Кондиционирование прядильного цеха

Содержание



Исходные данные

1.Расчет теплопоступлений

1.1 теплопоступления от станков

1.2 теплопоступления от людей

1.3 теплопоступления от солнечной радиации

1.4 теплопоступления от искусственного освещения

1.5 суммарные тепловыделения

2. Расчет тепло потерь

3. Построение процессов кондиционирования воздуха на h-d диаграмме

4. Определение требуемого воздухообмена

5. Выбор кондиционера

6. Расчет камер орошения

7. Аэродинамический расчет приточных воздуховодов

8. Расчет приточного вентилятора

Библиографический список




Исходные данные



1. город: Шуя

2. цех: прядильный

3. прядильные машины: ПМ-200

4. количество машин: 120 шт.

5. установленная мощность: Nуст=30 кВт

6. коэффициент спроса: Кспр=0,9

7. освещенность: 500 люкс

8. параметры наружного воздуха: Б

9. количество рабочих:

на 4 машины- 1 прядильщица

на 4 прядильщицы- 1 помощник мастера

на 4 помощника мастера- 1 мастер

10. окна в деревянных переплетах с двойным остеклением

ширина 3м

высота 2,5м

11. высота помещения h=6,0 м




1.РАСЧЕТ ТЕПЛОПОСТУПЛЕНИЙ



1.1 Теплопоступления от станков



Определяются по формуле:



, (1.1)



где - установленная мощность электродвигателя.кВт (по заданию)

- коэффициент спроса, характеризующий отношение мощности, фактически потребляемой оборудованием, к установленной мощности эл. двигателей;) (по заданию)

- коэффициент выделения тепла в помещение,  [1]

 n – количество оборудования

 кДж/ч 



1.2 Теплопоступления от людей



В зале работает 11 мужчин и 37 женщин

 [1] (1.2)

- количество людей, чел.

800 кДж/ч – теплопоступления от 1 работающего мужчины. [1]

 кДж/ч

0,85- коэффициент, учитывающий затраты энергии для женщин. [1]






1.3 Теплопоступления от солнечной радиации для теплого периода года



, (1) (1.3)



где- поверхность остекления,  

- величина солнечной радиации через остекление, 

Окна в здании ориентированы на север и юг.

;  табл.9 [1]

- коэффициент, зависящий от характера остекления, для двойного остекления в одной раме . [1]







гдеи - габаритные размеры окна (исходные данные), 

- количество окон, шт.

0,9- коэффициент, учитывающий наличие рам.

0,8- коэффициент, учитывающий загрязнение окон.

 



1.4 Теплопоступления от искусственного освещения



Теплопоступления от искусственного освещения составляют 10% теплопоступлений от станков.[ рекомендации ВНИИОТ г.Иваново]

 



1.5 Суммарные теплопоступления 



для теплого периода года:





для холодного периода года:



 






2. Расчет тепловых потерь



Тепловые потери через стены рассчитываем по формуле



Qст = кст · Fост · (tв – tн) · n, (2.1)



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 = 25,1оС – для теплого периода,

tн = - 30 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



Qо = ко · Fо · (tв – tн) · n, (2.2)



ко – коэффициент теплопередачи окна, ко = 9,2 кДж / (ч · м2 · К);

Fо - площадь поверхности окон;

tв – температура внутреннего воздуха, tв = 25 оС;

tн – температура наружного воздуха, 

tн = 25,1 оС – для теплого периода,

tн = - 30 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.

Результаты вычислений заносим в таблицу 2.1 

Расчет тепловых потерь



Таблица 2.1





НС – наружная стена, ДО – двойное остекление.

Общие тепловые потери в теплый период года

Q = -848,6 кДж/ч.

Общие тепловые потери в холодный период года

Q = 466735,5 кДж/ч.




3. Расчет тепловых избытков



Тепловые избытки рассчитываются по формуле:



Qизб = Qпост - Qпот, (3.1)



Тепловые избытки в теплый период года:

Qизб = 12925655–(- 848,6) = 12929503,6 кДж/ч.

Тепловые избытки в холодный период года

Qизб = 12858800 – 466735,5 = 12392064,5 кДж/ч.



ПОСТРОЕИЕ ПРОЦЕССОВ КОНДИЦИОНИРОВНИЯ ВОЗДУХА НА h-d ДИАГРАММЕ,



Теплый период года:









h, 

влагосодержание,

d

г/(кг.сух.воздуха)

Н

25,1

57

54,5

11,6

О

16

95

44,1

11.1

П

17

90

45,1

11.1

В

25

55

53,5

11.1





Холодный период года:









h

влагосодержание,

d

г/(кг.сух.воздуха)

Н

-30

-

-29,8

0,2

О

160

95

441

11.1

П

17

90

45,1

11.1

В

25

55

53,5

11.1

С

19

70

44

9,9






4. Определение требуемого воздухообмена в теплый и холодный период года



4.1 Определение воздухообмена в теплый период года



Массовый расход воздуха рассчитывается по формуле:



 (4.1.1)



где  - избытки тепла в теплый период года, ;

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



Объемный расход воздуха рассчитывается по формуле:



 (4.1.2)



где  - плотность воздуха,  = 1,21 кг/м3.



Кратность воздухообмена рассчитывается по формуле:



 (4.1.3)



где Vп - объем помещения, Vп = 28954,3 м3.



Расход холода воздуха рассчитывается по формуле:



Qхол = Gт · (hн – hо),



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

Qхол = 153926,6 · (54,5 – 44,1) = 1600836,64кДж/ч.



4.2 Определение воздухообмена в холодный период года



Массовый расход воздуха рассчитывается по формуле:







где  - избытки тепла в холодный период года, 



Объемный расход воздуха рассчитывается по формуле:









Lт = 1272088,1 м3/ч, Lх = 1219211,4 м3/ч.

Lх < Lт, 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, причем 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:









Таким образом, нормы СНиП 2.04.05-91*, согласно которым минимальный расход наружного воздуха на одного человека для систем рециркуляции должен быть 120 м3/ч и составлять 10% от общего воздухообмена, выполняются.




5. Выбор кондиционера



Полная производительность кондиционера рассчитывается по формуле:



Lп = кзап · Lт,



где кзап – коэффициент запаса, кзап = 1,1.

Lп = 1,1 · 1272088,1 = 1399296,9 м3/ч.

Согласно полученным данным выбрано 6 кондиционеров КТ-250 с производительностью Lп = 250 тыс. м3/ч. 

Выбрано следующее оборудование кондиционера КТ-250 (секции):

1.Секция приемных утепленных клапанов – 25.3212.0, сопротивлением R = 20,0 Па/м, длиной l = 0,253 м, 1 шт.

2. Переходная секция – 25.7221.2, R = 20,0 Па/м, l = 1,083 м, 3 шт.

3. Воздухонагреватель – 25.1130.0, R = 56 Па, l = 0,503 м , 2 шт.

4. Секция рециркуляции – 25.7001.0, R = 20,0 Па/м, l = 1,122 м, 2 шт.

5. Камера орошения 25.0011.0, R = 123 Па , l = 2,425 м.

6. Опора под кондиционер – 00.7420.0.

7. Фильтр рулонный – Ф12РУ1А, пропускной способностью 120000 м3/ч, площадью поперечного сечения 12 м2, эффективностью 80-85 %, 16 шт.

Полная длина кондиционера составила:

l = 0,253 + 3 · 1,083 +2·0,503 +2·1,122 + 2,425 = 9,177 м.

Потери давления в кондиционере составили:

Hкон=Rl=0,253·20,0+3·1,083·20,0+2·56+2·20,0·1,122+123=350 Па.

Схему кондиционера с условными обозначениями см. на чертеже.




6.РАСЧЕТ КАМЕР ОРОШЕНИЯ 



Выбираем двухрядную камеру орошения ОКФ-3 для кондиционера КТЦЗ-250.

На h-d – диаграмме через точки с координатами заданных начальных и конечных параметров воздуха проводим луч процесса до пересечения с кривой 

 = 100 %,определяем координаты точки пересечения. Точка пересечения соответствует состоянию части воздушного потока с параметрами ,.

=43,5 кДж/кг; =15,3 оС;

Вычисляем коэффициент адиабатной эффективности Еа, определяется по формуле:



 



где hв.н – начальная энтальпия воздуха, hв.н = 53,5 кДж/кг;

hв.к – конечная энтальпия воздуха, hв.к = 44,1кДж/кг;

h – энтальпия процесса, h= 43,5 кДж/кг.



Находим коэффициент орошения µ и коэффициент энтальпийной эффективности Еп для принятого типоразмера и исполнения камеры орошения (по графику 2.3 приложению1) [ 2 ].

µ=2,17; Еп=0,64

Вычисляем относительный перепад температур воздуха Ө по формуле:



µ;

где Св – удельная теплоемкость воды, Св =4,19 кДж(кг оС);

b – коэффициент аппроксимации, b=0,33 кг оС/ кДж



;



Находим начальную температуру воды  по формуле;



=



= оС;

Находим начальную температуру воды  по формуле;



=



= оС;

Определяем расход разбрызгиваемой воды Gж ;



Gж=;



Gж= кг/ч;

Находим потери давления в камере орошения по воде ∆Р (по графику 3.1 приложения1) [ 2 ].

Gж=506079 кг/ч; ∆Р=72кПа

Выбор технологической схемы обработки воздуха в кондиционере

Так как процесс на h-d диаграмме идет не по линии h = const, то процесс кондиционирования будет политропным.






7. АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРЯМОТОЧНЫХ ВОЗДУХОВОДОВ



Воздух подается в зал по 12 прямоточным воздуховодам.

Количество воздуха, проходящего через 1 воздуховод:



 



2. Начальное сечение вздуховода:



 



где - начальная скорость в воздуховоде  м/с 



По полученному значению выбран стандартный воздуховод с площадью поперечного сечения 2,7 м2, высотой h = 2,0 м, шириной a = 1,6 м.

Расход воздуха через каждую щель в воздуховоде определится по формуле:







где nщ – количество щелей в воздуховоде, nщ = 22.



Площадь поперечного сечения щели определится по формуле








где vвых – скорость выхода воздуха из щели, vвых = 7 м/c.

 м2

Пусть ширина щели в воздуховоде будет а = 1,4 м, тогда ее длина будет равна:







Эквивалентный диаметр корня приточного воздуховода определяется по формуле:









Эквивалентный диаметр щели определяется по формуле:









3. Полное давление в начале воздуховода;



 

где - динамическое давление в начале воздуховода, 

- статическое давление в воздуховоде, 

 - потери давления на трение, 



4.   





7. По эквивалентному диаметру и скорости в начале воздуховода определяем потери давления на трение в начале на 1 погонный метр:

 

8. При нахождение  и  должно соблюдаться условие, что обе части равенства:







отличались друг от друга не более чем на 5%

где - длина воздуховода, 

Примем размеры воздуховода в конце 1,6*0,14 м



Площадь воздуховода в конце  

скорость воздуха: м/с

Динамическое давление в конце воздуховода:








Потери давления в конце воздуховода:

 





 



Погрешность 

Погрешность 2,8%5% . Условие выполняется

Полное давление в начале воздуховода:



; 






8.РАСЧЕТ ПРИТОЧНОГО ВЕТИЛЯТОРА



1. Объем воздуха, подаваемый от кондиционера к магистральному воздуховоду:



 



где - полная производительность кондиционеров 

2. Зададимся скоростью воздуха  

Площадь воздуховода: 

Размеры канала: a*b=2*2 м



3. Определим потери давления на трение: 







где- длина воздуховода, 2м

- потери давления на трение на 1 пог. метр (2)

4. Потери давления в местных сопротивлениях



 



где - коэффициенты местных сопротивлений 



- динамическое давление в воздуховоде





.



5. Полое давление в которое должен развивать вентилятор:



Па

Па



- коэффициент запаса 1,1

Выбираем вентилятор – Ц4-100 N 20/2.