Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Подбор теплоутилизационного оборудования для центральных кондиционеров UTR и ANR. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию
.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра отопления и вентиляции
ПОДБОР
ТЕПЛОУТИЛИЗАЦИОННОГО
ОБОРУДОВАНИЯ
ДЛЯ ЦЕНТРАЛЬНЫХ КОНДИЦИОНЕРОВ
UTR И ANR
Методические указания
к курсовому и дипломному проектированию
для студентов бакалавриата,
обучающихся по направлению 270800 Строительство,
профиль «Теплогазоснабжение и вентиляция»
Москва 2015
СТРОИТЕЛЬТВО
УДК 697.1
ББК 38.762
Р е ц е н з е н т
доцент, кандидат технических наук А.Г. Рымаров
С о с т а в и т е л и :
кандидат технических наук О.Д. Самарин,
ассистент, инженер М.И. Ботнарь
Подбор теплоутилизационного оборудования для центральных
кондиционеров UTR И ANR : методические указания к курсовому и
дипломному проектированию ; М-во образования и науки Рос. Федерации, Моск. гос. строит. ун-т, каф. информационных систем, технологий и автоматизации в строительстве ; сост. О.Д. Самарин, М.И. Ботнарь. Москва : МГСУ, 2015. 24 с.
Содержат материал, необходимый для выполнения студентами курсового
проекта по дисциплинам «Вентиляция», «Кондиционирование воздуха и холодоснабжение зданий» и соответствующего раздела дипломного проекта.
Приведены правила выбора типоразмера приточных и вытяжных вентиляционных установок и их технические характеристики, а также рекомендации по
расчету и подбору элементов теплоутилизационного оборудования вентустановок, обеспечивающих принятую последовательность процессов об
воздуха пр
носителем. Методические указания сопровождаются примерами и необходимым справочным материалом.
270800 «Строительство», профиль «Теплогазоснабжение и вентиляция».
и использовании схемы теплоутилизации с промежуточным тепло-
Для студентов, обучающихся по программе бакалавриата по направлению
работки
УДК 697.1
ББК 38.762
© ФГБОУ ВПО «МГСУ», 2015
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
В настоящее время на рынке вентиляционного оборудования в России появляется достаточно много разновидностей приточных установок
и центральных кондиционеров от различных производителей, отвечающих всем современным техническим требованиям к такому оборудованию. Квалифицированный бакалавр-инженер обязан уметь использовать и подбирать такое оборудование при разработке проектов систем
вентиляции и конди
ционирования во
здуха в зданиях различного назначения. В современных условиях, в связи с сокращением запасов органического топлива и непрерывным удорожанием энергетических ресурсов, при проектировании должны применяться энергосберегающие мероприятия, в том числе использование вторичных энергоресурсов
(ВЭР) и прежде всего утилизации теплоты вытяжного воздуха. В соответствии с п
рограммой к
урсов «Вентиляция» и «Кондиционирование
воздуха и холодоснабжение зданий», а также с составом выпускной
квалификационной работы по профилю «Теплогазоснабжение и вентиляция» 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 при обработке воздуха. Существующая норма-
р
тивно-сп
авочная литература не содержит конструктивные характеристики нового оборудования, необходимые для таких расчетов. Настоящие методические указания призваны восполнить данный пробел на
примере оборудования одного из ведущих отечественных производителей. Методика расчета соответствует представленной ранее в [1]. Характеристики оборудования приняты в соответствии с разработанными
фирмой-производителем ко
мпьютерными пр
ограммами по его подбору
и по данным [2].
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГАБАРИТОВ
ТЕПЛОУТИЛИЗАЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Типоразмер установки и ее поперечное сечение, являющееся одинаковым для всех секций, в том числе и теплоутилизационных, определяется по величине воздухопроизводительности системы вентиляции или
кондиционирования воздуха — L
, м3/ч. Выбор типоразмера и сече-
сист
ния производится по табл. 1 перед подбором и расчетом всех секций.
При выборе типоразмера и сечения следует ориентироваться на наиболее дешевую схему теплоутилизации с промежуточным теплоносите-
3
лем, предполагающую установку теплоотдающей секции (воздухонагревателя) 1 (рис. 1) в приточной установке, и теплоизвлекающей секции (поверхностного воздухоохладителя) 2 с каплеуловителем 3 — в
вытяжной. Эти секции связываются циркуляционным контуром, заполненным, как правило, антифризом, поскольку в теплоотдающей секции
возможно охлаждение промежуточного теплоносителя до отрицательных температур. В контуре имеется циркуляционный насос 4, регу
рующий
клапан 5 и расширительный бак 6.
ли-
Рис. 1. Принципиальная схема системы теплоутилизации
с промежуточным теплоносителем
В качестве антифриза может использоваться водный раствор этиленгликоля, пропиленгликоля, хлористого кальция и некоторых других
веществ (см. п. 3).
Пример выбора типоразмера установки
Расход приточного и вытяжного воздуха L
= 10000 м3/ч. По табл. 1
сист
выбирается типоразмер центрального кондиционера ANR7 в левом
исполнении с внешними поперечными размерами 1100×1320 (h) мм.
4
Таблица 1
у
Геометрические характеристики приточных установок
Типоразмер L
ном
L
L
min
B H l
max
l
к.
о.к
UTR 50-25 1,6 0,1 2,5 710 470 510 610
UTR 50-30 2 0,2 3 710 520 510 610
UTR 60-30 3 1,4 4 810 520 510 610
UTR 60-35 3,5 1,6 5 810 570 510 610
UTR 70-40 4 2 6 910 620 510 610
UTR 80-50 5 2,2 7 1010 720 510 610
UTR 90-50 6 2,3 10 1125 740 510 610
UTR 100-50 7 2,4 11 1225 740 510 610
ANR6 6 3,5 13 1100 1100 575 1100
ANR7 7 4 17 1100 1320 575 1100
ANR8 8 4,5 21 1320 1320 575 1100
ANR12 12 7 25 1435 1435 575 1100
ANR20 20 10 35 1660 1660 575 1100
ANR25 25 17 55 2045 2045 575 1100
Примечания.
L
— номинальная воздухопроизводительность, тыс. м3/ч, соответствующая
ном
данному типоразмеру установки UTR или ANR;
L
, L
— минимальная и максимальная воздухопроизводительность установ-
min
max
3
ки, тыс. м
/ч;
В, Н — ширина и высота установки, мм;
l
— длина воздухонагревателя-утилизатора, мм;
к.у
l
— длина воздухоохладителя-утилизатора с каплеуловителем, мм.
о.к
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУХА
И ПРОМЕЖУТОЧНОГО ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ
Схема процессов обработки воздуха на I-d-диаграмме в теплоотда-
ющем и теплоизвлекающем теплообменниках приведена на рис. 2.
Построение и расчет производятся в следующей последо-
вательности:
наносим на диаграмму точку Н наружного воздуха по значениям t
и l
, соответствующим параметрам «Б» для холодного периода года по
н
данным [3], а также точку У удаляемого воздуха по результатам построения процесса изменения состояния воздуха в помещении и определяем энтальпию в этой точке l
и влагосодержание dy;
у
н
5
с учетом рекомендаций [4] наносим на линию φ = 100 % точку F
при предельной температуре поверхности теплоизвлекающего теплообменника t
соединяем точку У с точкой F, отмечаем на построенном отрезке
, равной +2 °С, из условия необмерзания его поверхности;
F
точку О при = 90 %, отвечающую состоянию воздуха после охлаждения в воздухоохладителе и определяем энтальпию в этой точке l
госодержание d
проводим линию d
определяем температуры t
;
0
= const, а также линии Iy = const и l0 = const и
F
и t
y. усл
в точках их пересечения с dF = const
0 усл
и вла-
0
— условные температуры воздуха до и после охладителя в пересчете на
условный «сухой» процесс охлаждения (см. рис. 2). Они будут нужны
при расчете теплоизвлекающей секции (см. п. 5).
Рис. 2. Схема процессов обработки воздуха в системе
теплоутилизации с промежуточным теплоносителем
6
При малом влагосодержании уходящего воздуха может оказаться,
< dF, т.е. точка У лежит левее линии dF = const. Это означает, что
что d
y
процесс охлаждения в теплоизвлекающем теплообменнике будет «сухим» (по линии d
находим среднюю температуру антифриза: Т
= const), и нужно принимать t
y
= ty и t
y.ycл
о.усл
= tF – 1 = 1 °С.
ср
= tF = +2;
Задаемся разностью температур антифриза на входе и на выходе из теплообменников: T = T
– Т2 = 6 °С. Тогда температура антифриза на
1
выходе из теплоизвлекающего теплообменника (и на входе в теплоотдающий) T
обменник (и на выходе из теплоотдающего) Т
определяем массовый расход уходящего воздуха:
находим количество утилизируемой теплоты:
определяем массовый расход нагреваемого воздуха:
проверяем температуру воздуха за теплоотдающим теплообмен-
= Тср + Т/2 = 4 °С, а на входе в теплоизвлекающий тепло-
1
= Тср – Т/2 = –2 °С;
2
,ρ кг/ч;
ρ , кг ч /; GL
ууу
()/3,6, Вт;QGII
ут у у o
GL
ппп
ником:
3, 6
Q
tt
ут н
В приведенных формулах L
ут
Gc
в
п
и Lу — это значения расхода воздуха
п
соответственно для приточной и вытяжной установок, м
с – удельная теплоемкость воздуха, с = 1,005 кДж/(кгК);
о
, С.
3
/ч;
и у —
п
плотность соответственно приточного и уходящего воздуха:
353
ρ ;
п
273 t
Здесь tп — температура приточного воздуха, °С, принимаемая по расче-
ρ .
п
у
273 t
353
у
ту процесса изменения состояния воздуха в помещении.
Если оказывается, что t
температуру t
Значение t
(выше, чем +2 °С) и повторить построения и расчеты.
F
будет необходимо при расчете теплоотдающей секции (см.
ут
> +2 °С, нужно принять более высокую
yт
п. 4). Вычисляем коэффициент температурной эффективности теплоутилизатора:
.
ун
k
эф
tt
ут н
tt
Нормальное значение коэффициента эффективности должно составлять 0,4—0,5. Величина k
используется в технико-экономическом
эф
расчете (см. п. 6);
7
• находим расход антифриза:
Q
w
ут
cT
w
зам и
G
— удельная теплоемкость антифриза, Дж/(кгК). Значения cw
где c
w
вместе с температурой замерзания t
кг/ с,,
плотностью ρw в зависимости от
концентрации этиленгликоля, пропиленгликоля или хлористого кальция в антифризе приведены в табл. 2 [5]. Концентрация должна выбираться так, чтобы t
Антифриз Концентрация, % t
Этиленгликоль
Пропиленгликоль
Хлористый
кальций
была ниже, чем tн.
зам
Физические свойства антифризов
, оC ρw, кг/м3 cw, Дж/(кг·К)
зам
19,8 –10 1025 3860
35 –21 1045 3570
46,4 –35 1060 3360
25 –10 1038 3975
39 –20 1048 3745
54 –40 1070 3440
14,7 –10,2 1130 3328
20,9 –19,2 1190 3044
28,5 –43,5 1270 2780
Таблица 2
Пример определения параметров воздуха
и промежуточного теплоносителя
Пусть L
(параметры «Б» в холодный период для Москвы по данным [3]
= +16 С; tу = +22 С; Iу = 38,5 кДж/кг, dу = 6,25 г/кг (из расчета про-
t
п
= Lу = 10000 м3/ч (см. п. 2); tн = –28 С; Iн = –27,3 кДж/кг
п
1
);
цесса изменения состояния воздуха в помещении). Наносим на I-dдиаграмму точку F, соединяем ее с У и отмечаем точку О. Параметры
точки О: t
охлаждение будет идти с конденсацией. Условные температуры: t
= +27,2
1
Здесь и далее климатические параметры приняты по предыдущей редакции [3]
от 2004 г.
= +4,1 С, Iо = 16,4 кДж/кг, do = 4,35 г/кг. Поскольку do < dу,
о
С; t
= +5 С. Плотность воздуха:
о.усл
ρ 1,221
п
353
273 16
8
кг / м ;
у.усл
=
3
ρ 1,197
воздуха:
353
у
273 22
10000 1,197 11970 кг / ч.G
у
11970 (38,5 16,4) / 3,6 7348 В .т3Q
ут
10000 1, 221 12210 кг / ч.G
п
теплоотдающей секции:
3
кг / м
. Массовый расход уходящего воздуха:
Количество передаваемой теплоты:
Массовый расход нагреваемого
Температура воздуха после
73483 3, 6
t
ут
12210 05
1, 0
28 6, 45
С
, что ниже +2,
так что параметры антифриза выбраны правильно. Коэффициент тем-
пературной эффективности:
k
эф
22 28
0, 43
, что лежит в опти-
6,45 28
мальном диапазоне (большего в данном случае достигнуть трудно из-за
опасности обмерзания воздухоохладителя). По табл. 2 принимаем
антифриз с концентрацией этиленгиколя 41,5 %. Для него t
= 3450 Дж/(кгК); ρw = 1054 кг/м3. Расход антифриза:
c
w
73483
G
w
345 6/.0
3, 55
кг с
= –29 < tн;
зам
4. РАСЧЕТ ТЕПЛООТДАЮЩЕЙ СЕКЦИИ
(ПРИТОЧНАЯ УСТАНОВКА)
Расчет сводится к определению необходимой поверхности нагрева
для передачи 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 гидравлическо-
опротивления по п
го с
ромежуточному теплоносителю для выбора цир-
куляционного насоса.
Для расчета необходимы следующие исходные данные: массовый
расход приточного воздуха G
до и после теплообменника (соответственно t
, м3/ч, температура нагреваемого воздуха
п
и tут — см. рис. 2), С и
н
температура промежуточного теплоносителя на входе и на выходе из
воздухонагревателя (соответственно Т
расход G
, а также количество утилизируемой теплоты Qут (см. п. 3).
w
и Т2), С, его плотность ρw и
1
Расчет можно проводить по методике раздела 11.3.Г [6] с учетом рекомендаций [4], несколько видоизмененных с учетом специфики подбора оборудования для типовых приточных установок и с целью упрощения расчетов. По постановке задачи данный расчет является конструкторским. Считаем, что типоразмер установки и ее геометрические
размеры уже выбраны по величине L
(см. п. 2). При необходимости
п
осуществить поверочный расчет, т.е. определить фактические значения
9
tут и уточнить kэф для уже подобранного воздухонагревателя-
утилизатора при изменении значения t
в течение отопительного перио-
н
да, обычно применяют методику, использующую показатели числа
единиц переноса теплоты NTU и температурной эффективности теплообменника ε, изложенную, например, в [7]. То же самое касается и
охладителя-утилизатора (см. п. 5).
Расчет производится в следующей последовательности:
находим массовую скорость воздуха в геометрическом сечении
воздухонагревателя:
G
( ρ),
v
п
где f
— геометрическое сечение для прохода воздуха, принимаемое в
г
п
кг/0мс,
36
f
г
0
2
зависимости от выбранного типоразмера установки по табл. 3. При правильном подборе величина (vρ)
вычисляем скорость промежуточного теплоносителя в трубках
должна быть в пределах 2,5—4 кг/(м2с);
п
воздухонагревателя:
G
w
, м/с.
f
ww
Величина f
w
представляет собой сечение для прохода теплоносителя
w
в воздухонагревателе и также принимается в зависимости от размера
установки и числа ходов воздухонагревателя по табл. 3. Число ходов
принимается таким образом, чтобы значение w лежало в пределах 0,5—
2,5 м/с. В таблице указаны значения f
но задаться начальным числом рядов N
= 4—5), тогда fw = N
N
нач
. Величина f
начfw.о
для одного ряда, поэтому нуж-
w.о
(рекомендуется принимать
нач
представляет собой произ-
w.о
ведение сечения одной трубки и числа параллельно включенных трубок
в одном ряду;
определяем значение коэффициента теплопередачи воздухонагре-
вателя:
0,37 0,18
п
вычисляем среднюю разность температур антифриза и воздуха в
, Вт/ м ·К2 ρ);1(Kv w
2
воздухонагревателе. Так как перепады температур в воздухонагревателе
достаточно малы, для получения правильных результатов используем
логарифмическую разность температур:
tt
ср
бм
t
б
t
м
t
, .lnС
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]