5. Подбор основного оборудования кондиционера:

Кондиционер выбирается по его полной производительности:

L=19500 м³/ч

Принимаю кондиционер КТЦ3-20 L=20000 м³/ч

Кондиционер комплектуется из отдельных секций в соответствии с принятой схемой обработки воздуха на I-d диаграмме в холодный период года.

5.1. Расчет камеры орошения в теплый период года (политропический режим обработки воздуха):

Подбор осуществляется по следующим пунктам:

1. Принимается камера орошения по [1, табл. Б.2] в зависимости от типа кондиционера.

Камера орошения ОКФ-3, исполнение 1, число форсунок: 42 шт.

2. Находим предельное состояние воздуха t_в^пр =16 ºС; I_в^пр =45 кДж/кг.

3. Находим коэффициент адиабатической эффективности по формуле:

Еа = (I_в.к. - I_в.н.)/(I_в^пр - I_в.н.) = (46– 58,5)/(45 - 58,5)=0,92

где I_в.к. и I_в.н. - энтальпия воздуха в конце и начале процесса, кДж/кг.

4. Определяем по графику коэффициент орошения μ и энтальпийной эффективности Е_п по [1, рис. 5.2].

μ=2 ; 0,7<2<2,5 Еп=0,62

5. Относительная разность температур воздуха определяется по формуле:

θ = b×C_ж×μ×[(1/Е_п) - (1/Е_а)] = 0,33×4,19×2×[(1/0,62) - (1/0,92)]=1,42

где b - безразмерный коэффициент, равный 0,33;

C_ж - удельная теплоемкость жидкости, в данном случае воды, равный 4,19 кДж/(кг׺С).

6. Начальная температура воды определяется по формуле:

t_жн = t_в^пр + [θ/(C_ж×μ)]×(I_в.к-I_в.н.) = 16+ [1,42/(4,19×2)]×(46-58,5)=13,9 ºС.>t_хв=8⁰С

7. Определим конечную температуру воды:

t_жк = t_жн - (I_в.к. - I_в.н)/(C_ж×μ) = 13,9 - (46 – 58,5)/(4,19×2)=15,4 ºС.

8. Расход разбрызгиваемой воды определим по формуле:

G_ж = G_в×μ =23400×2=46800 кг/ч.

9. Найдем расход воды через одну форсунку:

q_ф = G_ж/n = 46800/42=1114 кг/ч.

где n - общее число форсунок во всех рядах.

10. Давление воды перед форсункой Р_ф определяется по [1, рис. 5.6].

Р_ф=150 кПа

Марка форсунок ЭШФ 7/10

Расчет камеры орошения в холодный период года (адиабатический режим обработки воздуха):

В холодный период года камера орошения работает в режиме адиабатического увлажнения.

Подбор осуществляется по следующим пунктам:

1. Находим коэффициент адиабатической эффективности по формуле:

Е_а =1- ((t_в.к. - t_м.н)/(t_в.н. - t_м.н))= 1- ((10- 9,2)/(18,5 – 9,2))=0,91

где t_в.к и t_в.н. - температура воздуха в конце и начале процесса, ºС,

t_мн - температура мокрого термометра воздуха начального состояния.

2. Определяем по графику коэффициент орошения μ по [1, рис. 5.2].

μ=1,92

3. Расход разбрызгивающей воды определим по формуле:

G_ж = G_в×μ= 23400×1,92=44930 кг/ч.

4. Найдем расход воды через одну форсунку:

q_ф = G_ж/n = 44930/42=1070 кг/ч.

5. Давление воды перед форсункой Р_ф определяется по [1, рис. 5.6].

Р_ф=120 кПа

5.2. Расчет воздухонагревателя..

Расчет воздухонагревателя 1-го подогрева (холодный период):

G = 23400 кг/ч;

1) Расход тепла в теплообменнике находится по формуле

Q = 0,28×c×G×(I_к – I_н), Вт,

где c - удельная теплоемкость воздуха, равная 1кДж/(кг׺С);

Q = 487256 кДж/ч

2) Расход воды

G_w = 3,6×Q/[c_w×( t_г - t_о)], кг/ч,

где c_w - удельная теплоемкость воды, равная 4,19 кДж/(кг׺С);

t_г и t_о - температуры, принимаемые по заданию.

G_w = 487256/[4,19×(140-70)] = 1661 кг/ч.

3) Принимаем однорядный ВНО с обводным каналом, тип теплообменника - 2 по [1, табл. Б.10-Б.11].:

F = 29,6 м², f_ф.р. = 1,66 м², f_тр. = 1480∙10^-6 м².

4) Определяем среднеарифметический температурный напор:

5) Определим массовую скорость по формуле

(vr) = G/(3600´f_ф.р), кг/с´м².

(vr) = 23400/(3600´1,66) = 3,92 кг/с∙м².

6) Скорость воды w , м/с, в трубках ВН

w = G_w/[ f_тр.´3600´ρ_w´n], м/с,

где G_w - расход воды кг/ч;

n - число теплообменников, подключенных параллельно по теплоносителю;

f_тр. - живое сечение трубок ВН для прохода воды;

ρ_w - плотность воды, равная 1000 кг/м³.

w = 1661/[1480×10^-6´3600´1000´1] = 0,31 м/с.

7) Определим коэффициент теплопередачи по формуле (для однорядного теплообменника)

К = 28.03´(vr)^0.448´w^0.129 , Вт/(м²×ºС),

К = 28,03´(3,92)^0,448´(0,31)^0,129 = 44,45 Вт/(м²×ºС).

8) Требуемая площадь поверхности нагрева

F_тр. = 0,278Q/(kΔt), м².

Fтр = 0,278∙487256/44,45∙108,25 = 28,2 м².

9) Запас площади поверхности нагрева составит

η =

10) Определяем аэродинамическое сопротивление ВН

DP_а = 4,18´(vr)^1.707, Па,

DP_а = 4,18×(3,92)^1,707 = 43 Па.

11) Определим гидравлическое сопротивление

DP_w = 9,8´Б´w² , Па,

где Б - безразмерный коэффициент, зависящий от конструктивных особенностей

водяного тракта определяемый по таблице 5.2[1]

DP_w = 9,8´1208´0,31² =1138 Па.

Расчет воздухонагревателя 2-го подогрева (холодный период):

G = 23400 кг/ч;

1) Расход тепла в теплообменнике находится по формуле

Q = 0,28×c×G×(I_к - I_с), Вт,

где c - удельная теплоемкость воздуха, равная 1кДж/(кг׺С);

Q = 117000 кДж/ч

2) Расход воды

G_w = 3,6×Q/[c_w×( t_г - t_о)], кг/ч,

где c_w - удельная теплоемкость воды, равная 4,19 кДж/(кг׺С);

t_г и t_о - температуры, принимаемые по заданию.

G_w = 117000 /[4,19×(65-40)] = 1117 кг/ч.

3) Принимаем однорядный ВНО с обводным каналом, тип теплообменника - 2 по [1, табл. Б.10-Б.11].:

F = 29,6 м², f_ф.р. = 1,66 м², f_тр. = 1480∙10^-6 м².

4) Определяем среднеарифметический температурный напор:

5) Определим массовую скорость по формуле

(vr) = G/(3600´f_ф.р), кг/с´м².

(vr) = 23400/(3600´1,66) = 3,91 кг/с∙м².

6) Скорость воды w , м/с, в трубках ВН

w = G_w/[ f_тр.´3600´ρ_w´n], м/с,

где G_w - расход воды кг/ч;

n - число теплообменников, подключенных параллельно по теплоносителю;

f_тр. - живое сечение трубок ВН для прохода воды;

ρ_w - плотность воды, равная 1000 кг/м³.

w = 1117/[1480×10^-6´3600´1000´1] = 0,21 м/с.

7) Определим коэффициент теплопередачи по формуле (для однорядного теплообменника)

К = 28.03´(vr)^0.448´w^0.129 , Вт/(м²×ºС),

К = 28,03´(3,91)^0,448´(0,21)^0,129 = 42,3 Вт/(м²×ºС).

8) Требуемая площадь поверхности нагрева

F_тр. = 0,278Q/(kΔt), м².

Fтр = 0,278∙117000/39,9∙42,3 = 19,4 м².

9) Запас площади поверхности нагрева составит

η =

10) Определяем аэродинамическое сопротивление ВН

DP_а = 4,18´(vr)^1.707, Па,

DP_а = 4,18×(3,91)^1,707 = 42,8 Па.

11) Определим гидравлическое сопротивление

DP_w = 9,8´Б´w² , Па,

где Б - безразмерный коэффициент, зависящий от конструктивных особенностей

водяного тракта определяемый по таблице 5.2[1]

DP_w = 9,8´1568´0,21² =678 Па.

Расчет воздухонагревателя 2-го подогрева (теплый период):

G = 23400 кг/ч;

1) Расход тепла в теплообменнике

Q = 70200 кДж/ч

2) Расход воды

G_w = 3,6×Q/[c_w×( t_г - t_о)], кг/ч,

где c_w - удельная теплоемкость воды, равная 4,19 кДж/(кг׺С);

t_г и t_о - температуры, принимаемые по заданию.

G_w = 70200 /[4,19×(65-40)] = 670 кг/ч.

3) Принимаем однорядный ВНО с обводным каналом, тип теплообменника - 5 по [1, табл. Б.10-Б.11].:

F = 42,4 м², f_ф.р. = 1,66 м², f_тр. = 2150∙10^-6 м².

4) Определяем среднеарифметический температурный напор:

5) Определим массовую скорость по формуле

(vr) = G/(3600´f_ф.р), кг/с´м².

(vr) = 23400/(3600´1,66) = 3,91 кг/с∙м².

6) Скорость воды w , м/с, в трубках ВН считают

w = G_w/[ f_тр.´3600´ρ_w´n], м/с,

где G_w - расход воды кг/ч;

n - число теплообменников, подключенных параллельно по теплоносителю;

f_тр. - живое сечение трубок ВН для прохода воды;

ρ_w - плотность воды, равная 1000 кг/м³.

w = 670/[2150×10^-6´3600´1000´1] = 0,12 м/с.

7) Определим коэффициент теплопередачи по формуле (для однорядного теплообменника)

К = 28.03´(vr)^0.448´w^0.129 , Вт/(м²×ºС),

К = 28,03´(3,91)^0,448´(0,12)^0,129 = 48,07 Вт/(м²×ºС).

8) Требуемая площадь поверхности нагрева

F_тр. = 0,278Q/(kΔt), м².

Fтр = 0,278∙70200/48,07∙34,15 = 13,4 м².

9) Запас площади поверхности нагрева составит

η =

10) Определяем аэродинамическое сопротивление ВН

DP_а = 4,18´(vr)^1.707, Па,

DP_а = 4,18×(3,91)^1,707 = 42,8 Па.

11) Определим гидравлическое сопротивление

DP_w = 9,8´Б´w² , Па,

где Б - безразмерный коэффициент, зависящий от конструктивных особенностей

водяного тракта определяемый по таблице 5.2[1]

DP_w = 9,8´1568´0,12² =221 Па.