходу циркулирующей воды в оросительной камере, м 3 /ч

L w = G w max /ρ,(53)

гдеG w max – массовый максимальный расход воды в ОКФ, кг/ч;

ρ – плотность воды, поступающей в ОКФ, кг/м 3 .

L w = 26813,2 /1000 = 26,8 м 3 /ч

Требуемый напор насоса Н тр, м вод. ст., определяют по формуле

Н тр = 0,1Р ф + ΔН, (54)

где Р ф – давление воды перед форсунками, кПа;

ΔН – потери напора в трубопроводах с учетом высоты подъема к коллектору (для оросительных камер ΔН = 8 м вод. ст.), м вод. ст..

Н тр = 0,1·50,4 + 8 = 13,04 м вод. ст.

По полученным данным подбираем насос и электродвигатель к нему.

Параметры подобранного насоса:

Наименование: КК45/30А;

Расход жидкости 35 м 3 /ч;

Полный напор 22,5 м вод. ст.;

Параметры подобранного электродвигателя:

Тип А02-42-2;

Масса 57,6 кг;

Мощность 3,1 кВт.

3.11 Расчет и подбор основного оборудования системы холодоснабжения

Целью расчета основного оборудования системы холодоснабжения является:

Вычисление требуемой холодопроизводительности и выбор типа холодильной машины;

Нахождение режимных параметров работы холодильной машины и проведение на их основе поверочного расчета основных элементов холодильной установки-испарителя и конденсатора.

Расчет осуществляется в следующей последовательности:

а) находим требуемую холодопроизводительность холодильной машины, Вт

Q х = 1,15·Q охл,(55)

гдеQ охл – расход холода, Вт.

Q х = 1,15·47216= 59623,4 Вт

б) с учетом величины Q х выбираем тип холодильной машины МКТ40-2-1.

в) определяем режим работы холодильной машины, для чего вычисляем:

Температуру испарения холодильного агента, °С

t и = (t w к +t х)/2 – (4…6), (56)

где t w к – температура жидкости, выходящей из оросительной камеры и поступающей в испаритель, °С;

t х – температура жидкости, выходящей из испарителя и поступающей в оросительную камеру, °С.

Температуру конденсации холодильного агента, °С

t к = t w к2 +Δt,(57)

где t w к2 – температура воды, выходящей из конденсатора, °С

t w к2 =t w к1 +Δt (58)

(здесь t w к1 – температура воды, поступающей в конденсатор, °С (Δt = 4…5°С); при этомt к не должна превышать +36°С.)

t w к1 = t мн + (3…4),(59)

где t мн – температура наружного воздуха по мокрому термометру в теплый период года, °С.

t и = (3,32+9,11)/2 – 4 = 2,215°С

t мн = 10,5°С

t w к1 = 10,5 + 4 = 10,9°С

t w к2 =10,9 + 5 = 15,9°С

t к = 15,9 + 5 = 20,9 °С

Температуру переохлаждения жидкого хладагента перед регулирующим вентилем, °С

t пер = t w к1 + (1…2)

t пер = 10,9 + 2 = 12,9 °С

Температуру всасывания паров холодильного агента в цилиндр компрессора, °С

t вс = t и + (15…30),(60)

где t и – температура испарения холодильного агента, °С

t вс = 0,715+25 = 25,715 °С

г) производят поверочный расчет оборудования, для чего вычисляют:

Поверхность испарителя по формуле

F и = Q охл /К и ·Δt ср.и,(61)

где К и – коэффициент теплопередачи кожухотрубного испарителя, работающего на хладоне 12 (К и = (350…530)Вт/м 2 ·К);

Δt ср.и – средняя разность температур между теплоносителями в испарителе, определяемая по формуле

Δt ср.и = (Δt б – Δt м)/2,3lg Δt б / Δt м (62)

Δt б = Δt w 2 - t и (63)

Δt б = 9,11 – 2,215 =6,895 °С (64)

Δt м =3,32 – 2,215 = 1,105°С

Δt ср.и = (6,895– 1,105)/2,3lg6,895 / 1,105= 3,72 °С

F и = 47216/530·3,72 = 23,8 м 2

Расчетную поверхность F и сравниваем с поверхностью испарителя F и `, приведенной в технической характеристике холодильной машины; при этом следует выполнить условие

F и ≤ F и `

23,8 м 2 < 24 м 2 – условие выполняется

Поверхность конденсатора по формуле

F к = Q к /К к ·Δt ср.к,(65)

Q к = Q х + N к.ин,(66)

(здесьN к.ин – потребляемая индекаторная мощность компрессора; с некоторым запасом индекаторную мощность можно принимать равной потребляемой мощности компрессора, Вт);

К к – коэффициент теплопередачи кожухотрубного конденсатора, работающего на хладоне 12 (К к = (400…650) Вт/м 2 ·К);

Δt ср.к – средняя разность температур между теплоносителями в конденсаторе, определяемая по формуле, °С

Δt ср.к = (Δt б – Δt м)/2,3lg Δt б / Δt м (67)

Δt б = t к - t w к1 (68)

Δt б = 20,9 – 3,32 = 17,58°С

Δt м = t к - t w к2 (69)

Δt м = 20,9 – 9,11 = 11,79 °С

Δt ср.к = (17,58 – 11,79)/2,3lg17,58/11,79 = 14 ° С

Q к = 59623,4 + 19800 = 79423,4 Вт

F к = 79423,4 /400·14= 14,2 м 2

Расчетную поверхность конденсатора F к сравниваем с поверхностью конденсатора F к `, числовое значение которой приведено в технической характеристике холодильной машины, при этом следует выполнить условие

F к ≤ F к `

14,2 м 2 ≤ 16,4 м 2 – условие выполняется.

Расход воды в конденсаторе, кг/с, вычисляют по формуле

W = (1,1· Q к)/c w ·(t w к2 - t w к1),(70)

где c w – удельная теплоемкость воды (c w = 4190 Дж/(кг·К))

W = (1,1· 79423,4)/4190·(9,11– 1,32) = 2,6 кг/с.

Список использованных источников

1. СНиП 2.04.05-91. Отопление, вентиляция и кондиционирование. – М.: Стройиздат, 1991.

2. Внутренние санитарно-технические устройства: Вентиляция и кондиционирование воздуха /Б.В. Баркалов, Н.Н. Павлов, С.С. Амирджанов и др.; Под ред. Н.Н. Павлова Ю.И. Шиллера.: В 2 кн. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1992. Кн. 1, 2. Ч.3.

3. Аверкин А. Г. Примеры и задачи по курсу «Кондиционирование воздуха и холодоснабжение»:Учеб. пособие. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: Издательство АСВ, 2003.

4. Аверкин А. Г. Кондиционирование воздуха и холодоснабжение: Методические указания к курсовой работе. – Пенза: ПИСИ, 1995.

Выбор способа обеспечения нормального теплового режима, а также системы охлаждения ЭВС, как правило, производится на ранних стадиях разработки. Выбранный способ охлаждения должен обеспечить нормальный тепловой режим конструкции ЭВС. Под нормальным тепловым режимом понимается выполнение следующих условий: температура всех деталей и узлов конструкции при заданных условиях эксплуатации не должна превышать предельно допустимых температур, указанных в ТУ на детали и узлы; температуры всех деталей и узлов конструкции должны быть таковы, что обеспечивается работа устройства с заданной точностью и надежностью.

Выбор системы охлаждения производится по графикам (рис.1.8.2), которые ограничивают области целесообразного применения того или иного способа охлаждения. Эти области построены по результатам обработки статистических данных о показателях тепловых режимов реальных конструкций, расчетов показателей тепловых режимов по тепловым моделям и экспериментальных данных, полученных на макетах.

Основным показателем, определяющим области целесообразного применения способа охлаждения (рис.1.8.2), является плотность теплового потока

q s = P / S , (1.8.2)

где Р – мощность, выделяемая внутри объема, ограниченного поверхностью теплообмена, Вт; S – площадь поверхности теплообмена.

Рис.1.8.2. Диаграмма выбора способа охлаждения: 1 – естественное воздушное; 2 – естественное и принудительное воздушное; 3 – принудительное воздушное; 4 – принудительное воздушное и жидкостное; 5 - принудительное жидкостное; 6 – принудительное жидкостное и естественное испарительное; 7 – принудительное жидкостное, принудительное и естественное испарительное; 8 – естественное и принудительное испарительное; 9 – принудительное испарительное

Вторым показателем является допустимый перегрев в конструкции

Δ t доп = t э min – t c , (1.8.3)

где t э min – допустимая рабочая температура наименее теплостойкого радиоэлемента; t c – температура окружающей среды.

Для естественного воздушного охлаждения t c = t c max , т.е. соответствует максимальной температуре окружающей среды, заданной в ТЗ. Для принудительного охлаждения t c = t вх , т.е. соответствует температуре воздуха (жидкости) на входе системы охлаждения.

Значения q s и Δ t являются координатами точки, попадающей в одну из областей (рис.1.8.2), каждой из которых соответствует один (незаштрихованная область) или несколько способов охлаждения (заштрихованная область). Для заштрихованных областей диаграммы, где возможно использование двух или трех различных способов охлаждения, способ охлаждения уточняется на более поздних этапах конструирования.