Задачи к экзамену по дисциплине: |
|
«Проектирование оборудования и систем кондиционирования воздуха» |
|
1. Определить температуру удаляемого из помещения воздуха, если температура приточного |
|
воздуха равна 18 оС, температура воздуха в обслуживаемой зоне составляет 24 оС, а коэффициент |
|
воздухообмена равен 0,95.................................................................................................................................... |
3 |
2. Построить процессы обработки воздуха в Id-диаграмме для прямоточного центрального |
|
кондиционера с поверхностным охладителем и калорифером для теплого периода года. ......................... |
3 |
3. Построить процессы обработки воздуха в Id-диаграмме для прямоточного центрального |
|
кондиционера с камерой орошения, и калориферами первого и второго подогрева для холодного периода |
|
года. ....................................................................................................................................................................... |
3 |
5. Построить процессы обработки воздуха в Id-диаграмме для центрального кондиционера с |
|
частичной рециркуляцией после первого подогрева, камерой орошения, и калориферами первого и |
|
второго подогрева для холодного периода года................................................................................................ |
5 |
6. Вычислить расход греющей воды в водяном калорифере, в котором воздух в количестве 20 кг/с |
|
нагревается от минус 25 оС до 25 оС, а вода охлаждается от 115 оС до 65 оС................................................ |
6 |
7. Определить расход греющего пара в калорифере, в котором воздух в количестве 25 кг/с |
|
нагревается от минус 23 оС до 17 оС. Теплоту парообразования воды принять равной 2 200 кДж/кг........ |
6 |
8. Вычислить среднелогарифмический температурный напор в водяном калорифере, в котором |
|
воздух нагревается от минус 28 оС до 22 оС. Температура воды в калорифере снижается от 135 оС до 65 оС. |
|
................................................................................................................................................................................ |
6 |
9.Определить необходимую площадь поверхности нагрева водяного калорифера, в котором от воды
квоздуху передается тепловой поток 500 кВт. Коэффициент теплопередачи принять равным 50 Вт/(м2 ∙ оС),
а средний температурный напор 100 оС. .............................................................................................................. |
7 |
|
10. |
Определить концентрацию пыли после фильтра, если концентрация пыли перед фильтром |
|
составляет 0,5 мг/м3, а эффективность фильтра 90%. ...................................................................................... |
7 |
|
11. |
Вычислить массовый расход хладагента через воздухоохладитель, в котором охлаждается |
|
воздух в количестве 10 кг/с. Энтальпия воздуха понижается от 53 кДж/кг до 33 кДж/кг, а энтальпия |
||
хладагента увеличивается от 264 кДж/кг до 431 кДж/кг.................................................................................. |
7 |
|
12. |
Полная производительность кондиционера по воздуху составляет 20 тысяч м3/ч. Определить |
|
необходимую площадь фронтального сечения воздухоподогревателя второго подогрева при |
||
рекомендуемой массовой скорости воздуха в этом сечении 5 кг/(м2 ∙ с). ...................................................... |
7 |
|
13. Определить холодопроизводительность холодильной машины, необходимую для |
||
холодоснабжения воздухоохладителя, в котором охлаждается воздух в количестве 10 кг/с. Энтальпии |
||
воздуха на входе и выходе из воздухоохладителя составляют 50 кДж/кг и 30 кДж/кг, соответственно.... |
7 |
|
14. |
Вычислить массовый расход охлаждающей воды через воздухоохладитель, в котором |
|
охлаждается воздух в количестве 5 кг/с. При этом энтальпия воздуха понижается от 61 кДж/кг до |
||
41 кДж/кг, а вода нагревается от 7 оС до 12 оС.................................................................................................. |
7 |
|
15. |
Определить параметры воздуха в конце адиабатного увлажнения (температура, |
|
влагосодержание, энтальпия). Температура воздуха в начале процесса 25 оС, а его влагосодержание 0,5 |
||
г/кг. Относительная влажность воздуха в конце процесса 95%. ..................................................................... |
8 |
|
16. Определить температурный коэффициент эффективности рекуперативного теплоутилизатора по |
||
греющему воздуху, если его температура в аппарате понижается от 19 оС до 14 оС, а температура |
||
нагреваемого воздуха на входе в аппарат 9 оС. ................................................................................................. |
8 |
|
17. Вычислить требуемую мощность электродвигателя вентилятора производительностью 36 000 |
||
м3/ч, создающего давление в 750 Па. КПД вентилятора равен 0,75, КПД передачи 0,98. Коэффициент |
||
запаса мощности принять равным 1,1. ............................................................................................................... |
8 |
|
18. Вычислить влагосодержание нагреваемого воздуха на выходе из регенеративного теплообменника с вращающимся ротором, если на входе в теплообменник он имеет влагосодержание 0,5 г/кг. Влагосодержание удаляемого воздуха на входе и выходе из теплообменника составляет 6 и 3 г/кг,
соответственно. Массовые расходы удаляемого и приточного воздуха через теплообменник принять |
||
равными между собой. ......................................................................................................................................... |
9 |
|
19. Температура наружного воздуха в пластинчатом рекуператоре теплоты повышается от минус |
||
24 оС до 12 оС. Определить температуру смеси наружного воздуха прошедшего через рекуператор и |
||
прошедшего через байпас, если общий массовый расход наружного воздуха составляет 3,3 кг/с, а расход |
||
наружного воздуха прошедшего через байпасный клапан рекуператора составляет 1,5 кг/с...................... |
9 |
|
20. |
Вычислить температуру нагреваемого воздуха на выходе из рекуперативного утилизатора |
|
теплоты, если его эффективность по нагреваемому воздуху составляет 0,6, а температуры нагреваемого |
||
и охлаждаемого воздуха на входе в теплообменник составляют 0 оС и 20 оС, соответственно. ................. |
9 |
|
21. Определить показатель компактности пластинчатого воздухо-воздушного теплообменника без |
||
оребрения, расстояние между пластинами которого составляет 7,2 мм, а толщина пластин 0,15 мм. ....... |
9 |
|
22. |
Вычислить отношение живого сечения пластинчатого воздухо-воздушного теплообменника |
|
без оребрения к его фронтальному сечению, расстояние между пластинами которого составляет 5,8 мм, |
||
а толщина пластин 0,2 мм.................................................................................................................................... |
9 |
|
23. |
В системе утилизации теплоты с промежуточным теплоносителем утилизируется 116 кВт |
|
теплоты. Определить необходимый расход антифриза, если он нагревается в теплоизвлекающем |
||
теплообменнике на 5 оС, а теплоемкость антифриза составляет 3,5 кДж/(кг×оС). ........................................ |
9 |
|
24. |
Объемный расход приточного воздуха составляет 10 тысяч м3/ч. Рекомендуемая скорость |
|
движения воздуха в воздуховоде 4 м/с. Определить требуемый диаметр воздуховода. .............................. |
9 |
|
25. Определить потери давления на трение в воздуховоде длиной 10 м и условным диаметром 0,5 |
||
м, если коэффициент гидравлического сопротивления трения составляет 0,2, а динамическое давление 14 |
||
Па ......................................................................................................................................................................... |
|
10 |
26. |
Определить потери давления в местном сопротивлении с коэффициент местного |
|
сопротивления 1,2 при динамическом давлении 12 Па. ................................................................................. |
10 |
|
27. |
Определить динамическое давление потока воздуха, движущегося со скоростью 5 м/с. |
|
Плотность воздуха принять равной 1,2 кг/м3. ................................................................................................. |
10 |
|
28. |
Определить потребную площадь поверхности нагрева теплоотдающего теплообменника |
|
теплоутилизатора с промежуточным теплоносителем, в котором утилизируется 205 кВт теплоты, если |
||
температурный напор между антифризом и воздухом составляет 12,5 оС, а коэффициент теплопередачи |
||
40 Вт/(м2 ∙ оС). ..................................................................................................................................................... |
10 |
|
29. Вычислить коэффициент теплопередачи рекуперативного пластинчатого теплообменника, |
||
если коэффициенты теплоотдачи со стороны теплого и холодного воздуха составляют 55 Вт/(м2 ∙ оС) и 34 |
||
Вт/(м2 ∙ оС), соответственно, а коэффициент конденсации со стороны теплого воздуха 1,05. .................. |
10 |
|
30. |
Вычислить коэффициент конденсации со стороны охлаждаемого воздуха, если его |
|
температуры на входе и выходе из теплообменника составляют 21 оС и 8,3 оС, а его удельные энтальпии |
||
40,8 кДж/кг и 25,4 кДж/кг, соответственно. .................................................................................................... |
10 |
|
1. Определить температуру удаляемого из помещения воздуха, если температура приточного воздуха равна 18 оС, температура воздуха в обслуживаемой зоне составляет 24 оС, а коэффициент воздухообмена равен 0,95.
у = п + К ( з − п) = 18 + 0,95(24 − 18) = 23,7
2. Построить процессы обработки воздуха в Id-диаграмме для прямоточного центрального кондиционера с поверхностным охладителем и калорифером для теплого периода года.
Определить параметры воздуха в начале и конце каждого из процессов обработки (температуру, относительную влажность, энтальпию и влагосодержание).
Параметры наружного воздуха: температура 26 оС и энтальпия 51 кДж/кг. Параметры приточного воздуха: температура 17 оС и влагосодержание 8,7 г/кг.
5 вопрос
3. Построить процессы обработки воздуха в Id-диаграмме для прямоточного центрального кондиционера с камерой орошения, и калориферами первого и второго подогрева для холодного периода года.
Определить параметры воздуха в начале и конце каждого из процессов обработки (температуру, относительную влажность, энтальпию и влагосодержание).
Параметры наружного воздуха: температура минус 24 оС и относительная влажность
81%.
Параметры приточного воздуха: температура 18 оС и влагосодержание 4,4 г/кг.
6вопрос
4.Построить процессы обработки воздуха в Id-диаграмме для центрального кондиционера с частичной рециркуляцией, поверхностным охладителем и калорифером для теплого периода года.
Определить параметры воздуха в начале и конце каждого из процессов обработки (температуру, относительную влажность, энтальпию и влагосодержание).
Параметры наружного воздуха: температура 30 оС и энтальпия 54 кДж/кг. Параметры приточного воздуха: температура 18 оС и влагосодержание 8,1 г/кг. Параметры удаляемого воздуха: температура 25 оС и относительная влажность 60%. Влагосодержание смеси наружного и удаляемого воздуха 8,1 г/кг.
5. Построить процессы обработки воздуха в Id-диаграмме для центрального кондиционера с частичной рециркуляцией после первого подогрева, камерой орошения, и калориферами первого и второго подогрева для холодного периода года.
Определить параметры воздуха в начале и конце каждого из процессов обработки (температуру, относительную влажность, энтальпию и влагосодержание).
Параметры наружного воздуха: температура минус 25 оС и относительная влажность
80%.
Параметры приточного воздуха: температура 23 оС и влагосодержание 4,3 г/кг. Параметры удаляемого воздуха: температура 20 оС и относительная влажность 30%. Влагосодержание смеси наружного и удаляемого воздуха 2 г/кг.
6. Вычислить расход греющей воды в водяном калорифере, в котором воздух в количестве 20 кг/с нагревается от минус 25 оС до 25 оС, а вода охлаждается от 115 оС
до 65 оС. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= в в( в2 |
– в1) = 20 ∙ 1005(25 + 25) = 1 005 000 |
Вт |
||||||||
= |
|
|
|
= |
1 005 000 |
|
= 4.785 кг/с |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
( |
|
− ) |
|
4200(115 − 65) |
|
|
||
|
|
w1 |
w2 |
|
|
|
|
|
||
7. Определить расход греющего пара в калорифере, в котором воздух в количестве 25 кг/с нагревается от минус 23 оС до 17 оС. Теплоту парообразования воды принять равной 2 200 кДж/кг.
= в в( в2 – в1) = 25 ∙ 1005(17 + 23) = 1 005 000 Вт
1005п = = 2200 = 0.4568 кг/с
8. Вычислить среднелогарифмический температурный напор в водяном калорифере, в котором воздух нагревается от минус 28 оС до 22 оС. Температура воды в калорифере снижается от 135 оС до 65 оС.
б − мср =
б
м
t1 = tw2 – tв1 = 65 + 28 = 93 оСt2 = tw1 – tв2 = 135 – 22 = 113 оС
если tб/ tм ≤1,8, то
|
tб/ tм =113/93 = 1.22 ≤ 1.8 |
||||
|
= |
б + м |
= |
113 + 93 |
= 103 |
|
|
||||
ср |
2 |
2 |
|
||
|
|
||||
9.Определить необходимую площадь поверхности нагрева водяного калорифера,
вкотором от воды к воздуху передается тепловой поток 500 кВт. Коэффициент теплопередачи принять равным 50 Вт/(м2 ∙ оС), а средний температурный напор 100 оС.
= |
|
= |
500 |
∙ 1000 |
= 100 м2 |
|
|
|
|
|
|||
|
50 |
∙ 100 |
||||
|
ср |
|
|
|
|
|
10. Определить концентрацию пыли после фильтра, если концентрация пыли перед фильтром составляет 0,5 мг/м3, а эффективность фильтра 90%.
|
= − |
А |
|
∙ = 0.5 − |
90 |
|
∙ 0.5 = 0.05 мг/м3 |
|
|
||||||
вых |
вх |
100 |
вх |
100 |
|
||
|
|
|
|
||||
11. Вычислить массовый расход хладагента через воздухоохладитель, в котором охлаждается воздух в количестве 10 кг/с. Энтальпия воздуха понижается от 53 кДж/кг до 33 кДж/кг, а энтальпия хладагента увеличивается от 264 кДж/кг до 431 кДж/кг.
0 = в( в1 − в2) = 10 (53 − 33) = 200 кВт;
|
|
0 |
|
|
200 |
|
⁄ |
х = |
( х2 |
− х1) |
= |
431 − 264 |
= 1,2 кг с. |
||
|
|
|
|||||
12. Полная производительность кондиционера по воздуху составляет 20 тысяч м3/ч. Определить необходимую площадь фронтального сечения воздухоподогревателя второго подогрева при рекомендуемой массовой скорости воздуха в этом сечении 5 кг/(м2 ∙ с).
|
1,2 в |
|
|
1,2 20000 |
⁄ |
|||||
в = |
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
= 6,67кг с; |
3600 |
|
|
|
|
3600 |
|
||||
|
= |
в |
|
|
= |
6,67 |
= 1,33 м2 |
|||
|
|
|
|
5 |
||||||
|
в |
|
|
|
|
|
|
|||
|
( |
|
) |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
13. Определить холодопроизводительность холодильной машины, необходимую для холодоснабжения воздухоохладителя, в котором охлаждается воздух в количестве 10 кг/с. Энтальпии воздуха на входе и выходе из воздухоохладителя составляют 50 кДж/кг и 30 кДж/кг, соответственно.
0 = в( в1 − в2) = 10 (50 − 30) = 200 кВт;
14. Вычислить массовый расход охлаждающей воды через воздухоохладитель, в котором охлаждается воздух в количестве 5 кг/с. При этом энтальпия воздуха понижается от 61 кДж/кг до 41 кДж/кг, а вода нагревается от 7 оС до 12 оС.
0 |
= в( в1 − в2) = 5 (61 − 41) = 100 кВт; |
||||||||||
|
|
|
|
|
0 |
|
|
100 |
|
⁄ |
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
= 4,8 кг с. |
с |
|
( |
|
− |
) |
4,2 (12 |
− 7) |
||||
|
|
|
|
2 |
1 |
|
|
|
|||
15. Определить параметры воздуха в конце адиабатного увлажнения (температура, влагосодержание, энтальпия). Температура воздуха в начале процесса 25 оС, а его влагосодержание 0,5 г/кг. Относительная влажность воздуха в конце процесса 95%.
16. Определить температурный коэффициент эффективности рекуперативного теплоутилизатора по греющему воздуху, если его температура в аппарате понижается от 19 оС до 14 оС, а температура нагреваемого воздуха на входе в аппарат 9 оС.
|
|
|
′′ |
− ′ |
14 |
− 9 |
|||
|
= |
2 |
2 |
|
= |
|
|
= 0,5 |
|
|
′ |
− ′ |
|
19 |
− 9 |
||||
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
′′ − ′ |
= ′ |
− ′′ |
||||
|
|
|
2 |
2 |
1 |
1 |
|||
′ |
= ′ |
− ′′ |
+ ′′ |
= 19 − 14 + 9 = 14 |
|||||
2 |
1 |
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
17. Вычислить требуемую мощность электродвигателя вентилятора производительностью 36 000 м3/ч, создающего давление в 750 Па. КПД вентилятора равен 0,75, КПД передачи 0,98. Коэффициент запаса мощности принять равным 1,1.
|
|
|
|
36000 |
∙ 750 |
|
= 1,1 |
|
= 1,1 |
3600 |
= 11224 Вт = 11,224 кВт |
||
|
|
|
||||
|
|
0,75 ∙ 0,98 |
|
|||
|
|
эл пер |
|
|
|
|
18. Вычислить влагосодержание нагреваемого воздуха на выходе из регенеративного теплообменника с вращающимся ротором, если на входе в теплообменник он имеет влагосодержание 0,5 г/кг. Влагосодержание удаляемого воздуха на входе и выходе из теплообменника составляет 6 и 3 г/кг, соответственно. Массовые расходы удаляемого и приточного воздуха через теплообменник принять равными между собой.
2′′ = 2′ + 1 ( 1′ − 1′′) = 0.5 + 1(6 − 3) = 3.5 г/кг
2
19. Температура наружного воздуха в пластинчатом рекуператоре теплоты повышается от минус 24 оС до 12 оС. Определить температуру смеси наружного воздуха прошедшего через рекуператор и прошедшего через байпас, если общий массовый расход наружного воздуха составляет 3,3 кг/с, а расход наружного воздуха прошедшего через байпасный клапан рекуператора составляет 1,5 кг/с.
|
= |
2 |
″ |
+ (1 − |
2 |
) ′ |
= |
1,5 |
∙ 12 + (1 |
− |
1,5 |
) ∙ (−24) = −7,63 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
3,3 |
|
||||||||||
2см |
|
2 |
|
2 |
|
|
|
3,3 |
|||||
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
20. Вычислить температуру нагреваемого воздуха на выходе из рекуперативного утилизатора теплоты, если его эффективность по нагреваемому воздуху составляет 0,6, а температуры нагреваемого и охлаждаемого воздуха на входе в теплообменник составляют 0 оС и 20 оС, соответственно.
2′′ = 2′ + 2 ∙ ( 1′ − 2′) = 0 + 0.6 ∙ (20 − 0) = 12
21. Определить показатель компактности пластинчатого воздухо-воздушного теплообменника без оребрения, расстояние между пластинами которого составляет 7,2 мм, а толщина пластин 0,15 мм.
= |
|
|
1 |
= |
1 |
= 136 |
|
|
|
|
|||
|
3 |
+ |
0.0072 + 0.00015 |
|||
|
|
п |
|
|
|
22. Вычислить отношение живого сечения пластинчатого воздухо-воздушного теплообменника без оребрения к его фронтальному сечению, расстояние между пластинами которого составляет 5,8 мм, а толщина пластин 0,2 мм.
= |
|
3 |
= |
0.0058 |
|
= 0.48 |
|
2 ∙ ( |
3 |
+ |
2 ∙ (0.0058 + 0.0002) |
||||
|
|
п) |
|
|
|
|
|
23. В системе утилизации теплоты с промежуточным теплоносителем утилизируется 116 кВт теплоты. Определить необходимый расход антифриза, если он нагревается в теплоизвлекающем теплообменнике на 5 оС, а теплоемкость антифриза составляет 3,5 кДж/(кг×оС).
116000
= ∙ ∆ = 3500 ∙ 5 = 6.6 кг/с
24. Объемный расход приточного воздуха составляет 10 тысяч м3/ч. Рекомендуемая скорость движения воздуха в воздуховоде 4 м/с. Определить требуемый диаметр воздуховода.
Ар = |
|
= |
10000 |
= 0.694 м2 |
|
3600 ∙ |
3600 ∙ 4 |
||||
|
|
|
р = √ |
4Ар |
= √ |
4 ∙ 0,694 |
= 0,940 м |
|
|
|
||||
|
|
|
25. Определить потери давления на трение в воздуховоде длиной 10 м и условным диаметром 0,5 м, если коэффициент гидравлического сопротивления трения составляет 0,2, а динамическое давление 14 Па
0.2Па
= 0.5 14 = 5.6 м
∆ тр = = 5.6 ∙ 10 = 56 Па
26. Определить потери давления в местном сопротивлении с коэффициент местного сопротивления 1,2 при динамическом давлении 12 Па.
к = 1,2 ∙ 12 = 14,4 Па
27. Определить динамическое давление потока воздуха, движущегося со скоростью 5 м/с. Плотность воздуха принять равной 1,2 кг/м3.
Рд = |
2 |
= |
1.2 ∙ |
52 |
= 15 |
2 |
2 |
|
|||
|
|
|
|
28. Определить потребную площадь поверхности нагрева теплоотдающего теплообменника теплоутилизатора с промежуточным теплоносителем, в котором утилизируется 205 кВт теплоты, если температурный напор между антифризом и воздухом составляет 12,5 оС, а коэффициент теплопередачи 40 Вт/(м2 ∙ оС).
= |
|
= |
205 ∙ 1000 |
= 410 м2 |
|
|
40 ∙ 12,5 |
|
|||
|
ср |
|
|
|
|
29. Вычислить коэффициент теплопередачи рекуперативного пластинчатого теплообменника, если коэффициенты теплоотдачи со стороны теплого и холодного воздуха составляют 55 Вт/(м2 ∙ оС) и 34 Вт/(м2 ∙ оС), соответственно, а коэффициент конденсации со стороны теплого воздуха 1,05.
= |
|
1 |
|
= |
1 |
|
|
|
= 21,4 |
|
|
|
|
|
|
||||
1 |
+ |
1 |
1 |
+ |
1 |
||||
|
|
|
|
55 ∙ 1,05 |
34 |
|
|
||
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
30. Вычислить коэффициент конденсации со стороны охлаждаемого воздуха, если его температуры на входе и выходе из теплообменника составляют 21 оС и 8,3 оС, а его удельные энтальпии 40,8 кДж/кг и 25,4 кДж/кг, соответственно.
|
|
′ |
− ″ |
|
40,8 − 25,4 |
||
= |
|
1 |
1 |
|
= |
|
= 1,178 |
( ′ |
− " ) |
1,005(21 − 8) |
|||||
|
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|