Курсовая работа Инженерно-технический расчет теплообменных аппаратов в системе кондиционирования воздуха

В систему кондиционирования любого помещения входят такие теплообменные аппараты как: испаритель и конденсатор. При проектировании данных теплообменников инженер должен учитывать не только конкретные входные и выходные данные, например по значениям температур, но и уметь определять величину этих значений входных-выходных данных в соответствии с общей нагрузкой на систему кондиционирования помещения, а также определять режим работы теплообменников.

Инженерно-технический расчет теплообменных аппаратов предлагается провести на примере рассмотрения системы кондиционирования воздуха, которая устанавливается на кабину машиниста с целью обеспечения в ней комфортного температурного режима для летнего периода эксплуатации подвижного состава.

Содержание

1. Введение

   1. метеорологические основы проектирования

   2. теплофизиологические основы проектирования

   3. гигиенические основы проектирования

2. Тепловлажностная нагрузка на кабину локомотива в летний период (тепловлажностный баланс)

3. Выбор системы кондиционирования

4. Расчет требуемой холодопроизводительности системы кондиционирования

5. Принцип работы кондиционера

6. Расчет теплообменных аппаратов, входящих в систему кондиционирования кабины локомотива

   1. Конструкторский расчет испарителя

   2. Конструкторский расчет конденсатора

   3. Поверочный расчет испарителя

   4. Поверочный расчет конденсатора

1. Введение

Системы кондиционирования воздуха применяют для создания и поддержания нормируемого микроклимата, т.е. главным образом температуры, влажности, подвижности воздуха на рабочих местах машиниста и помощника.

Рабочее место локомотивной бригады изолировано от внешней среды ограждающими конструкциями (стенами), что позволяет создать в ней определенный микроклимат. Ограждения защищают помещения от непосредственных атмосферных осадкой, а климатические установки поддерживают состояние внутренней среды на определенном уровне. Совокупность всех инженерных средств и устройств, обеспечивающие заданные условия микроклимата в помещении будем называть системой обеспечения микроклимата.

Профессия машиниста локомотива относится к группе профессий операторского типа. Данный вид деятельности с физиологической точки зрения характеризуется выраженным нервно-эмоциональным напряжением и в тоже время малоподвижностью что требует высокого уровня комфортности.

1. Метеорологические основы для проектирования систем кондиционирования

К метеорологическим основам следует отнести такие составляющие как: погоду, климат в данной местности и наличие солнечного излучения (климатическая зона).

Состояние погоды определяется совокупностью следующих метеорологических параметров:

- температурой наружного воздуха, ⁰С;

- оносительной влажностью наружного воздуха, %;

- атмосферным давлением, Па (в нашем проекте принимается атмосферное давление 760 мм рт ст)

- скорость движения воздушных масс, м/с (в нашем проекте данный параметр не учитыватся)

Перечисленные элементы являются исходными параметрами при проектировании систем кондиционирования.

2. Теплофизиологические основы проектирования систем кондиционирования

В задачу кондиционирования воздуха в кабине локомотива входит обеспечение комфортных условий для человека. Теплоотдача от человека в окружающую среду осуществляется главным образом посредством теплопроводности, конвекции а также за счет излучения и скрытого теплообмена испарением с поверхности тела.

Чтобы обеспечить комфортные условия необходимо чтобы в любой момент времени между количеством тепла и влаги, поступающим от человека в окружающее его пространство и количеством тепла и влаги, которая среда способна поглотить, будет обеспечен нулевой баланс. Таким образом, тепловой комфорт можно обеспечить, если окружающая среда способна поглотить, то количество тепла и влаги, которое поступает от человека.

На сегодняшний момент существует общее поле комфорта для человека, находящегося в помещении. Его параметры представлены в таблице 1.

Таблица 1

Параметры влажного воздуха	1	2	3	4
Температура, 0С	23,5	27,5	24	21
Относительная влажность, %	30	30	70	70
Энтальпия, кДж/кг	37,5	45,5	57,5	48,5
Влагосодержание, d, кг/кг сух.возд.	5,4	6,85	13,1	10,85

А) Рассчитаем температуру воздуха которая должна быть в кабине локомотива по формуле: берем самую близкую точку это 4=В следовательно

t_в=24⁰С;t_{н=(24-20)/0,4 +20=30}⁰С

₍₁₎

t_в – температура воздуха в кабине,⁰С;

t_н – температура наружного воздуха,⁰С (см. исходные данные).

Б) Необходимо определить: попадает ли расчетная температура воздуха в кабине t_в в общее поле комфорта. Для этого воспользуемсяI-dдиаграммой влажного воздуха, представленнойна рис.1.

Использование диаграммы влажного воздуха при термодинамических расчетах

Технические расчеты процессов с влажным воздухом практически всегда производятся с помощью I-dдиаграммы. (рисунок 1.)

На ней по оси ординат нанесены значения энтальпии влажного воздуха в (кДж/кг сух.возд.), а по оси абсцисс – значения влагосодержаний в (г/кг сух.возд.).

На диаграмме действительную ось влагосодержаний проводят под углом 135⁰к оси ординат, поэтому линии изоэнтальпий проходят на диаграмме под таким же углом к оси энтальпий. НаI-dдиаграмме кроме изоэнтальпий наносятся линии постоянных значений температуры, относительной влажности, влагосодержаний

Диаграмма составляется для постоянного общего давления влажного воздуха

I-d диаграмма влажного воздуха

На I-dдиаграмму наносятся точки поля комфорта 1, 2, 3, 4 и строится точка В – точка состояния внутреннего воздуха

Построение какой либо точки на I-dдиаграмме может осуществляется минимум по двум из следующих известных параметров: температура, относительная влажность, влагосодержание, энтальпия.

Так например, для построения точки 1 общего поля комфорта используем параметры: температуру t₁= 23,5⁰С и относительную влажность φ₁=30%.

На I-dдиаграмме находим значение температуры воздухаt₁= 23,5⁰С и далее следуем по линииt₁= 23,5⁰С = const до точки пересечения с линией φ₁= 30% = const. Точка пересечения – точка 1 поля комфорта. (рисунок 1.1)

Для данного построения на I-dдиаграмме имеет смысл изобразить лишь точку 1 поля комфорта, т.е. не строить вспомогательных линий, определяющих ее положение.

Аналогично построить на I-dдиаграмме точки 2, 3, 4 и В, которая строится поt_ви φ_в(расчет по формуле (1) и исходные данные)

Все построения необходимо изображать на одной I-dдиаграмме карандашом (распечатать рисунок 1), в связи возможностью внесений исправлений в ходе проведения расчетов.

Таким образом, построив точки 1, 2, 3, 4 соединяем их и получаем четырехугольник – поле комфорта для человека, прибывающего в помещении. После этого определяем: попадает ли построенная точка В, точка определяющая состояние внутреннего воздуха, в поле комфорта.

Если попадает, то к дальнейшему проектированию окончательно принимаем расчетные параметры данной точки В (температуру, влажность, энтальпию, влагосодержание).

Если не попадает, то берем ближайшую к ней точку, которая лежит на границе поля комфорта и принимаем ее параметры к дальнейшему проектированию, это и будет также точка В – точка определяющая состояние внутреннего воздуха в помещении в соответствии с полем комфорта.

1.3 Гигиенические основы

Гигиенические требования заключаются в том, чтобы подвода чистого воздуха обновлять постоянно загрязняемый человеком воздух в кабине. Физическая очистка воздуха достигается с помощью фильтров. В соответствии с санитарно-гигиеническими нормами для летнего режима эксплуатации кабины локомотива принимаем необходимое количество наружного воздуха на 1 человека 30 м³/ч. С учетом, что в кабине могут находится машинист, помощник и оператор, т.е. 3 человека, то наружного воздуха необходимо подавать не менее 90 м³/ч

рисунок 1.1

2. Тепловлажностная нагрузка на кабину локомотива в летний период (тепловлажностный баланс)

2.1 Модель системы кондиционирования воздуха в кабине машиниста

2.2 Расчетная модель тепло- и влагопоступлений в кабину в летний период года

2.3 Теплопоступления через ограждения

2.4 Теплопоступления с инфильтрационным воздухом

2.5 Теплопоступления излучением от солнца

2.6 Теплопоступления от людей

2.7 Теплопоступления от оборудования

8. Поступление влаги в кабину

2.9 Общая тепловлажностная нагрузка на кабину локомотива в летний период (тепловлажностный баланс)