Наиболее неэкономичной является прямоточная СКВ. Поэтому оценку тепловой эффективности остальных двух схем проводят относительно нее

Экономия холода в СКВ по полной схеме относительно прямоточной СКВ ∆ Q , кВт, составит:

∆ Q = .

Экономия тепла в СКВ с рециркуляцией относительно прямоточной СКВ ∆ Q , кВт, составит:

∆ Q = ·

Расход тепла для воздухоподогревателей СКВ с рециркуляцией и прямоточной СКВ одинаковы, в СКВ по полной схеме воздухоподогреватель не задействован. Поэтому экономия тепла в СКВ по полной схеме относительно остальных двух составит Q , кВт.

3.6.Расчет процессов кондиционирования в СКВ с рециркуляцией для холодного периода года

Для холодного периода используют кондиционер, рассчитанный и выбранный для теплого периода, приспосабливая его к режимам хо­лодного периода. Из [3] известно, что байпас в холодное время го­да использовать нецелесообразно, так как практически невозможно осуществить процесс регулирования температуры и относительной влажности в кондиционируемом помещении. Поэтому расчет следует начинать с СКВ с рециркуляцией.

Процессы, происходящие в СКВ по данной схеме, представлены на рис. 3.5.

	i, кДж/кг

Рис. 3.5. Процессы кондиционирования в СКВ с рециркуляцией для холодного периода года

Построения на ί,d – диаграмме и расчет процессов кондиционирования производят в приведенной ниже последовательности.

1)На ί,d - диаграмму наносят точки В­_Х и Н_Х, соответствующие параметрам воздуха внутри помещения и наружного воздуха в холодный и переходный

периоды года.

2) Разность между влагосодержанием воздуха в рабочей зоне d и влагосодержанием подавемого в рабочую зону d _П, г/кг,составит:

∆ d = d _П - d = ,

где L ₀ ─ производительность кондиционера по воздуху, рассчитанная в

теплый период, м³/ч, W _П ─ влаговыделения в помещении, кг/ч.

3) Через точку В_Х проводят луч с угловым коэффициентом ε и определяют влагосодержание d _П = d - ∆ d, пересечение линии d _П и луча ε дает точку П.

4) Из точки П опускают перпендикуляр до φ = 95%, пересечение их дает точку О.

5) Определяют положение точки С, характеризующей параметры воздуха после смешения воздуха, подогретого на первом воздухоподогревателе, и рециркуляционного воздуха. Для этого соединяют точку Н_Х и точку В_Х. Рассчитывают энтальпию воздуха ί _{С '} , кДж/кг, после смешения наружного и рециркуляционного воздуха в предположении, что смешение их происходит без предварительного нагрева наружного воздуха в воздухоподогревателе первого нагрева:

ί _{С '} = .

Восстанавливая перпендикуляр из точки С ' до пересечения с линией, соответствующей ί_О получают точку С.

6) Проводят луч через точки В_Х и С до пересечения с перпендикуляром, восстановленные из точки Н_Х. Пересечение их дает точку К, характеризующую параметры воздуха после подогревателя первого нагрева.

7) Тепловая нагрузка воздухоподогревателя первого нагрева , кДж/кг, равна:

,

или , кВт.

8) Тепловая нагрузка воздухоподогревателя второго нагрева , кДж/кг, равна:

,

или , кВт.

3.7. Расчет процессов кондиционирования в прямоточной СКВ для холодного периода года

Процессы кондиционирования в прямоточной СКВ представлены на рис.3.6. Построение на i,d -диаграмме и расчет производятся в по­следовательности, соответствующей пункту 3.6с некоторыми изме­нениями.

а)Исключается операция 5.

6) Проводят перпендикуляр из точки В_х до пересечения с лини­ей i _О,

пересечение дает точку КП.

7) Определяют теплопроизводительность воздухоподогревателя первого нагрева , кДж/ч:

,

или , кВт.

	i, кДж/кг

		d, г/кг

Рис.3.6.Процессы в прямоточной СКВ для холодного периода года

3.8 Определение экономии тепла различных схем СКВ в холодный период года.

Экономия тепла в СКВ с рециркуляцией по сравнению с прямоточной СКВ ΔQ _КР¹, %, составит:

3.9. Выбор схемы СКВ и центрального кондиционера

По результатам графоаналитических расчетов выбирают наиболее энергетически экономичную схему СКВ. Затем выбирают центральный кондиционер по Прилож.3. В [1] предписано выбирать не менее двух кондиционеров с тем, чтобы каждый из них обеспечивал нагрузку не менее L ₀/2,

м /ч. Можно использовать один кондиционер, но при этом ставится резервный вентилятор производительностью не менее L ₀/2, м³/ч.

Таким образом, на каждый кондиционер ложится расход воздуха L _К= = L ₀/ n _K, м³/ч, где n _K – число кондиционеров. Рассматривают возможное место установки кондиционеров и холодильного оборудования.

3.10. Выбор и поверочные расчеты рабочих секций кондиционера типа КТЦ

Выбор фильтра производят в соответствии с маркой кондицио­нера в прилож.4.

Выбор и расчет воздухоподогревателей первого и второго на­грева производят по описанной ниже методике. По прилож. 5 выбира­ют воздухоподогреватель, соответствующий конкретной марке кондиционера (например, КТЦ3 – 160). Находят параметры воздухоподогревателя: живое сечение для прохода воздуха f _В, м², и из прилож.7 живое сечение для хода воды базового теплообменника f _Т, м².

Определяют массовую скорость воздуха υ ρ, кг/(м² × с):

υ ρ = L _K × ρ_B/ f _B.

Находят расход воды через воздухоподогреватель G _T, кг/с:

G _Т = Q _К / (c _Т ×(t _Г – t _О )),

где Q _K – тепловая нагрузка на воздухоподогреватель, кВт;

с _Т – удельная теплоемкость воды, кДж / (кг × К);

t _Г – температура воды в сетях теплоснабжения, ° С;

t _О – обратная температура воды в сетях теплоснабжения, t_О = 70 ° С.

Определяют скорость движения воды в трубках воздухоподогревателя. В [3] рекомендуют обвязку водяными трубопроводами базовых теплообменников (их, как правило, больше одного) делать таким об­разом, чтобы скорость протекания воды в трубках каждого теплооб­менника была в пределах 0,15…0,3 м/с. Базовые теплообменники могут присоединяться по воде либо все последовательно, либо все парал­лельно, либо часть последовательно, а часть параллельно.

Скорость движения воды в трубках воздухоподогревателя W _Т, м/с,
равна

W _T = G _T / (ρ_T × ),

где – суммарное живое сечение трубок для воды, м², минимальное при последовательном присоединении = f _T, максимальное при па­раллельном присоединении

= f _T × n _T,

где n _T – число базовых теплооб­менников;

ρ_T – плотность теплоносителя, т/м³.

Определяют коэффициент теплопередачи К, Вт/(м²× К):

К = В× (υ ρ) ⁿ×

Коэффициенты В, n, P выбирают по Прилож.6.

Определяют среднюю температуру теплоносителя в воздухоподогревателе t _CР.Т,° C:

t _CР.Т = (t _Г + t ₀) /2.

Определяют среднюю температуру воздуха в воздухоподогревателе

t _CР.В = (t _K – t _KН) / 2,

где t _K –температура воздуха после воздухоподогревателя, ° С;

t _KН –температура воздуха до воздухоподогревателя, ° С.

Определяют необходимую (расчётную) площадь поверхности теплообмена F _Р1, м²:

F _Р1 = Q _К 10^–3/(K× (t _CР.T – t _СР.B)).

По полученному значению F _Р1 в прилож.5 подбирают ближай­ший по площади воздухоподогреватель. Находят параметры воздухоподогревателя:

F _К, м² – площадь поверхности теплообмена, м²; f _B, м² – живое сечение по воздуху; по прилож.7 – f _T, м² – живое сечение по теплоносителю.

В соответствии с вышеизложенной методикой повторяют тепловой поверочный расчёт воздухоподогревателя. В результате получают новую величину расчётной площади поверхности теплообмена F _Р2, м².

Производят сравнение поверхностей теплообмена, полученной расчётом (F _p) и у выбранного воздухоподогревателя (F _K)- по формуле:

Δ F = 100 (F _K – F _Р2) / F _K.

Запас поверхности теплообмена должен лежать в пределах

15% > Δ F > 0.

Используя изложенную методику, выбирают воздухоподогреватели как первого, так и второго нагрева и проводят их поверочные теп­ловые расчеты. Воздухоподогреватель второго нагрева рассчитывается на тёплый период года. Нужно учитывать, что в тёплый период года в соответствии с графиком отпуска тепла потребителям в системе отопления и горячего водоснабжения температура t _Г значительно снижается. Для каждого воздухоподогревателя определяют гидравлическое сопротивление Н _К, Па, со стороны воздуха из графика в прилож.8.

По прилож. 9 выбирают камеру орошения, соответствующую рас­ходу воздуха через кондиционер L _K, м³/ч. Находят характерные параметры для данной камеры орошения: n – количество форсунок, шт.; F _ОК – площадь поперечного сечения камеры, м²; (υ ρ) _ОК – номинальную массовую скорость в поперечном сечении, кг/(м²×с); Н _ОК – гидравлическое сопротивление камеры, Па.

Поверочный расчёт оросительной камеры для тёплого периода года производят в приведенной ниже последовательности.

Определяют действительную массовую скорость воздуха в камере

орошения υ ρ, кг/(м²×с):

υ ρ = L _OK × ρ_В / (3600 F _OK).

Задаются давлением воды перед форсунками Р _Ф, кПа (давление в [6] рекомендуют выбирать в пределах 100…250 кПа). Выбирают диаметр сопла форсунки d ₀ (по [2] ряд d ₀ = 3; 3,5;4; 4,5; 5;5,5; 6 мм), при этом во избежание засорения форсунок рекомендуют выбирать d ₀ в преде­лах 4,5…5,5 мм. Из расчётов процессов кондиционирования в тёплое время года находят относительную влажность воздуха перед оро­сительной камерой φ₁,% (принимают обозначение, принятое в [6] для графиков φ₁= f (φ₁, Р _Ф)). С полученными параметрами обращаются к графикам прилож.10 и находят действительную максимальную относи­тельную влажность за оросительной камерой φ₂,%, которую может обеспечить данная оросительная камера.

Рассчитывают производительность одной форсунки q _Ф,кг/с:

q _Ф = 1,18 10^–3× P ₀^0,48× d ^1,38.

Общий расход воды W _OK находят по формуле

W _OK = q _Ф × n / k,

где k – коэффициент запаса, учитывающий засорение форсунок

(k = 1,1…1,2 [2]).

Рассчитывают коэффициент орошения В, кг/кг:

B = 3600 × W / L _ОК × ρ_В

Из графика в прилож.11 находят коэффициент эффективности камеры орошения Е ₁.

Рассчитывают реальную энтальпию насыщенного воздуха за оросительной камерой i _ВН, кДж/кг:

i _ВН = i ^Т _Н – (i ^Т _Н – i _О) / E ₁

где i ₀ – энтальпия воздуха за оросительной камерой из расчётов процессов на i,d – диаграмме, кДж/кг.

Обращаются к i,d – диаграмме и в точке пересечения i _ВН и φ = 100% находят начальную температуру воды t _BН, ° C. ×

Конечная температура воды в оросительной камере t _BK,° C, равна

t _ВК = t _ВН + Q _ОК/(W _ОК × c _Т),

где с _Т – удельная теплоемкость воды (теплоносителя), с _Т = 4,19 кДж/(кг× К).

Далее делают расчет оросительной камеры для холодного перио­да года. Характеристики камеры орошения остаются такими же. По графику в прилож.12 находят коэффициент эффективности камеры оро­шения для зимнего режима работы Е _А.

Определяют температуру воздуха по мокрому термометру на вхо­де в оросительную камеру

t _M = (t ₁ – (t ₁ – t ₂)) / Е _А, ° C,

где t ₁, t ₂ – температура воздуха, соответственно, перед оросительной камерой и за ней, ° С.

По величине t _M,° С, судят об установившейся температуре воды в оросительной камере t _О, которая подвергается многократной рецир­куляции. Эти температуры приблизительно равны.

3.11. Автоматическое регулирование центральных кондиционеров

типа КТЦ

Наиболее распространенный метод регулирования СКВ – это поддержание на расчетном уровне "точки росы" [2, 9]. Схема регулирова­ния представлена на рис. 3.7.

В холодный период года за оросительной камерой с помощью пропорционального регулятора 1–2 поддерживается постоянная температура, датчик 3–3, настроенный на температуру , воздействует на исполнительный механизм 1–4 регулирующего органа на обратном трубопроводе теплоносителя к воздухоподогревателю К1 первого подогрева. Оросительная камера обеспечивает адиабатное увлажнение наружного воздуха до 90…95%. По мере повышения энтальпии наружного воздуха уменьшается его подогрев, и при равенстве энтальпии наружного воздуха и расчетной энтальпии, при которой происходит процесс адиабатического увлажнения i _О, воздухоподогреватель первого нагрева отключается регулятором 1–2 совсем. В переходный период года (t _Н =10° С) калорифер К1 отключен и через промежуточное реле температура за оросительной камерой может регулироваться за счет уменьшения потока рециркуляционного воздуха и увеличения потока наружного воздуха.

Температура внутреннего воздуха регулируется двухпозиционным регулятором 3–4. Датчик температуры 3–3, установленный в помещении и настроенный на поддержание температуры , воздействует через запретно – разрешающее устройство (ЗРУ) на воздухоподогреватель К2 второго подогрева, изменяя положение регулирующего органа с помощью сервопривода 3–7.

ЗРУ включается в цепь для переключения регулирования по температуре внутри помещения на регулирование по относительной влажности j_В. Такое переключение должно быть произведено в тот момент, когда в помещении относительная влажность приближается к 60%. К этому моменту за оросительной камерой температура повысится до (характерной для переходного периода), что повлечет за собой переключение схемы регулирования. Сигнал от датчика 3–5 поступает на двухпозиционный

1-5

TE

1-1

TE

3-5

		теплоноситель
	теплоноситель

TC TC TC MC TC

1-2 3-6 3-4 3-2 2-2

Рис.3.7. Функциональная схема регулирования СКВ

регулятор 3–6 и затем на ЗРУ, которое производит переключение датчика температуры внутри помещения 3–3 на датчик относительной влажности. Регулирование как температуры, так и относительной влажности внутри помещения производят пропорциональные регуляторы 3–4, 3–2.

В теплое время года внутри помещения с помощью пропорционального регулятора 3–2 поддерживается постоянная относительная влажность при изменяющихся значениях температуры в пределах, допускаемых СН 245 – 71. Датчик влажности 3–1, как и в холодное время года, через промежуточное реле РП2 и ЗРУ воздействует на подогреватель второй ступени. При использовании байпасной линии сигнал от ЗРУ передается на сервопривод 3–8, управляющий воздушным клапаном на байпасной линии. При увеличении относительной влажности выше 60% включается второй подогреватель, и температура достигает такого значения, при котором относительная влажность становится меньше 60% и соответствует определенной энтальпии наружного воздуха. Чем выше ί , тем выше .

Летний режим, при котором необходимо использование охлажденной воды, наступает при достижении температуры внутри помещения , в этот момент срабатывает датчик температуры 2–1, настроенный на . Регулятор температуры 2–2 воздействует на сервопривод 2–3, изменяя расход охлажденной воды в камеру орошения. В помещении стабилизируется сразу два параметра: температура и относительная влажность воздуха. На разные регулирующие органы воздействуют сразу два регулятора (2–2, 3–2), что позволяет поддерживать относительную влажность воздуха с точностью ±5% и расходовать минимум холода.

Существуют более современные схемы регулирования СКВ, которые хорошо описаны в [9]. Имеются в виду каскадное управление СКВ, управление СКВ с использованием регулятора переменной структуры (их следует рассматривать как существенно нелинейные структуры), управление СКВ с помощью микропроцессоров. Перечисленные схемы регулирования широко используются за рубежом.

4. ПРИМЕР РАСЧЕТА СКВ

Задание: рассчитать систему кондиционирования зала дворца спорта для теплого и холодного периодов года. Дворец распо­ложен в г. Владимире. Тепловлажностное отношение в помещении за­ла для теплого периода = =10400 кДж/кг, для холодного периода =10000 кДж/кг. В зале помещается 15000 человек, при этом выделяе­тся влаги

W _П = 600 кг/ч. В целях экономии тепла и холода необходимо предусмотреть возможность использования частичной рециркуляции воздуха из помещения и обводной линии относительно камеры ороше­ния. Провести графоаналитические расчеты процессов кондициониро­вания, выбрать центральный кондиционер, произвести поверочные те­пловые и гидравлические расчеты элементов выбранного кондиционера и разработать схему автоматизации кондиционера.

Выбор оптимальных метеорологических условий в зале прово­дят в соответствии с прилож.1. Дворец спорта классифицируют как общественное сооружение.

В холодный и переходный периоды года температура воздуха в зале = 20 ° C, относительная влажность = 45%, скорость движения воздуха в помещении = 0,25 м/с.

Для теплого периода года выбирают параметры = 22°C, =50%, скорость движения воздуха такая же, как и в холодный период.

Расчетные параметры наружного воздуха выбирают в табли­цах, приведенных в [1,2,3]. При проектировании систем кондициони­рования в соответствии с [1] принимают расчетные параметры Б для теплого и холодного периодов года. Для г. Владимира расчетные па­раметры следующие: расчетная географическая широта – 56°с.ш., расче­тное барометрическое давление – 745 мм.рт.ст.

Параметры для холодного периода года:

= – 27 °C, = – 26,8 кДж/кг; амплитуда суточных колебаний температуры = 10,7 °С; расчетная скорость ветра =2,9 м/с.

Параметры для теплого периода года:

= 27,6 °C; =52,7 кДж/кг; = 10,7 °C; = 4,5 м/с.

В СКВ для теплого периода года предусматривается использова­ние частичной рециркуляции воздуха из помещения и обводного кана­ла вокруг оросительной камеры (байпаса).

В соответствии с методикой, изложенной в п. 3.2, производят графоаналитические расчеты. На рис.4.1 показаны процессы кондици­онирования в теплый период года. Сплошной линией нанесены процессы кондиционирования в СКВ с использованием рециркуляции и байпа­са, пунктирной – в прямоточной СКВ.

Количество избыточного тепла, выделяющегося в зале дворца спорта в теплый период, Q _П, кДж/ч, равно

Q _П = × W _П = 10400×600 = 6240000.

В результате построений на i,d – диаграмме получают следующие параметры:

точка О – i _O = 23,7 кДж/кг; t _О = 7,9 °C; d _О = 6,3 г/кг;

точка В'– i _B’ = 43,5 кДж/кг; t _B’ = 23,5 °C; d _{B ’} = 8,3 г/кг;

точка П – i _П =36 кДж/кг; t _П = 16,8 °C; d _П = 7,6 г/кг;

точка П '– i _П’ =39,8 кДж/кг; t _П’ =15,5 °C; d _П’ =7,6 г/кг;

точка О – i _{O '}=30 кДж/кг; t _O’ =11,1 °C; d _O' =8,3 г/кг.

Количество воздуха, соответствующего параметрам точки П, ко­торый подается в зал дворца спорта L _О м³ /ч, или G _О кг/ч, сос­тавит:

G _О = Q _П /(i _В – i _П) = 6240000 / (53 – 36)=367059, или

	i,кДж/кг
		d,г/кг

Рис.4.1.Процессы кондиционирования в теплый период года

L _О = G _О/ρ_П = 367059/1,203 = 305119.

Минимальное количество воздуха, подаваемое в помещение дво­рца спорта, находят в прилож.2. Норма воздуха составила 20м³ на 1 человека. Следовательно, количество воздуха, соответствующее па­раметрам воздуха точки Н, L _H, м³/ч, таково: L _Н = 20×12000 = 240000.

Определяют количество воздуха пропускаемого по байпасной линии, L _Б, м³/ч:

L _Б = L _Р – L _ОР,

где L _Р – расход воздуха, возвращаемого из зала в кондиционер, м³/ч;

L _ОР – расход воздуха из зала, подаваемого на вход в кондиционер,м³/ч;

L _Р = L _О – L _H = 305119 – 240000 = 65119 м³/ч;

L _ОР = L _Р / (l + оп'/в'п') =65119/(1 + 28/31) = 34215 м³/ч;

L _Б = 65119 – 34215 = 30904 м³/ч.

Определяют положение точки С на i,d – диаграмме:

i _C = (L _H × ρ_П × i _H + L _OP × ρ_B' × i _B)/(L _H × ρ_H + L _OP × ρ_B') =

= (240000 × 1,157 × 52,7 + 65119 × 1,182 × 49,5) / (240000 × 1,157 + 65119×1,182) = 50,6 кДж/кг.

Параметры точки С: i _С = 50,6 кДж/кг, t _С = 24,1 °С, d _С = 9 г/кг.

Находят на i,d – диаграмме приблизительное значение температу­ры подаваемой в оросительную камеру воды: t_m = 6° С.

Делают вывод: в теплый период года можно обойтись без включения в работу воздухоподогревателей первого и второго подогрева, используя вместо них байпасную линию. При этом расчетное теплопотребление оросительной камеры Q _OK, кДж/кг, составит

Q _OK = (L _H + L _O) × ρ_C × (i _C – i _O) = (240000 + 34215) × 1,1 × (50,6 – 23,7) =

= 8 645 121, или Q _OK = 2401 кВт.

Очевидно, что использование байпаса при более низких и, соответственно, больших потребует еще более низких t_m, а это увеличит мощность холодильной установки, что невыгодно.

Поэтому рассматривают случай, когда байпасная линия отключе­на и требуется подогрев воздуха после оросительной камеры. Тогда на рис.4.1 процессы изображаются пунктирными линиями. Отсюда по­лучают следующие параметры:

точки О – i _О’ = 30 кДж/кг, t _{O '} = 11,1 °С, d _{O ‘} = 7,6 г/кг, t_{m '} = 7° С.

Расчетная теплопроизводительность оросительной камеры с бай­пасом , кДж/ч, равна

= (L _H + L _P)×ρ_C ×(i _C – i _O’) = (240000 + 65119)×1,172×(50,6 – 30) =

= 7 336 548 или = 2046 кВт.

Расчетная теплопроизводительность воздухоподогревателя вто­рого подогрева , кДж/ч, равна

= L _О ×(i _{П ’} – i _{O '}) × ρ_B = 305119×(39,8 – 30) × 1,22 = 3 648 002,

или = 1013 кВт.

Исходя из предполагаемой температуры охлажденной воды в оросительной камере, предпочтительно выбрать схему кондиционирования для теплого периода с использованием рециркуляции, но без байпаса.

Далее проводят расчет экономии тепла при использовании частичной рециркуляции по сравнению с прямоточной СКВ.

Теплопроизводительность оросительной камеры в прямоточной схеме Q _ОКП, кДж/ч, равна

Q _ОКП = L _О ×ρ_B×( – i _О) = 305119×1,22 ×(52,7 – 30) = 8 449 965,

или Q _ОКП =2347 кВт.

Теплопроизводительность воздухоподогревателя второго подог­рева в прямоточной схеме практически та же, что и в схеме с рецир­куляцией.

Таким образом, экономия тепла в оросительной камере состав­ляет

Δ Q _ОК = Q _ОКП – = 2347 – 2046 = 301 кВт.

Переходят к расчету процессов кондиционирования с использо­ванием частичной рециркуляции воздуха из помещения вхолодныйпериод года.

Графоаналитические расчеты производят в соответствии с мето­дикой, изложенной в п.3.6. Используют кондиционер, рассчитанный для теплого периода, поэтому потоки воздуха остаются такими же.

Разность Δ d, г/кг, между влагосодержанием воздуха в помещении зала и влагосодержанием подаваемого в зал воздуха d _П составит

Δ d = d _П – = 1000 W_П / (L _О × ρ_B) =

= 1000 × 600 / 305119 × 1,192 = 1,65.

Влагосодержание подаваемого воздуха d _П, г/кг, равняется

d _П = d _B – Δ d = 6,6 – 1,65 = 4,95.

В [3] не рекомендуется использовать байпасную линию в хо­лодной период в связи с большими трудностями осуществления регу­лирования кондиционера.

Смешение наружного воздуха и рециркуляци­онного производят после нагревания наружного воздуха на воздухоподогревателе первого нагрева с целью избежания образования нале­дей в камере смешения. Поэтому расчет процессов кондиционирования по полной схеме не производят.

Энтальпию точки C′ определяют по формуле (рис 4.2)

i _C′ = (L _H × ρ_H × i _H + L _P × ρ_B × i _B)/(L _H × ρ_H + L _P × ρ_B) =

=(240000×1,375(– 26,8) + 65119×1,192×37)/(240000×1,376 + 65119× 1,192) =

= – 14,6 кДж/кг.

В результате построений на i,d – диаграмме получают следующие параметры для СКВ с рециркуляцией:

i,кДж/кг

d,г/кг

Рис. 4.2. Процессы кондиционирования в холодный период года

точка П – i _П = 21 кДж/кг, t _П = 8,4 °С, d _П = 5г/кг;

точка О – i _O = 17 кДж/кг, t _O = 5 °C, d _П = 5г/кг;

точка С – i _C = i _O = 17 кДж/кг, t _C = 14,2 ° C, d _C = d _C′ = 1 г/кг;

точка К – i _К = 14 кДж/кг, t _K = 13,1 °С, d _K = 0,35 г/кг.

Для прямоточной СКВ получают параметры:

точка КП – i _КП = i _C = i _O =17 кДж/кг, t_КП =16,5 °C

d _КП = d _К = d _П = 0,3 г/кг.

Используя эти параметры, проводят дальнейшие расчеты. Тепловая нагрузка воздухоподогревателя первого нагрева для СКВ с рециркуляцией , кДж/ч, равна,

= L _H ×ρ_H ×(i _K – )= 240000×1,375×(14 – [L1] (–26,8))= 13 464 000, или

= 3740 кВт.

Тепловая нагрузка воздухонагревателя первого нагрева для прямоточной СКВ, , кДж/ч, равна,

= L _О ×ρ_H ×(i _КП – ) = 305119×1,375×(17– (– 26, 8)) = 18 375 791,

или = 5104 кВт.

Экономия тепловой энергии при использовании СКВ с рециркуля­цией , кВт, по сравнению с прямоточной СКВ составит

= – = 5104 – 3740 = 1364,

или 27%от .

Тепловая нагрузка воздухоподогревателя второго нагрева , кДж/ч, равна

= L _О × ρ_H ×(i _П – i _О) = 305119 × 1,257×(21 – 17) = 1 534 138,

или = 426 кВт.

По итогам графоаналитических расчетов выбирают систему кондиционирования.

Для теплого периода года целесообразно использовать СКВ с рециркуляцией, но без байпасной линии, так как использование бай­паса требует увеличения холодопроизводительности холодильной ста­нции в противовес незначительному увеличению расхода тепла на воздухоподогревателе второго подогрева.

Та же схема СКВ может быть использована в холодный период года. Суммарный расход воздуха через кондиционер L ₀ = 305119 м³/ч.

По таблице прилож.3 выбирают марку кондиционера. Ближайший по производительности – кондиционер марки КТЦ3–160 с номинальной производительностью по воздуху 160000 м³ /ч.

Комплектность поставки кондиционера с завода – изготовителя следующая:

- приточная камера;

- секция фильтров;

- секция воздухоподогревателя первого нагрева;

- секция смешения рециркуляционного воздуха с наружным воз­духом;

- камера орошения;

- секция воздухоподогревателя второго подогрева;

- переходная секция к вентилятору;

- переходной воздушный канал и вентиляторная установка.

В пристрое к Дворцу спорта устанавливают два кондиционера суммарной производительностью L _OK = 320000 м³ /ч.

На каждый кондиционер ложится нагрузка

L _K = L ₀/2 = 305119/2 = 152 560 м³/ч.

Далее проводят выбор и поверочные расчеты рабочих секций кондиционера КТЦ3–160 (фильтра, секций первого и второго подогрева, камеры орошения).

По прилож.4 выбирают соответствующий марке кондиционера масляный фильтр, индекс которого 16.200.0.

Характеристики фильтра:

- площадь рабочего сечения прохода воздуха F _Ф = 17,76 м²;

- количество заливаемого масла G _M = 585 кг.

- максимальное сопротивление по воздуху = 100 Н/м².

Поверочный расчет фильтра не производят.

Затем выбирают воздухоподогреватели первого и второго нагре­ва и делают их поверочный расчет.

Из прилож.5 выбирают воздухоподогреватель первого нагрева, соответствующий кондиционеру КТЦ3-160. Параметры для выбранного воздухоподогревателя находят по прилож.7 (живое сечение для прохода воздуха f _B = 7,24 м², живое сечение для хода воды f _T = 0,00152 м² для одного базового теплообменника).

Далее проводят поверочный расчет воздухоподогревателя. Массовая скорость воздуха υ ρ, кг/(м² × с), равна

υ ρ = L _BП × ρ / f _B,

где L _BП – расход воздуха через воздухоподогреватель первого нагрева в холодный период, м³ /ч,

L _BП = L _H/2 = 240000/2 = 120000;

ρ – плотность воздуха при t _СР.B, 1,23 кг/м²;

υ ρ = 120000×1,23/7,24×3600 = 5,66 кг/(м²×с);

Расход воды через воздухоподогреватель G _T, кг/с, составит

G _T = /(С _Т × (t _Г – t _О)),

где t _Г – температура горячей воды в сетях теплоснабжения, t _Г = 150 ° С;

t _О – температура обратной воды в сетях теплоснабжения, t _О = 70 ° С;

С _т – теплоемкость воды, = 4,19 кДж/(кг×К);

– тепловая расчетная нагрузка на воздухоподогре­ватель одного кондиционера, Вт, которая равна

= / 2 = 3740/2 = 1870,

тогда расход воды через воздухоподогреватель G _T кг/с, равен

G _Т = 1870/(4,19 × (150 – 70)) = 5,6.

Находят скорость движения воды в трубках воздухоподогрева­теля W _T, м/с, по формуле

W _T = G _T/(ρ × f '_T) = 5,6/100×0,0122 = 0,23,

где f '_T – суммарное живое сечение трубок для воды при параллельном присоединении всех восьми базовых теплообменников, м², которое составит

f '_T = f _T × 8 = 0,0122.

Коэффициент теплоотдачи К, Вт/(м² × К) определяют по формуле

К = B × (υ ρ) ⁿ × = 17,5 × 5,66 ^0,473 × 0,23 ^0,136 = 3257,

где В, n, ρ – выбирают из Прилож.7.

Средняя температура воздуха теплообменника t _СР.Т,° C, сос­тавит

t _СР.Т = (t _Г + t _О)/2 = (150 + 70)/2 = 110.

Среднюю температуру воздуха в воздухоподогревателе, t _СР.В,° С, находят по формуле

t _СР.В = (t _K + )/2 = (13,1 + (– 27))/2 = – 6,95.

Определяют необходимую площадь поверхности теплообмена F _Р, м²:

F _Р = /(К× (t _СР.Т – t _СР.B)) = 1870 × 10³/32,57(110 – (– 6,95)) = 491.

По полученной необходимой площади поверхности теплообмена подбирают в прилож.5 ближайший по площади воздухоподогреватель для кондиционера КТЦ3–160.

Ближайшей оказалась двухрядная секция с обводным каналом с характеристиками:

F _K = 441,7 м², f _B = 5,76 м².

Секция состоит из базовых теплообменников: 2 однометровых и

4 полутораметровых, с суммарным живым сечением f _T = 0,00305 м². Затем проводят поверочный расчет, соблюдая вышеприведенную последовательность действий:

υ ρ = 120000×1,23/(3600×5,76) = 7,12 кг/(м²×с);

W = 5,6/1000 × 0,00305 × 6 = 0,306 м/с;

К = 15,7×7,12^0,49 × 0,306^0,135 = 15,7 ×2,62× 0,85 = 37,05 Вт/(м² × К);

F _p = 1870 × 10³/37,05 × 116,95 = 431,6 м².

Площадь поверхности выбранного воздухоподогревателя превышает расчетную на величину

Δ F = (F _K – F _Р)/ F _K = (441,7 – 431,6)/441,7 = 0,023.

Получился запас поверхности нагрева δ,%,

δ = Δ F × 100 = 0,023 × 100 = 2,3.

Полученное значение 6 удовлетворяет условию 15 < δ > 0, поэтому можно считать воздухоподогреватель выбранным.

Гидравлическое сопротивление H _K.1 воздухоподогревателя со сто­роны воздуха определяют из графика прилож.8:

Н _К.1 = 75 Па.

Таким же образом проводят выбор и поверочный расчет возду­хоподогревателя второго нагрева.

Из прилож.5 выбирают воздухоподогреватель с обводным кана­лом однорядный, соответствующий кондиционеру КТЦ3–160. При этом

f _B = 5,76 м², f _T = 0,00152 м², F _K = 226,6 м².

Порядок поверочного расчета тот же, что для расчета воздухо­подогревателя первого нагрева:

υ ρ = L_О × ρ_B/ f _B = 152560 × 1,2/5,76 × 3600 = 8,83 кг/(м² × с);

G _T = /(C _T × (t _T – t _О)) = 506,5/(4,19 × (150 – 70)) = 1,5 кг/с;

W _T = G _T/(ρ _T × f '_T) = 1,5/1000 × 0,0122 = 0,123 м/с;

f '_T= f _T × 8 = 0,00152 × 8 = 0,0122 м²;

К = 17,5 × 8,83^0,473×0,123^0,136 =17,5 × 2,8 × 0,75 = 36,05 Bт/(м² × K);

t _СР.В = (t _П′ – t _О′)/2 = (15,3 – 11,1)/2 = 2,1 ° C;

t _СР.Т = (t _Г + t ₀)/2 = (85 + 70)/2 = 77,5 ° C;

F p = /(K × Δ t _СР) = 506,5 × 10³ /36,85 × 77,5 = 177,35 м²;

Н _КГ = 140 кПа.

= 0,21

δ = 0,21 × 100 = 21 %.

Запас поверхностей нагрева 21%. Это превышает рекомендован­ные 15%, но больше выбора в прилож.5 нет, поэтому приходится ос­тановиться на последнем выбранном воздухоподогревателе.

Затем приступают к выбору и расчету камеры орошения. В прилож.9 выбирают камеру орошения, соответствующую кондиционеру КТЦ3–160.

Камера имеет следующие характеристики:

количество форсунок n = 624 или при более плотной компоновке

n = 832 шт.;

площадь поперечного сечения F _OK = 17,05 м²;

номинальная массовая скорость в поперечном сечении (υ ρ)_ОК =

=3,19 кг/(м² × с);

сопротивление камеры Н ₀ = 123 Па.

Расчет оросительной камеры в летнем режиме работы производят в описанной ниже последовательности.

Определяют действительную массовую скорость воздуха в каме­ре орошения υ ρ, кг/(м × с):

υ ρ = L _О.1 × ρ /(3600 × F _OK) = 152560×1,225/36000×17,05 = 3,04.

Задаются давлением перед форсункой Р _Ф = 200 кПа, затем нахо­дят из i,d – диаграммы (см. рис.4.1) φ_С = 48 %. Выбирают диаметр форсунки d ₀ = 4,5 мм. С полученными данными обращаются к графику в прилож.10 и находят, что

φ_О′ =95%.

Рассчитывают производительность форсунки g _Ф, кг/с,

g _Ф = 1,18 × 10^–3 × Р _Ф^0,48 × d ₀ ^0,38 = 1,18×10^–3 ×200^0,48 ×4,5 =

=1,18 × 10^–3 × 12,72 × 7,97 = 0,12.

Общий расход воды W _OK, кг/с, равняется

W _OK = g _Ф × n/к = 0,12 × 832/1,1 = 99,5.