Холодильное и вентиляц оборудование Белов ЕЛ

132

результате чего снижаются капитальные затраты на устройство системы кондиционирования воздуха и расходы по ее эксплуатации.

За расчетную величину принимают максимальный теплоприток в данном помещении. К полученному расчетом Q1cсвет добавляют количество теплоты, поступающей через облучаемые массивные ограждения, и находят окончательные значения теплопритоков от солнечной радиации.

Теплопритоки от обрабатываемых материалов. При расчетах технологических СКВ теплоприток Q2п по количеству полной теплоты (т. е. по разности значений удельной энтальпии продуктов) определяют по тем же формулам, что и при расчете холодильников.

Если при расчетах учитывают только явную теплоту, теплоприток от материалов (Вт) можно определить по формуле

Q2я = mc (t1 – t2 ) (6)

где Q2я — количество явной теплоты от обрабатываемых материалов (продуктов), Вт; т

— масса материалов (продуктов), кг; с — удельная теплоемкость, Дж/(кг • К) (для мяса с = 2720...3140 Дж/кг, для колбасы с = 2510 Дж/кг).

Начальная температура мяса зависит от того, в каком виде оно поступает в цех на переработку (охлажденное или парное). Охлажденное мясо при переработке нагревается от 4 до 12 °С, следовательно, оно воспринимает часть выделенной в помещении теплоты. В этом случае Q2 входит в уравнение теплового баланса со знаком «минус». Парное мясо охлаждается с 36 до 120С и, следовательно, выделяет теплоту в процессе его обработки. В этом случае значение Q2 будет положительным.

Для предприятий общественного питания объектами обработки являются горячие блюда, выпеченные изделия в кондитерских цехах, остывающая пища в обеденных залах, а также мясопродукты, обрабатываемые в холодных цехах. Тепловыделения от остывающей пищи можно принять Q2 = 17...25 Вт на одного посетителя.

Теплопритоки с наружным воздухом. Наружный воздух поступает в кондиционируемое помещение либо от отдельной вентиляционной установки, либо при инфильтрации (проникновение наружного воздуха внутрь здания через неплотности в наружных ограждениях и через щели в окнах, а также при открывании дверей). Если в кондиционируемые помещения подают воздуха больше, чем удаляют из них, то в помещениях создается избыточное давление (подпор), препятствующее проникновению воздуха с инфильтрацией. В этом случае теплоприток от инфильтрации можно принимать равным нулю. Если в кондиционируемое помещение подается вентиляционный воздух от отдельной приточной установки без предварительной тепловлажностной обработки его, он приносит с собой теплоту и влагу точно так же, как воздух, проникающий с инфильтрацией.

Теплоприток с вентиляционным воздухом (Вт) подсчитывают по форму-

лам:

134

Определение суммарной тепловой нагрузки. Определяя суммарную тепловую нагрузку на систему кондиционирования воздуха, необходимо учитывать, одновременно ли действуют теплопритоки от различных источников. Так, теплопритоки от солнечной радиации в дневное время могут не совпадать по времени с теплопритоком от освещения вечером. В этом случае определяют величину обеих нагрузок, но в расчет принимают только одну из них — большую. Поскольку отдельные составляющие теплового баланса в различные периоды года входят как со знаком «+», так и со знаком «-», тепловой баланс кондиционируемого помещения составляют как для летнего, так и для зимнего периодов года.

15.3. Определение влагопритоков Влагопритоки от материалов. На предприятиях питания основными ис-

точниками влагопритоков являются остывающая пища, открытые поверхности кастрюль и т. п. Количество влагопритоков от пищи можно ориентировочно принимать W2 = 20 • 10-6 кг/с на одно посадочное место.

Для предприятий по переработке мяса количество влагопритоков можно принимать по удельной нагрузке на 1 м пола. Так, для помещений по переработке парного мяса wм = (11...17)10-6 кг/(м2•с), а для сушилок колбас — (З0...50)10-6кг/(м2 • с).

Влагопритоки с наружным воздухом. Влагоприток Wвз (кг/с) с наружным воздухом, поступающим в помещение без предварительной тепло-влажностной обработки, определяют по формуле

где dн, dB — влагосодержание наружного воздуха и воздуха в помещении, г/кг.

Влагопритоки от людей. Количество влаги, выделяемой людьми (кг/с),

где wчел — влаговыделение одного человека, кг/с; n — число людей в помещении.

Влаговыделения в зависимости от температуры воздуха в помещении и рода выполняемой работы приведены в табл. 18.

15.4. Выбор параметров и количества воздуха, подаваемого в помеще-

ние

Если в помещении с тепловыделениями ∑Q и влаговыделениями ∑W выключить установку кондиционирования воздуха, то его параметры будут изменяться. Так, в теплый период года температура, влажность и энтальпия воздуха начнут увеличиваться, и он из состояния, характеризуемого точкой В на i—d- диаграмме влажного воздуха, перейдет в состояние B1 (пунктирная линия на рис. 15.1). Процесс этого изменения на i—d - диаграмме изображается прямой линией, проходящей через точку В под углом, соответствующим значению тепловлажностного отношения εп

135

Рис. 15.1. Изображение процесса изменения воз-

духа в кондиционируемом помещении в i – d - диаграмме

где ΣQп – суммарный теплоприток полной тепдлоты, кВт; W – суммарный влагоприток, кг/с; ΣQя – суммарный приок явной («сухой») теплоты, кВт; iw – удельная энтальпия водяных паров (кДж/кг) при температуре воздуха t, 0С.

iw = 2500 + 1,8t.

При определении теплопритоков ∑Q необходимо учитывать характер тепловыделений: если теплопритоки от материалов, воздуха, людей определяли по полной теплоте (по разности конечной и начальной энтальпий) Qп, то следует пользоваться формулой (16). Если при определении этих теплопритоков учитывали только явную теплоту Qя (по разности конечной и начальной температур), следует пользоваться формулой (17).

Чтобы температура и влажность воздуха в помещении были постоянными (т. е. чтобы положение точки В было неизменным), в помещение необходимо подать воздух с такими параметрами (точка П), чтобы после смешения с воздухом, состояние которого характеризуется точкой B1, в помещении вновь установились заданные параметры (точка В). В летнее время для этого подают более холодный и более сухой воздух, а зимой — более теплый и влажный. Точка П должна лежать на той же прямой с наклоном, соответствующим εп (летом — ниже точки В, а зимой — выше нее), так как только при этом условии после смешения воздуха с состояниями П и В можно получить воздух с состоянием В.

Положение точки П на линии с наклоном, соответствующим εп, определяется допустимой (рабочей) разностью температур Δtраб приточного воздуха и воздуха в помещении (расстояние между точками В и П). Рабочую разность температур выбирают, исходя из принятого способа распределения воздуха, а также в зависимости от высоты помещения.

Для торговых залов предприятий общественного питания Δtраб = 4... 10 °С. Для производственных помещений при подаче воздуха в рабочую зону Δtpaб = 6...9 °С, а при подаче воздуха под потолком допустимая разность температур может быть увеличена до 12...14 °С (меньшие значения соответствуют помещениям высотой до 3 м).

Объемный расход воздуха L (м3/с), который необходимо подавать в кондиционируемое помещение, определяют обычно из условия удаления теплопритоков:

136

где ρ — плотность воздуха при t = tn, кг/м3; с — удельная теплоемкость воздуха при t = tп, кДж/(кг • К); ∆tраб — допустимая (рабочая) разность температур, оС; iп , iв — удельные эн-

тальпии приточного и внутреннего воздуха (в точках П и В) кДж/кг.

Полную или частичную замену воздуха в помещении называют воздухообменом.

Кратность воздухообмена показывает, сколько раз в течение часа сменяется воздух в помещении. Обычно для кондиционируемых помещений кратность воздухообмена составляет 5...10 обменов в час и зависит от типа системы

где L — количество приточного воздуха, затем полностью удаляемого из помещения, м3/ч; Vнетто — объем помещения.

Контрольные вопросы и задания

1. Как составить тепловлажностный баланс кондиционируемого помещения? 2. Как определить теплопритоки через ограждающие конструкции? 3. Как вычислить теплопритоки от солнечной радиации? 4. Как рассчитать теплопритоки с вентиляционным воздухом? 5. Как определить влагопритоки?. 6. Приведите формулу для расчета объемного расхода воздуха, который необходимо подавать в кондиционируемое помещение.

16.ПОДБОР ВЕНТИЛЯТОРА И ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

16.1.Характеристика вентиляторов.

16.2.Подбор вентиляторов.

16.1. Характеристика вентиляторов.

Характеристиками вентиляторов называют таблицы и номограммы, отражающие зависимость между основными параметрами: подачей L, давлением рв, мощностью N, КПД и частотой вращения n, определяемыми экспериментальным путем на основе стендовых испытаний.

Между основными параметрами вентиляторов и частотой вращения рабочего колеса существуют следующие соотношения.

Подача вентилятора прямо пропорциональна частоте вращения рабочего колеса:

L1 n1 . L2 n2

Давление, создаваемое вентилятором, прямо пропорционально квадрату частоты вращения:

Мощность вентилятора прямо пропорциональна кубу частоты вращения:

N1 n13 . N2 n23

137

Приведенные зависимости называют законами пропорциональности.

При подборе вентиляторов наибольшие удобства и наглядность представляют характеристики, построенные для каждого вентилятора при разной частоте вращения (рис. 16.1).

На графике по оси абсцисс отложена подача вентилятора L (м3/ч), а по оси ординат — полное давление рв.

Верхняя кривая рв—L обычно соответствует наибольшей допустимой частоте вращения по соображениям прочности, а нижняя кривая определяет усло-

вия работы нагнетателя без сети при L = Lmах, т. е. рв = рв max.

Работа вентилятора в сети не может рассматриваться изолированно от ее особенностей. Один и тот же вентилятор, работая при одинаковой частоте вращения в различных сетях, будет подавать различные количества воздуха и создавать различные давления.

Это видно при рассмотрении характеристики вентилятора.

Режим работы вентилятора в данной сети может быть определен при совмещении характеристики вентилятора с выполненной в том же масштабе характеристикой сети.

Рис. 16.1. Аэродинамическая ха-

рактеристика радиального вентилятор

Сеть — это совокупность всасывающих и нагнетательных трубопроводов, арматуры, калориферов, экономайзеров, фильтров и т. п. При транспортировании воздуха давление, создаваемое нагнетателем, затрачивается на преодоление сопротивления сети, на создание динамического давления. Один и тот же вентилятор может подавать различные количества воздуха при различных давлениях в зависимости от преодолеваемых сопротивлений.

Таким образом, развиваемое вентилятором давление зависит не только от самой гидравлической машины, но и от свойств сети, на которую она работает, т. е. режим работы вентилятора всегда рассматривают в совокупности с конкретной сетью.

Характеристика сети — это графически или аналитически выраженная зависимость между количеством воздуха, проходящего по сети, и давлением, необходимым для перемещения этого количества с требуемой скоростью, т.е. p=f(L).

Характеристика сети выражается уравнением

138

Δpc = kL2,

где Δрс — потери давления в сети; k — коэффициент, зависящий от особенностей сети; L — расход воздуха в сети.

Этому уравнению соответствует парабола, проходящая через начало координат.

Точка пересечения характеристики сети с характеристикой вентилятора называется рабочей точкой. При этом соблюдено условие, что производительность (подача) вентилятора L равна расходу воздуха в сети, а сопротивление сети Δрс равно давлению, создаваемому вентилятором рв. Совмещение характеристик вентилятора и сети показано на рис .16.1.

16.2. Подбор вентиляторов.

Вентиляторы подбирают по характеристикам, помещенным в каталогах и справочниках.

Для подбора вентилятора необходимо знать его подачу L и давление рв. Подача вентилятора определяется с учетом потерь или подсосов воздуха в воздуховодах. Для этого вводят поправочные коэффициенты на расчетное количество воздуха: для стальных, пластмассовых и асбоцементных (из труб) воздуховодов длиной до 50 м — 1,1; для остальных — 1,15. Кроме того, количество подсасываемого воздуха в пылеуловителях следует принимать по паспортным данным.

Подачу вентилятора (м3/ч) определяют по формуле

где n— поправочный коэффициент; Lp — расчетная производительность, м3/ч.

Рис. 16.1. Совмещение аэродинамической характеристики вентилятора с характеристикой сети:

1 — характеристика сети; 2 — характеристика вентилятора; А — рабочая точка

Давление вентилятора рв принимают равным расчетному, если вентилятор предназначается для перемещения чистого и малозапыленного воздуха.

Вентилятор выбирают в следующем порядке: по заданным значениям подачи и давления на характеристике вентилятора находят точку пересечения координат L и рв. В том случае, если эта точка располагается между «рабочими» характеристиками, то ее сносят по вертикали на нижележащую «рабочую» характеристику и пересчитывают систему на новое давление, соответствующее полученной рабочей точке, или же повышают ее до расположенной выше «рабочей» характеристики. По принятой «рабочей» характеристике, по заданным L

139

и рв находят частоту вращения рабочего колеса вентилятора n, мин-1 его коэффициент полезного действия η. Затем определяют потребляемую мощность.

Иногда удобно использовать безразмерные характеристики. К ним относятся:

коэффициент производительности

L FuL ,

где L – производительность (подача) вентилятора, м3/с; F d 2 / 4 - площадь рабочего колеса, м2; u = πdn/60 – окружная скорость на ободе рабочего колеса, м/с; d – диаметр колеса, м; n – частота вращения, об/мин.

коэффициент полного давления

Рв Рuв2 ,

где ρ – плотность воздуха;

коэффициент мощности

N N 3 ;Fu

коэффициент быстроходности

ny Pв0,75 n .

Полезная мощность вентилятора (кВт)

где Рв – полное давление вентилятора, Па; L – подача вентилятора, м3/с.

Мощность, потребляемая электродвигателем (кВт)

где К – коэффициент запаса (при Nв < 5 кВт К = 1,15; при N > 5 кВт К = 1,1); ηподш, ηпер – кпд подшипников и кпд передачи.

Контрольные вопросы и задания

1. По каким признакам классифицируются вентиляторы? 2. Какое давление развивают вентиляторы среднего давления? 3.Опишите особенности радиальных вентиляторов. 4. Назовите типы лопаток колеса. 4. Что называется характеристикой вентилятора? 5. Как подбирают вентиляторы?

140

РАЗДЕЛ 5. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ

Тематика практических занятий:

1.Анализ конструкции вентиляторов – 2 ч.

2.Снятие характеристики центробежного вентилятора – 2 ч.

3.Анализ конструкции основных узлов и деталей поршневых компрессоров – 2 ч.

4.Изучение молокоохладительной установки МХУ-8С – 2 ч.

5.Испытание бытового холодильника – 2 ч.

6.Анализ конструкции бессальниковых хладоновых машин – 2 ч.

7.Анализ конструкций герметичных компрессоров – 2 ч.

8. Изучение устройства и принципа работы однокамерного компрессионного холодильника – 4 Ч.

9. Изучение конструкции и работы кондиционера – 4 ч.

Работа № 1 Анализ конструкции вентиляторов

Цель работы: изучить конструкции вентиляторов. Выявить достоинства и недостатки различных типов вентиляторов.

Оборудование и приспособления: Стенды, плакаты.

Гидравлическая машина, в которой происходит преобразование механической работы в механическую энергию жидкости, называется нагнетателем. К нагнетателям относятся полосы и воздуходувные машины. Воздуходувные машины служат для повышения давления и подачи воздуха или другого газа. В зависимости от степени сжатия воздуходувные машины разделяются на вентиляторы и компрессоры.

Вентилятор - воздуходувная машина, предназначенная для подачи воздуха или другого газа под давлением до 15 кПа при организации воздухообмена и широко используются в вентиляционных установках, в технологических агрегатах и в виде отдельных узлов некоторых машин.

По принципу действия и устройству вентиляторы делятся на центробежные (рис. 1.1) и осевые.

Рис. 1.1. Центробежный вентилятор: 1- отверстие в корпусе; 2 – кожух; 3 – нагнетательный патрубок; 4 – электродвигатель; 5 – станина

В центробежном вентиляторе поток газа, поступающего во вращающееся рабочее колесо, изменяет направление движения с осевого на радиальное, а в осевом вентиляторе направление потока не изменяется. Основными элементами вентилятора являются рабочее колесо, корпус и коллектор. У крупных вентиляторов неотъемлемыми частями также являются направляющий аппарат и диффузор. Кроме перечисленных элементов у центробежных вентиляторов