Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Подбор теплоутилизационного оборудования приточных вентиляционных установок (кондиционеров) типа КЦКП. Методические указания к курсовому и дипломному
.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт инженерно-экологического строительства и механизации
Кафедра отопления и вентиляции
ПОДБОР
ТЕПЛОУТИЛИЗАЦИОННОГО
ОБОРУДОВАНИЯ
ПРИТОЧНЫХ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ
УСТАНОВОК (КОНДИЦИОНЕРОВ)
ТИПА КЦКП
Методические указания
к курсовому и дипломному проектированию
для студентов, обучающихся по программе бакалавриата
по направлению 270800.62 Строительство,
профиль «Теплогазоснабжение и вентиляция»
Москва 2015
СТРОИТЕЛЬТВО
УДК 697.1
ББК 31.3:37.8
П44
кандидат технических наук, доцент А.Г. Рымаров,
кафедра отопления и вентиляции ФГБОУ ВПО «МГСУ»
Р е ц е н з е н т
кандидат технических наук О.Д. Самарин
Составитель
П44 Подбор теплоутилизационного оборудования приточных вентиляционных
установок (кондиционеров) типа КЦКП : методические указания к курсовому и дипломному проектированию для студентов, обучающихся по программе бакалавриата по направлению «Строительство», профиль «Тепло
тиля
ция» / М-во образования и науки Рос. Федерации, Моск. гос. строит. ун-т, каф.
отопления и вентиляции ; сост. О.Д. Самарин. Москва :
Содержится материал, необходимый для выполнения студентами курсового проекта
по дисциплине «Вентиляция» и соответствующего раздела дипломного проекта. Приведены правила выбора типоразмера приточных и вытяжных вентиляционных установок и их
технические характеристики. Издание содержит рекомендации по расчету и подбору элементов теплоутилизационного оборудования вентустановок, обеспечивающих принятую
последовательность процессов обработки воздуха при использовании схемы теплоутили-
с промежуточным теплоносителем. Указания для расчетов сопровождаются приме-
зации
рами и необходимым справочным материалом.
Для студентов всех форм обучения программы бакалавриата по направлению
«Строитель
ство», профиль «Теплогазоснабжение и вентиляция».
МГСУ, 2015. 24 с.
газоснабжение и вен-
УДК 697.1
ББК 31.3:37.8
© ФГБОУ ВПО «МГСУ», 2015
2
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
В настоящее время на рынке вентиляционного оборудования в России появ-
ляется достаточно много разновидностей приточных установок и центральных
кондиционеров от различных производителей, отвечающих всем современным
техническим требованиям к такому оборудованию. Квалифицированный бака-
лавр-инженер обязан уметь использовать и подбирать такое оборудование при
разработке проектов систем вентиляции и кондиционирования воздуха в зданиях
р
азличного назначения. В современных условиях, в связи с сокращением запасов
органического топлива и непрерывным удорожанием энергетических ресурсов,
при проектировании должны применяться энергосберегающие технологии, в том
числе использование вторичных энергоресурсов (ВЭР) и прежде всего утилизации
теплоты вытяжного воздуха. В соответствии с программой дисциплины «Венти-
ляция», а также с программой дипломного проектирования для бакалаври
направлению 270800 «Строительство», профиль «Теплогазоснабжение и вентиля-
ция», студент должен владеть навыками не только компьютерного, но и ручного
подбора вентиляционного и, в том числе, теплоутилизационного оборудования и
представлять себе физические основы процессов, происходящих в его элементах
при обработке воздуха. Существующая нормативно-справочная литература не со-
держит конструктивные характеристики нового оборудования, не
таких расчетов, или содержит не в полной мере. Настоящие методические указа-
ния призваны восполнить данный пробел на примере оборудования одного из ве-
дущих отечественных производителей. Характеристики оборудования приняты в
соответствии с разработанными фирмой-производителем компьютерными про-
граммами по его подбору и по данным [1].
обходимые для
ата по
3
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГАБАРИТОВ
ТЕПЛОУТИЛИЗАЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Типоразмер установки и ее поперечное сечение, являющееся одинаковым
для всех секций, в том числе и теплоутилизационных, определяется по величине
, м3/ч – воздухопроизводительности системы вентиляции или кондициони-
L
сист
рования воздуха. Выбор типоразмера и сечения производится по таблице 1 перед
подбором и расчетом всех секций. Мы будем ориентироваться на наиболее де-
шевую схему теплоутилизации с промежуточным теплоносителем, предполага-
ющую установку теплоотдающей секции (воздухонагревателя) 1 (рис. 1) в при-
точной установке и теплоизвлекающей секции (поверхностного воздухоохлади-
теля) 2 с каплеулов
ным контуром, заполненным, как правило, антифризом, поскольку в теплоотда-
ющей секции возможно охлаждение промежуточного теплоносителя до отрица-
тельных температур. В контуре имеется циркуляционный насос 4, регулирую-
щий клапан 5 и расширительный бак 6.
ителем 3 в вытяжной. Эти секции связываются циркуляцион-
Рис. 1. Принципиальная схема системы теплоутилизации
с промежуточным теплоносителем
4
В качестве антифриза может использоваться водный раствор этиленгликоля,
L
ном
L
min
L
max
В Н
l
ку loу
3,15
2,7
4,7
700
800
320
660 5 4 7 1000
800
320
660
6,3
5,2
9,2
1300
800
320
660 8 6,6
12
1000
1090
320
660
10 8 14
1300
1090
360
700
12,5
10,5
17
1300
1400
360
700
16
12
22
1600
1400
360
700
20
16
27
1900
1400
360
700
25
20
33
1900
1700
360
700
31,5
23
41
1900
2000
360
700
40
28
50
2200
2000
360
700
50
38
67
2300
2600
400
740
63
42
76
2600
2600
400
740
80
54
93
3200
2600
400
740
100
66
110
3800
2600
400
740
пропиленгликоля, хлористого кальция и некоторых других веществ (см. п.3).
Пример выбора типоразмера установки
Расход приточного и вытяжного воздуха L
= 10000 м3/ч. По таблице 1
сист
выбираем типоразмер центрального кондиционера КЦКП-10 в правом исполнении с внешними поперечными размерами 1300×1090 (h) мм.
Таблица 1
Внешние размеры установок КЦКП
Пимечания: L
воздухопроизводительности, тыс. м
хопроизводительность установки, тыс.м
длина воздухонагревателя-утилизатора, мм; l
– типоразмер установки КЦКП, соответствующий номинальной
ном
3
/ч; L
, L
– минимальная и максимальная возду-
min
max
3
/ч; В, Н – ширина и высота установки, мм; lку –
– длина воздухоохладителя-утилизатора
оу
с каплеуловителем, мм.
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУХА
И ПРОМЕЖУТОЧНОГО ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ
Cхема процессов обработки воздуха на I-d-диаграмме в теплоотдающем и
теплоизвлекающем теплообменниках приведена на рис.2. Построение и расчет
производятся в следующей последовательности:
5
- наносим на диаграмму точку Н наружного воздуха по значениям tн и Iн, со-
ответствующим параметрам «Б» для холодного периода года по данным [2], а
также точку У удаляемого воздуха по результатам построения процесса изменения состояния воздуха в помещении и определяем энтальпию в этой точке I
влагосодержание d
.
у
и
у
- с учетом рекомендаций [3] наносим на линию φ = 100% точку F при пре-
дельной температуре поверхности теплоизвлекающего теплообменника t
о
ной +2
С, из условия необмерзания его поверхности.
, рав-
F
- соединяем точку У с точкой F и отмечаем на построенном отрезке точку О
при φ = 90%, отвечающую состоянию воздуха после охлаждения в воздухоохладителе. Определяем энтальпию в этой точке I
- проводим линию d
ляем температуры t
= const, а также линии Iу = const и Io = const, и опреде-
F
и t
у.усл
в точках их пересечения с dF = const – условные
о.усл
и влагосодержание dо.
о
температуры воздуха до и после охладителя в пересчете на условный «сухой»
процесс охлаждения (см. рис. 2). Они будут нужны при расчете теплоизвлекаю-
щей секции (см. п.5).
При малом влагосодержании уходящего воздуха может оказаться, что d
d
, т.е. точка У лежит левее линии dF = const. Это означает, что процесс охла-
F
ждения в теплоизвлекающем теплообменнике будет «сухим» (по линии d
const), и нужно принимать t
- находим среднюю температуру антифриза: Т
у.усл
= tу и t
= tF = +2.
о.усл
= tF – 1 = 1оС. Задаемся раз-
ср
у
у
<
=
ностью температур антифриза на входе и на выходе из теплообменников: ΔТ = Т
– Т
= 6оС. Тогда температура антифриза на выходе из теплоизвлекающего теп-
2
лообменника (и на входе в теплоотдающий) Т
теплоизвлекающий теплообменник (и на выходе из теплоотдающего) Т
о
ΔТ/2 = –2
С.
= Тср + ΔТ/2 = 4оС, а на входе в
1
= Тср –
2
1
6
Рис. 2. Схема процессов обработки воздуха в системе теплоутилизации
с промежуточным теплоносителем
- определяем массовый расход уходящего воздуха:
LG U
, кг/ч.
ууу
LG U
oууут
, кг/ч.
ппп
- находим количество утилизируемой теплоты:
- определяем массовый расход нагреваемого воздуха:
- проверяем температуру воздуха за теплоотдающим теплообменником:
Q6,3
ут
о
t
ут
cG
вп
В приведенных формулах L
ственно для приточной и вытяжной установок, м
удельная теплоемкость воздуха; ρ
.
С,t
н
и Lу – это значения расхода воздуха соответ-
п
и ρу – плотность соответственно приточного и
п
7
3
/ч; с = 1,005 кДж/(кг·К) –
6,3/)II(GQ
, Вт.
уходящего воздуха, кг/м3:
п
п
t273
353
U
Антифриз
Концентрация,
%
t
, оC
ρw, кг/м
3
cw, Дж/(кг·К)
Этиленгликоль
19,8
–10
1025
3860
35
–21
1045
3570
46,4
–35
1060
3360
Пропиленгликоль
25
–10
1038
3975
39
–20
1048
3745
54
–40
1070
3440
Хлористый кальций
14,7
–10,2
1130
3328
20,9
–19,2
1190
3044
28,5
–43,5
1270
2780
о
приточного воздуха,
С, принимаемая по расчету процесса изменения состояния
;
353
U
у
. Здесь tп – температура
t273
у
воздуха в помещении.
Если оказывается, что t
(выше, чем +2), и повторить построения и расчеты. Значение tут будет необ-
ру t
F
> +2оС, нужно принять более высокую температу-
ут
ходимо при расчете теплоотдающей секции (см. п.4). Вычисляем коэффициент
tt
нут
температурной эффективности теплоутилизатора:
k
эф
Нормальное
.
tt
ну
значение коэффициента эффективности должно составлять 0,4 – 0,5. Величина
используется в технико-экономическом расчете (см. п.6).
k
эф
Q
ут
- находим расход антифриза:
G
w
кость антифриза, Дж/(кг·К). Значения c
w
кг/с, где cw – удельная теплоем-
,
Tc
'
w
вместе с температурой замерзания t
зам и
плотностью ρw в зависимости от концентрации этиленгликоля, пропиленгликоля
или хлористого кальция в антифризе приведены в таблице 2 [4]. Концентрация
должна выбираться так, чтобы t
была ниже, чем tн.
зам
Таблица 2
Физические свойства антифризов
Пример определения параметров воздуха и промежуточного теплоносителя
Пусть L
«Б» в холодный период для Москвы по данным [2]
38,5 кДж/кг, d
1
Здесь и далее климатические параметры приняты по предыдущей редакции [2] от 2004 года.
зам
= Lу = 10000 м3/ч (см. п.2); tн = –28оС; Iн = –27,3 кДж/кг (параметры
п
1
); tп = +16оС; tу = +22оС; Iу =
= 6,25 г/кг (из расчета процесса изменения состояния воздуха в
у
8
помещении). Наносим на I-d-диаграмму точку F, соединяем ее с У и отмечаем
точку О. Параметры точки О: t
скольку d
t
у.усл
у
у
ут
< dу, охлаждение будет идти с конденсацией. Условные температуры:
o
= +27,2оС; t
353
U
22273
= +5оС. Плотность воздуха:
о.усл
кг/м3. Массовый расход уходящего воздуха:
197,1
кг/ч. Количество передаваемой теплоты:
11970197,110000G
= +4,1оС, Iо = 16,4 кДж/кг, do = 4,35 г/кг. По-
о
353
U
п
734836,3/)4,165,38(11970Q
Вт. Массовый расход нагреваемого воз-
16273
кг/м3;
221,1
духа:
секции:
п
t
ут
кг/ч. Температура воздуха после теплоотдающей
12210221,110000G
6,373483
005,112210
о
45,628
С, что ниже +2, так что параметры
антифриза выбраны правильно. Коэффициент температурной эффективности:
2845,6
k
эф
2822
, что лежит в оптимальном диапазоне (большего в данном
43,0
случае достигнуть трудно из-за опасности обмерзания воздухоохладителя). По
таблице 2 принимаем антифриз с концентрацией этиленгиколя 41,5%. Для него
t
= –29 < tн; cw = 3450 Дж/(кг·К); ρw = 1054 кг/м3. Расход антифриза:
зам
73483
G
w
63450
кг/с.
55,3
4. РАСЧЕТ ТЕПЛООТДАЮЩЕЙ СЕКЦИИ
(ПРИТОЧНАЯ УСТАНОВКА)
Расчет сводится к определению необходимой поверхности нагрева для пе-
редачи извлекаемой из вытяжного воздуха теплоты и к выбору соответствующей
конструкции теплообменника, т.е. числа ходов, рядов трубок и шага пластин, а
также аэродинамического сопротивления теплообменника для последующего
подбора вентилятора и гидравлического сопротивления по промежуточному
теплоносителю для выбора циркуляционного насоса.
Для расчета необходимы следующие исходные данные: массовы
приточного воздуха G
, м3/ч, температура нагреваемого воздуха до и после теп-
п
й расход
9
лообменника (соответственно tн и tут – см. рис.2), оС, и температура промежуточ-
ного теплоносителя на входе и на выходе из воздухонагревателя (соответственно
и Т2), оС, его плотность ρw и расход Gw, а также количество утилизируемой
Т
1
теплоты Q
(см. п.3).
ут
Расчет можно проводить по методике раздела 11.3.Г [5] с учетом рекомен-
даций [3], несколько видоизмененных с учетом специфики подбора оборудова-
ния для типовых приточных установок и с целью упрощения расчетов. По по-
становке задачи данный расчет является конструкторским. Считаем, что типоразмер установки и ее геометрические размеры уже выбраны по величине L
(см.
п
п.2). При необходимости осуществить поверочный расчет, т.е. определить фактические значения t
утилизатора при изменении значения t
и уточнить kэф для уже подобранного воздухонагревателя-
ут
в течение отопительного периода, обыч-
н
но применяют методику, использующую показатели числа единиц переноса теплоты NTU и температурной эффективности теплообменника ε, изложенную,
например, в [6]. То же самое касается и охладителя-утилизатора (см. п.5).
Расчет производится в следующей последовательности:
- находим массовую скорость воздуха в геометрическом сечении воздухона-
G
п
гревателя:
)v(
U
п
г
, кг/(м2·с), где fг – геометрическое сечение для прохо-
3600f
да воздуха, принимаемое в зависимости от выбранного типоразмера установки
по таблице 3. При правильном подборе величина (vρ)
2
2,5 – 4 кг/(м
·с).
должна быть в пределах
п
- вычисляем скорость промежуточного теплоносителя в трубках воздухона-
G
гревателя:
wU
w
, м/с. Величина fw представляет собой сечение для прохода
f
ww
теплоносителя в воздухонагревателе и также принимается в зависимости от раз-
мера установки и числа ходов воздухонагревателя по таблице 3. Число ходов
принимается таким образом, чтобы значение w лежало в пределах 0,5 – 2,5 м/с. В
таблице указаны значения f
ным числом рядов N
(рекомендуется принимать N
нач
для одного ряда, поэтому нужно задаться началь-
w.о
= 4 – 5), тогда fw = N
нач
начfw.о
.
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]