книги из ГПНТБ / Нестеров, Ю. Ф. Судовые холодильные установки учебник для институтов водного транспорта

построить линию процесса изменения состояния воздуха, зная зна­ чение углового коэффициента е, сначала нужно отыскать на шкале углового масштаба конец соответствующего луча и соединить его с нулевой точкой диаграммы; при этом получают прямую с коэффи­

стояние воздуха, следует провести прямую, параллельную получен­

Баланс влаги

G\di + G2d2 = (Gi + G2) dz. (35)

Отсюда следует, что энталь­ пию ic и влагосодержание dc сме­ си можно найти из равенств:

Преобразовывая уравнения (34) и (35), находим:

G 2 __ /1 — i c __— d c

G\ ic—/2 dc—■d2

Получили уравнение прямой, проходящей через две точки с за­ данными параметрами.

Следовательно, процесс смешения изображается прямой ли­ нией, соединяющей точки 1 и 2, которые характеризуют состояния воздуха.

Точка С, определяющая состояние смеси, должна непременно лежать на прямой 12.

153

Из подобия треугольников 1СА и С2В получаем следующую систему равенств:

в результате пересечения прямой 12 с изоэнтальпой tc или линией постоянного влагосодержания dc. Для этого предварительно сле­

В объем тепловлажностных расчетов систем кондиционирова­ ния воздуха входят:

определение параметров и количеств воздуха, подаваемого в помещения;

определение тепловой нагрузки на воздухоохладители и возду­

Систему круглогодичного кондиционирования воздуха рассчи­ тывают графо-аналитическим методом (с помощью диаграммы di) для двух основных режимов работы — летнего и зимнего. Рас­ ход воздуха при зимнем режиме принимают на основании расчетов для летнего режима. Тепловлажностный расчет системы основан на решении уравнений теплового, газового и влажностного балан­ сов помещений.

Согласно ОСТ 5.5056—71, ч. II, расчетные параметры наруж­ ной среды для речных судов с неограниченным районом плавания, в летний и зимний периоды принимают равными соответствен­ но: температуру воздуха +28 и —12°С, его относительную влаж­ ность 55 и 85%, температуру забортной воды +24 и +ГС . По Са­ нитарным правилам [28] в жилых, общественных и служебных помещениях морских судов следует поддерживать температуру воздуха летом от 20—22 (в северных районах плавания) до 23—

154

25° С (в южных районах и тропиках), а зимой 20°С при относитель­ ной .влажности фп=60ч-40%- Приблизительно такие же параметры воздуха поддерживают и в помещениях речных судов [29].

Фа наружного воздуха, а также температура tn и относительная влажность фп воздуха в помещении. По двум известным парамет­ рам, пользуясь диаграммой di, определяют недостающие парамет­

В режиме охлаждения допустимый перепад (Д/д = /ц—(д— = 5-у12°С) между температурой tm поддерживаемой в жилом по­ мещении, и температурой охлажденного воздуха (д, подаваемого в него, назначают в зависимости от предварительно выбранного ти­ па воздухораспределительного устройства и коэффициента эжекции последнего (табл. 7)

1_ G эж

--~ >

Go

где Gam— количество воздуха, эжектируемое воздухораспредели­ телем из помещения и смешивающееся с общим количеством воз­ духа G0, подаваемым вентилятором в помещение.

При увеличении перепада температур AtR количество воздуха G0, циркулирующее в системе, а следовательно, производитель­ ность VB, размеры и мощность вентилятора, а также расход энер­ гии на его работу уменьшаются [что видно из -уравнения (41)], а размеры воздухоохладителя и мощность, потребляемая холо­ дильной машиной, повышаются. (Поверхность воздухоохладителя возрастает вследствие уменьшения среднего логарифмического перепада т между средними температурами воздуха в охладителе

155

tcp и охлаждающей среды t0.) Для сокращения размеров, массы и металлоемкости кондиционирующих установок обычно стремятся увеличивать рабочую разность температур ДТц (а также скорость движения воздуха w в магистральных воздухопроводах). Однако при большой разности температур ДТц возможно обдувание людей потоками холодного воздуха, вызывающее неприятные ощущения и простудные явления.

Воздух, эжектируемый из помещения, в расчетах не участвует, но он разбавляет подаваемый воздух и поэтому имеет существен­ ное значение в процессах воздухораспределения. Температура смеси эжектируемого и подаваемого воздуха

пературы подаваемого воздуха /д летом и ниже ее зимой. Количе­ ство эжектируемого воздуха Ga)K и температура воздуха, входя­ щего в помещение, Гд зависят от коэффициента эжекции kam, имеющего разные значения для различных воздухораспредели­ тельных устройств (см. табл. 7). Чем большее количество воздуха подсасывает воздухораспределитель, тем более глубокое охлаж­ дение приточного воздуха можно допускать в центральном кон­ диционере. Поэтому при назначении температуры подаваемого воздуха /д следует учитывать коэффициент эжекции kgyR (вычи­ сляя t'д по последней формуле). Допустимое же значение темпе­ ратуры смеси t'д определяют исходя из санитарно-гигиенических норм.

Согласно Санитарным правилам [28, 29] предельный перепад между приточным охлажденным воздухом и воздухом в каютах при направленных струях не должен превышать 5°С. При подаче воздуха с перепадом более 7°С выбранный способ воздухораспре­ деления необходимо проверять расчетом.

Способ воздухораспределения определяет эффективность ра­ боты системы кондиционирования в целом. Воздухораспредели­ тельное устройство должно настилать воздух на подволок или стены, обеспечивать равномерное температурное поле в зоне обитаемости жилого помещения (зоне пребывания людей, высотой 1,8—1,9 м от пола) и быстро гасить скорость воздуха. По санитар­ но-гигиеническим требованиям в обитаемой зоне помещения раз­ ность температур воздуха не должна превышать ГС, а скорость его движения — 0,15—0,30 м/с (при плавании в южных районах и

тропиках допускается скорость воздуха в помещениях летом до

0,5 м/с).

От конструкции воздухораспределителя и способности его

давление, создаваемое вентилятором. Более предпочтительны систе­ мы кондиционирования без эжектирования воздуха, так как они энергетически экономичнее и создают меньший шум.

156

Таким образом, температура воздуха, подаваемого в помеще­ ния, при режиме охлаждения tR—in—А£д.

При режиме отопления температура воздуха, подаваемого в помещения, ^Д^40°С, чтобы предотвратить перегревание людей потоками слишком нагретого воздуха.

Найдем избытки и потери тепла и влаги в судовых помеще­ ниях, по которым в дальнейшем определим влагосодержание и количество воздуха, подаваемого в помещения для удаления из­ лишнего или ввода недостающего тепла и влаги. Расчет теплопри-

ются из количества тепла EQCt, поступающего или уходящего че­ рез все стенки помещения и стекла иллюминаторов (с учетом теп­ лопритоков от солнечной радиации 2QP), из тепла, вносимого людьми 2<2л, электродвигателями механизмов 2QMex, приборами электрического освещения 2Q0cb, поверхностями горячих трубо­ проводов, проходящих через помещения, горячей пищей в обеден­ ных помещениях, а также другими источниками тепла:

(30) — (32) и др.

Каждый человек через дыхательные органы и кожные покровы выделяет тепло, углекислоту и водяной пар. Количество этих вы­ делений зависит от характера выполняемой работы и температуры в помещении ta. Обычно принимают, что люди находятся в спо­ койном состоянии или совершают легкую физическую работу-

Т а б л и ц а 8

Тепло-и влаговыделения людей

157

Количество явного тепла q* и влаги и>л, выделяемые в час одним

человеком, приведены в табл. 8.

Количество влаги, выделяемое людьми в помещении,

Wn = шл т кг Н20/ч ,

где т — количество людей, находящихся 'в помещении или группе помещений.

Общее количество водяного пара, выделяемое в обслуживае­ мые помещения,

тепла летом или для восполнения потерь его зимой, определяют из уравнений теплового баланса помещений:

Минимальное количество наружного воздуха GH, которое не­ обходимо подавать в помещение для поддержания допустимой концентрации углекислого газа, определяют из уравнения газо­ вого баланса:

§Л — Gh (£п £н)>

158

а правая—’Количество углекислоты, отводимое наружным возду­ хом, подаваемым в помещение для вентиляции.

Отсюда наименьшее количество наружного воздуха

санитарную норму свежего воздуха на одного человека в час, по­ даваемого для понижения концентрации углекислого газа.

Количество углекислоты, выделяемое в час одним взрослым человеком, g a, л С 02/ч-чел, зависит от его состояния и равно: во время сна—-16, во время отдыха (в покое), при умственной и лег­ кой работе — 23.

Предельная допустимая концентрация углекислоты в 1 м3воз­ духа £п зависит от назначения и расположения помещений, а также от длительности пребывания в них людей. Для жилых по­

Для общественных помещений с кратковременным пребывани­ ем людей санитарную норму свежего воздуха на одного человека принимают равной 20 м3/ч-чел, а для жилых помещений, располо­ женных в прочном корпусе судна, — 50, 60, 70 и 80 м3/ч-чел соот­ ветственно для 1, 2, 3 и 4-й палуб ниже главной палубы.

Расположение устройств для приема наружного воздуха долж­ но исключать возможность попадания в них нагретого или загряз­ ненного воздуха, а также заливания их водой.

За расчетное значение общего количества воздуха G0, пода­ ваемого в помещения, принимают большее из значений GT и GH

(обычно G0 — GT) -

У значительного числа судовых помещений количество возду­ ха GH, необходимое для замены испорченного воздуха свежим, составляет меньшую величину, чем количество воздуха GT, требуе­

159

мое для охлаждения или отопления помещения. Если GH< G T, для повышения экономичности работы системы к наружному воздуху добавляют воздух из помещений, т. е. осуществляют рециркуля­ цию. Количество рециркулирующего воздуха

GP = Go — GH кг/ ч.

Санитарные правила разрешают использовать для рециркуля­ ции воздух из помещений в количестве не более 30% общей по­ дачи его. (Больший процент рециркуляции допускается лишь при эффективной очистке рециркулирующего воздуха от пыли, бакте­ рий и газов.) В частном случае, если GH5 =GT, то Gp = 0 и рецир­ куляция не требуется. При изображении процессов обработки воз­ духа в диаграмме di количество воздуха G0 следует оставлять неизменным, а количество GHможно брать больше расчетного ми­ нимального значения.

Из помещений рециркулирующий воздух удаляют либо естест­ венным путем —• через дверные жалюзийные решетки и т. п. в ко­ ридоры, откуда его забирают на рециркуляцию, либо искусствен­

W = Goidn-dz).

Левая часть этого равенства представляет собой общее коли­ чество водяного пара, выделяемого в помещении, а правая — ко­ личество пара, отводимого более сухим воздухом, подаваемым в помещение.

Из уравнения влажностного баланса влагосодержание подава­ емого воздуха

da = dn ------ кг Н20/кг с. в.

Go

Зная температуру ta и влагосодержание da подаваемого возду­ ха, по диаграмме di находят его относительную влажность <рд и энтальпию г'д.

Тепловлажностное отношение, определяющее на диаграмме di угол наклона луча процесса изменения состояния воздуха в помещении или группе помещений, однотипных по тепловлажно­ стной нагрузке,

0"

е„ =-—- ккал/кг.

W

Вследствие больших теплопотерь в судовых помещениях в зимний период угловой коэффициент процесса еп имеет отрица­ тельное значение.

160

Оборудование систем кондиционирования воздуха и воздухо­ проводы располагают в пределах одного водонепроницаемого от­ сека, обеспечивающего непотопляемость судна. Центральные кон­ диционеры размещают в отдельных помещениях. Один централь­ ный кондиционер может обслуживать несколько групп рядом рас­ положенных помещений, с одинаковыми или близкими тепловлаж­ ностными нагрузками. Если один центральный кондиционер дол­ жен обслуживать помещения, различные по характеру тепловлаж­ ностной нагрузки, то устанавливают групповые кондиционеры, в которых воздух, поступающий из центрального кондиционера, под­ вергается дополнительной обработке. Для низкоскоростных си­ стем в каждую группу объединяют не более десяти—двенадцати однотипных жилых помещений (или двух-трех общественных поме­ щений), а для высокоскоростных — не более пятнадцати—двад­ цати пяти жилых помещений.

Общественные и другие помещения, не требующие постоянной подачи обработанного воздуха, обычно обслуживают отдельные центральные или автономные кондиционеры. Для помещений лево­ го и правого бортов обычно предусматривают самостоятельные системы. При расположении в одном помещении двух центральных кондиционеров обеспечивают их резервирование (возможность ра­ боты каждого кондиционера на все помещения). Холодильную машину системы кондиционирования воздуха обычно устанавли­ вают в отдельном помещении, находящемся вблизи центральных кондиционеров. В оборудовании судовых установок широко при­ меняют детали и узлы из легких алюминиево-магниевых сплавов

ипластмасс.

§29. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ НА КОНДИЦИОНИРУЮЩУЮ УСТАНОВКУ

Общая тепловая нагрузка на систему кондиционирования воздуха при лет­ нем и зимнем режимах работы (т. е. нагрузка на воздухоохладители и воздухо­ подогреватели) слагается из следующих величин:

Расход холода или тепла на охлаждение или нагревание наружного венти­ лирующего воздуха от температуры t„ до температуры в помещении t n можно

вычислять так же, как для рефрижераторных установок, по формуле (27):

Qh = Gh(in — in)-

Полные теплопритоки или теплопотери обслуживаемых помещений, опреде­ ляемые по выражениям (38) ■— (40),

Q? = Go (z'n — in).

Количество Тепла, получаемое или Теряемое рециркулирующим воздухом в коридорах (или всасывающих воздухопроводах) при его нагревании или ох­ лаждении,

Qk = Gp (/к2 — /ki) = Gp Срв (^к2 — Go) *= Gp 0,24 Д tv.,

где iK2 и iKi — энтальпия воздуха за и перед коридором.

В коридорах, а также во всасывающих и нагнетательных воздухопроводах воздух нагревается или охлаждается при постоянном влагосодержании на ве­ личину A t K— A t B= ± L (1-4-3)°С. Знак плюс следует брать при летнем, а минус—

при зимнем режиме работы. Для прямоточных систем QK= 0.

В случае одноканальной системы количество тепла, получаемое или теряе­ мое воздухом при нагревании или охлаждении его в воздухопроводах от цен­ трального кондиционера до обслуживаемого помещения,

Qb = Gb G'b2 — <’bi) = Gb Срв Gb2 — ^bi) = G b 0,24 Ais,

где г'в2 и (bi — энтальпия воздуха за и перед воздухопроводом;

G в — расход воздуха через магистральный трубопровод.

При двухканальной системе количество тепла, получаемое или теряемое

=lT GoCpB [(4 - 4 ) + (4-41)] =

=Y°°0,24(a4+ а4‘) =GoO,24 д/в,

162