Кондиционирование ткацкого цеха

Содержание



Введение

Исходные данные

		1. Расчет теплопоступлений

1.1 Теплопоступления от машин

1.2 Теплопоступления от людей

1.3 Теплопоступления от солнечной радиации

1.4 Теплопоступления от искусственного освещения

1.5 Суммарные теплопоступления

		2. Расчет теплопотерь

		3. Расчет теплоизбытков

		4. Построение процессов кондиционирования воздуха на h-d диаграмме. 

		5. Определение требуемого воздухообмена

5.1 Определение воздухообмена в теплый период года

5.2 Определение воздухообмена в холодный период года

		6. Компоновка кондиционера

		7. Расчет камеры орошения

		8. Расчет воздухонагревателя

		9. Аэродинамический расчет приточных воздуховодов

		10. Аэродинамический расчет вытяжных воздуховодов

		11. Выбор оборудования

		Заключение




Введение



Кондиционирование микроклимата зданий и сооружений является одним из основных разделов строительной науки и техники. Система кондиционирования микроклимата как совокупность всех инженерных средств и устройств, обеспечивающих внутренние климатические условия, включает в себя наряду с ограждениями, системами отопления и вентиляции систему кондиционирования воздуха (СКВ). СКВ является активной, обычно регулируемой системой, предназначенной для комплексного поддержания заданных параметров внутреннего воздуха, которые обеспечивают расчетные, часто оптимальные условия в помещениях зданий и сооружений.

СКВ может работать в здании совместно с системами отопления и вентиляции, но обычно СКВ берет на себя функции последних и создает в здании или, по крайней мере, в его наиболее ответвленных помещениях необходимые климатические условия как в холодный так в теплый периоды года.




Исходные данные



1. Город: Кутаиси

2. Цех: ткацкий

3. Количество ткацких машин: 70 шт.

4. Установленная мощность: Nуст=14 кВт

5. Освещенность: L=500 люкс

6. Количество рабочих –16 :

12 прядильщиц;

3 помощника мастера;

1 мастер

7. Окна в деревянных переплётах с двойным остеклением

ширина - 2м

высота - 2м

8. Высота помещения: h=6м

9. Параметры внутреннего и наружного воздуха:

Данные из СНиП 2-04.05-91[3]



Период года

Температура воздуха, 

Удельная энтальпия, кДЖ/кг

Тёплый

31,7

69,1

Холодный

-3

1,7




1. Расчет теплопоступлений



Теплопоступления от машин













где - установленная мощность электродвигателя. 







1.2 Теплопоступления от людей



В зале работает 4 мужчины и 12 женщин









1.3 Теплопоступления от искусственного освещения



Теплопоступления от искусственного освещения составляют 10% теплопоступлений от станков: 








1.4 Теплопоступления от солнечной радиации для теплого периода года







где 





Широта =44º













где  и - габаритные размеры окна (исходные данные),

 - количество окон, шт.

0,9 - коэффициент, учитывающий наличие рам.

0,8 - коэффициент, учитывающий загрязнение окон.









1.5 Суммарные теплопоступления



Для теплого периода года:









Для холодного периода года:










2. Расчет тепловых потерь



Тепловые потери через стены рассчитываем по формуле:







кст – коэффициент теплопередачи стены, кст = 3,5 кДж / (ч · м2 · К);

Fост – площадь поверхности стены;

tв – температура внутреннего воздуха, tв = 25 оС;

tн – температура наружного воздуха, 

tн = 31,7 оС – для теплого периода,

tн = -3 оС – для холодного периода;

n – коэффициент, учитывающий ориентацию стены по сторонам света,

n = 1,0 – для южной ориентации,

n = 1,1 – для северной и восточной ориентации,

n = 1,05 – для западной ориентации.

Тепловые потери через окна определяем по формуле:



,



ко – коэффициент теплопередачи окна, ко = 5,6 кДж / (ч · м2 · К);

Fо - площадь поверхности окон;

tв – температура внутреннего воздуха, tв = 25 оС;

tн – температура наружного воздуха, 

tн = 31,7 оС – для теплого периода,

tн = -3 оС – для холодного периода;

n – коэффициент, учитывающий ориентацию стены по сторонам света,

n = 1,0 – для южной ориентации,

n = 1,1 – для северной и восточной ориентации,

n = 1,05 – для западной ориентации.

tв – tн = 25 - (-3) = 28 оС



Результаты вычислений заносим в таблицу 2.1 



Таблица 2.1

Наименование

Ориентация

Размер

Площадь

F,м2

k

Разность

температур

(tв – tн)

Коэффициент

добавочных

потерь,n

Теплопотери

Qo

НС

Ю

63×6

378

3,5

28

1,0

37044

НС

З

30×6

180

3,5

28

1,05

18522

НС

С

63×6

378

3,5

28

1,1

40748

ДО

Ю

2×2∙14

56

5,6

28

1,0

8780

ДО

З

2×2∙6

24

5,6

28

1,05

3951

ДО

С

2×2∙14

56

5,6

28

1,1

9660



НС – наружная стена, ДО – двойное остекление

Общие тепловые потери в холодный период года 




3. Расчет тепловых избытков



Для теплого периода года:







Для холодного периода года:










4. Построение процессов кондиционирования воздуха на h-d диаграмме



Для тёплого периода года:



«В» -  

«П» -  

«О» -  

«Н» -  



Для холодного периода года:



«В» -  

«П» -  

«О» -  

«Н» -  

«С» -  




5. Определение требуемого воздухообмена в тёплый и холодный период года



5.1 Определение воздухообмена в теплый период года



Массовый расход воздуха рассчитывается по формуле:







где  - избытки тепла в теплый период года;

hв и hп – энтальпии воздуха, пребывающего в состоянии соответственно точки В и точки П.







Объёмный расход воздуха:







где  - плотность воздуха,  = 1,2 кг/м3.









Кратность воздухообмена рассчитывается по формуле:






где Vп  - объем помещения, Vп = 10897 м3.







Расход  холода воздуха:







где hн и hо - энтальпии воздуха, пребывающего в состоянии соответственно точки  Н и точки О.







Определяем количество влаги выпавшей в виде росы:







где dо и dн – влагосодержание воздуха, пребывающего в состоянии соответственно  точки Н и точки О







5.2 Определение воздухообмена в холодный период года



Массовый расход воздуха рассчитывается по формуле:








где  - избытки тепла в холодный период года;







Объёмный расход воздуха:











 следовательно, в холодный период кондиционеры должны работать с несколько уменьшенной производительностью. В холодный период к наружному воздуху подмешивается рециркуляционный воздух. Следовательно, процесс обработки воздуха в камере орошения пойдет по 

h = const (точка C характеризует состояние смеси наружного и внутреннего воздуха перед камерой орошения)

Содержание наружного воздуха в смеси при этом:







Количество наружного воздуха, приходящегося на одного работающего в цехе:







Кратность воздухообмена рассчитывается по формуле:







6. Выбор оборудования кондиционера



Полная производительность кондиционеров рассчитывается по формуле:











Выбираем 5 кондиционеров марки КЦКП-100 с производительностью 



 



Выбрано следующее оборудование кондиционера КЦКП-100:

Блок с вертикальным и горизонтальным клапаном

В=3800 мм 

Н=2600 мм

L=1105 мм

Сопротивление: 20 Па

Промежуточная камера

В=3800 мм 

Н=2600 мм

L=1105 мм

Сопротивление: 10 Па

Воздухонагреватель с обводным каналом

В=3800 мм 

Н=2600 мм

L=400 мм

Сопротивление: 200 Па

Промежуточная камера

В=3800 мм 

Н=2600 мм

L=1105 мм

Сопротивление: 10 Па

Камера орошения

В=3800 мм 

Н=2600 мм

L=2000 мм

Сопротивление: 110 Па

Вентиляторный блок

В=3800 мм 

Н=2600 мм

L=3500 мм

Блок шумоглушения

В=3800 мм 

Н=2600 мм

L=2185 мм

Сопротивление: 140 Па

Жалюзийная решётка

Сопротивление: 60 Па

Полная длина кондиционера составила: 

Ширина кондиционера: В = 3800 мм

Высота кондиционера: Н = 2600 мм

Потери давления в кондиционере составили: 550 Па




7. Расчёт камеры орошения



Определяем критерии 







где  - начальная температура воздуха (точка Н)

 - конечная температура (точка О)

 - температура точки росы







Определяем критерий  







где  - начальная энтальпия воздуха

 - конечная энтальпия воздуха

 - энтальпия точки росы







Коэффициент адиабатической эффективности 0.85 [4]

Задаёмся начальной температурой воды в кондиционере 

Составляем уравнение теплового баланса секции орошения и определения коэффициента орошения

Определяем температурный критерий









Определяем критерий R, учитывающий влияние влагообмена на теплообмен: 3.15

Находим произведение 







Согласно номограмме Л.М. Зусмановича явный теплообмен и скрытый теплообмен совпадают, значит начальная температура воды в кондиционере н = 12 оС задана правильно

Определяем коэффициент орошения по номограмме µ=1,4

Определяем расход воды форсунками:







где µ- коэффициент орошения, определяемый по номограмме Л.М. Зусмановича: µ=1,4







Находим производительность одной форсунки:






где n - общее число форсунок: n=183 шт.

По рис. 26 [1] по диаметру выхода форсунок d = 5 мм и производительности одной форсунки q = 918 кг/ч определяем избыточное давление перед форсунками: P = 4,5 атм.

Находим конечную температуру воды в кондиционере







Определяем расход холодной воды поступающей из холодильной установки при 








8. Расчёт воздухонагревателей



	Задавая массовую скорость воздуха  = 6 кг/м2·с, определим необходимую площадь живого сечения воздухонагревателя по формуле:







где L – расход нагреваемого воздуха

Определяем кол-во воды проходящее через воздухонагреватель:







 – температура воды на входе в воздухонагреватель,

– температура воды на выходе из воздухонагревателя,

n – количество воздухонагревателей;

По полученным данным выбираем воздухонагреватель [4]:

2хВНВ 243.1-163-160-с-d;d-ff-e




9. Аэродинамический расчет приточных воздуховодов



Воздух в зал подаётся по четырём воздуховодам

1. Количество воздуха, проходящего через 1 воздуховод:









2. Начальное сечение воздуховода:







Где  – начальная скорость в воздуховоде. 







По полученным значениям выбран воздуховод с площадью сечения : шириной a=2500мм, высотой b(h)= 1200мм 

Уточняем скорость воздуха в начале воздуховода:







Эквивалентный диаметр воздуховода








3. Выбираем воздухораспределитель

Общее количество воздухораспределителей 68 штук в одном воздуховоде – 17 штук

Определим расход воздуха через каждый воздухораспределитель:







Площадь поперечного сечения воздухораспределителя:







Скорость воздуха в воздухораспределителе V принимаем равной 7 м/с







Выбираем из справочника проектировщика воздухораспределитель: 

ПРМп4 – Плафон регулируемый многодиффузорный 5.904-39 прямоугольного сечения

Размеры 500мм х 500мм

Уточним скорость воздуха в воздухораспределителе:







Эквивалентный диаметр воздухораспределителя







4. Полное давление в воздуховоде:








Определяем статистическое давление в воздуховоде:







 для ПРМп4 равно 1,3 ÷ 1,7 

Принимаем 







Определяем потери давления на трение:

По  и определяем удельные потери на трение в начале воздуховода: 

Пусть сечение воздуховода остаётся постоянным.

Определяем конечное давление:







Находим конечную скорость:













По  и определяем удельные потери на трение в конце воздуховода: 







Условие не выполняется.

Выполняем перерасчёт

Примем высоту воздуховода в конце 135мм











По  и определяем удельные потери на трение в конце воздуховода: 







Условие выполняется.

Полное давление в начале воздуховода:

Рассчитаем давление перед кондиционером





Задаёмся скоростью воздуха 

Площадь воздуховода:



 



По полученным значениям выбран воздуховод с площадью сечения : шириной a=1600мм, высотой b(h)= 1250мм 







По  и  определяем удельные потери на трение в конце воздуховода:  
















10. Аэродинамический расчет вытяжных воздуховодов



1. Количество воздуха, проходящего через 1 воздуховод:







где n – количество вытяжных воздуховодов 

2.Начальное сечение воздуховода:







Где  - начальная скорость в воздуховоде







По полученному значению  выбран воздуховод с площадью поперечного сечения  4 м2, шириной а=2000 мм, высотой b(h)=2000 мм.

Уточним скорость воздуха в начале воздуховода:







Эквивалентный диаметр воздуховода:








По  и  определяем удельные потери на трение в конце воздуховода:   

3. Общее количество воздухораспределителей:  34 шт.

Количество воздухораспределителей в одном воздуховоде:  17 шт.

Определим расход воздуха через каждый воздухораспределитель:







Площадь поперечного сечения воздухораспределителя:







Скорость воздуха в воздухораспределителе V принимаем равной 7 м/с







Примем воздухораспределитель 500мм х 1000мм







4. Полное давление в начале вытяжного воздуховода:







Динамическое давление в начале воздуховода:





Статическое давление: 







Задаёмся скоростью воздуха в конце воздуховода: 







Выбираем воздуховод: 2000мм × 190мм







По  и  определяем удельные потери на трение в конце воздуховода:   













Полное давление в воздуховоде:








11. Выбор оборудования



Вентилятор, работающий на приток:

Производительность вентилятора: 







где n-количество кондиционеров

Давление, развиваемое вентилятором: 

Подбираем вентилятор [4]: ВР-80-75-16 сх.5

КПД=79%

Частота вращения: 610 об/мин

Потребляемая мощность: Ny=45 кВт

Уровень звуковой мощности: Lw=107 дБ

Вентилятор, работающий на вытяжку:

Производительность вентилятора:







Устанавливаем два параллельно соединённых фильтра марки Ф12РУ1 с пропускной способностью 120000 м3/ч

Фильтрующий материал ФСВУ

Давление, развиваемое вентилятором:







Подбираем вентилятор [4]: GXBB-5-140 сх.5

КПД=43%

Частота вращения: 875 об/мин

Потребляемая мощность: Nп=68,1 кВт

Уровень звуковой мощности: Lw=113 дБ




Заключение



В основе курсового проекта представлена система кондиционирования воздуха ткацкого цеха в г. Кутаиси с расчетными параметрами внутреннего и наружного воздуха.

В начале расчета были определены теплопоступления, теплопотери и теплоизбытки для тёплого и холодного периода года. По тепловым избыткам был найден требуемый воздухообмен, который составил в теплый период года 424167 м3/ч, а в холодный период года 394718 м3/ч. Расход воздуха в холодный период года меньше, чем теплый период года. Следовательно, в холодный период года кондиционеры должны работать с несколько уменьшенной производительностью. В холодный период к наружному воздуху подмешивается рециркуляционный воздух. Следовательно, процесс обработки воздуха в камере орошения пойдет по h = const (точка C характеризует состояние смеси наружного и внутреннего воздуха перед камерой орошения). Причем содержание наружного воздуха в смеси с рециркуляционным составляет 17 %. Количество наружного воздуха, приходящегося на одного рабочего составляет 4194 м3/ч. Кратность воздухообмена – 6 об/ч.

Таким образом, нормы СНиП выполняются. 

Полная производительность кондиционера составила 466584 м3/ч. Было выбрано 5 кондиционеров КЦКП-100 с производительностью 100000 м3/ч. Выбрано следующее оборудование кондиционера: секция приемных клапанов, промежуточная секция, секция воздухонагревателя марки 2хВНВ 243.1-170-175-с-d;d-l-e, секция рециркуляции, камера орошения марки К150-125-250, вентиляторная секция (вентилятор марки ВР 80-75-16 схема 5), блок шумоглушения. Также был подобран рулонный фильтр марки Ф12РУ1А. 

В ходе расчета камеры орошения определили расход холодной воды, который составил 81846 кг/ч.

Далее был произведен аэродинамический расчет приточных и вытяжных воздуховодов. Который состоит в том, чтобы подобрать размеры воздуховодов исходя из допустимых скоростей движения воздуха по ним, и определить полное давление в воздуховоде.

1