3. Расчет тепло- и влагопритоков и тепловлажностного отношения.
Параметры воздуха, поступающие в кондиционируемые помещения, устанавливаются в результате притока и отвода тепла и влаги в этих помещениях. Так, в летнее время, как правило, в помещениях выделяется избыточное количество тепла и влаги, поэтому установки кондиционирования должны воздух охладить и осушить. В зимний период, наоборот, для компенсации тепло- и влагопотерь установки кондиционирования нагревают и увлажняют воздух.
Тепло, поступающее в помещение (со знаком "+") или уходящее из него (со знаком "-") определяется по формуле:
(1)
где
-
теплопритоки через ограждающие
конструкции, вызванные разностью
температур наружного и внутреннего
воздуха (трансмиссионные) и от действия
солнечной радиации;
-
теплопритоки от обрабатываемых
материалов;
- теплопритоки
с наружным воздухом, проникающим в
кондиционируемое помещение с вентиляционным
воздухом или от инфильтрации через щели
в ограждающих конструкциях;
-
эксплуатационные
теплопритоки.
Общее количество влаги, поступающее в воздух кондиционируемое помещения (со знаком "+") или поглощаемое воздуха находящимися в помещении материалами (со знаком "-") определяется по формуле:
(2)
где
-
влагоприток
от материалов;
- влагоприток
с наружным воздухом;
- эксплуатационные влагопритоки.
При расчете установки кондиционирования воздуха необходимо знать не только величину суммарных тепло- и влаговыделений, но и их влажностное отношение, соответствии с которым изменяются параметры воздуха кондиционируемом помещении.
(3)
где
- суммарный приток
полной теплоты, кВт
- суммарный приток
явной (сухой) теплоты, кВт;
- суммарный
влагоприток, кг/с;
- удельная энтальпия
водяных паров, равная 2500 кДж/кг.
Расчет теплопритоков
Теплопритоки через ограждающие конструкции.
Трансмиссионные теплопритоки (за счет разности температур) разделяются на теплопритоки через массивную светопрозрачную (световые проемы) части ограждающие конструкций кондиционируемых помещений.
Теплопритоки через массивные участки стен, перегородки, полы, перекрытия и покрытия определяются по формуле:
(4)
где k -
коэффициент теплопередачи ограждения,
F – расчётная площадь поверхности ограждения.
Для
стен (принимаем высоту стен 3м.)
,
.
Площадь перекрытий
.
- расчётные
температуры
наружного и внутреннего воздуха, °С.
Коэффициент теплопередачи ограждения определяют по формуле:
(5)
где
-
коэффициент теплоотдачи на внешней
поверхности ограждения,
.
Для внешней поверхности ограждений,
которые не соприкасаются с внешним
воздухом принимаем
.
Для внешней
поверхности ограждений, которые
соприкасаются с внешним воздухом:
для
стен
;
для
перекрытий
;
где
- скорость ветра, м/с
-
коэффициент теплоотдачи на внутренней
поверхности ограждения,
.
(принимается
)
-
суммарное термическое сопротивление
строительной конструкции ограждения
.
- толщина i-того
слоя конструкции ограждения, м.
- коэффициент
теплопроводности
i
-того слоя конструкции ограждения,
Выбираем материалы и толщину ограждений.
Стена
наружная: кирпичная кладка,
0,51м, цементная штукатурка,
0,01м.
Стена внутренняя: кирпичная кладка, 0,125 м, цементная штукатурка, 0,01м.
Пол: топливный шлак, 0,03м, бетонная стяжка 0,15м.
Потолок: кровля плоская тёмных тонов, материал плита перекрытия железо-бетон 0,22м, асфальт 0,1м., рубероид 0,003м.
для материалов, составляющих конструкцию ограждения:
кирпичная
кладка:
;
цементная
штукатурка:
;
топливный
шлак:
;
бетонная
стяжка:
;
железобетон:
;
асфальт:
;
рубероид:
.
Расчёт для летнего периода:
Расчёт коэффициентов теплопередачи ограждений
Для наружный стен:
Для внутренних стен:
Для пола
Для потолка
Теплоприток от стен:
;
;
Теплоприток от перекрытий
Теплопритоки от солнечной радиации складываются из теплопритоков через массивные ограждения (поскольку в данном помещении нет световых проёмов).
где
-
коэффициент
теплопередачи ограждения,
,
F - площадь поверхности ограждения, облучаемой солнцем, м.
- избыточная
разность температур, характеризующая
действия солнечной радиации, °С.
(Принимаем для кровли тёмных тонов
).
Суммарные теплопритоки через ограждения
Расчёт для зимнего периода:
Расчёт коэффициентов теплопередачи ограждений
Для наружный стен:
Для потолка
Теплоприток от стен:
;
;
Теплоприток от перекрытий
Теплопритоки от солнечной радиации складываются из теплопритоков через массивные ограждения (поскольку в данном помещении нет световых проёмов).
где - коэффициент теплопередачи ограждения, ,
F - площадь поверхности ограждения, облучаемой солнцем, м.
- избыточная разность температур, характеризующая действия солнечной радиации, °С. (Принимаем для кровли тёмных тонов ).
Теплопритоки от обрабатываемых материалов.
Для мясоперерабатывающих и сыродельных предприятий теплопритоки от продуктов рассчитываются по формуле:
где m - производительность обрабатываемых устройств,
m=4000кг/86400с=0,069кг/с;
с -
удельная теплоемкость обрабатываемых
продуктов для кулинарных изделий
с=3860
;
и
- начальная и конечная температура
продукта, °С,
Для
холодного отделения
=
5
°С,
=22°С
Теплопритоки с наружным воздухом.
Наружный воздух поступает в кондиционируемое помещение либо от отдельной вентиляционной установки, либо при инфильтрации (проникновения наружного воздуха через щели в окнах, через неплотности в наружных ограждениях, а также при открывании дверей ). Однако в кондиционируемое помещение подают воздуха больше, чем удаляют из него, В результате в помещении создается избыточное давление (подпор); препятствующий проникновению воздуха с инфильтрацией. В этом случае теплоприток от инфильтрации равен нулю. Поэтому, поскольку нет рекомендаций по применению отдельной вентиляционной установки теплопритоки с наружным воздухом принимаем равными нулю.
Эксплуатационные теплопритоки.
Теплопритоки от людей.
Количество тепла, выделяемого людьми, определяется по формуле:
(10)
- тепловой
поток, выделяемый одним человеком,
Вт/чел.
n - число людей, одновременно находящихся в помещении, n=20чел.
Теплопритоки от оборудования.
Коэффициент
Для оборудования с электрическим обогревом тепловыделения рассчитывать не надо, поскольку в холодном цеху электрического обогрева нет.
Теплоту, выделяемую электродвигателями механического оборудования определяют по формуле:
(11)
Ко- коэффициент одновременности работы оборудования. Для столовых Ко =0,8.
Ки-
коэффициент использования оборудования
для предприятий общественного питания
где
- суммарная мощность всех электродвигателей
механического оборудования, Вт.
Теплопритоки от электрического освещения.
Эти теплопритоки определяются по формуле:
(12)
где
-
установленная мощность осветительной
аппаратуры, Вт.
(13)
-
площадь помещения.
Суммарные теплопритоки для летнего периода
Суммарные теплопритоки для зимнего периода
Расчет влагопритоков
Влагопригоки от материалов.
Влагопритоки от материалов рассчитывают по удельным влаговыделениям на 1 посадочное место или 1м2 площади испарения или пола.
(14)
где
- удельное влаговыделение
-площадь пола.
Для предприятий
по переработке мяса
на
1 м2.
Принимаем
на 1 м2.
Влагопритоки с внешним воздухом принимаем равными нулю.
Эксплуатационные влагопритоки.
К этим влагопритокам относится влага, выделяемая людьми, находящимися в кондиционируемом помещении.
,
(16)
где
- влоговыделение одного человека, кг/с.
(для тяжёлой работы и t=22°С
Суммарные влагопритоки
Расчёт тепло-влагопритоков
Летний период
Зимний период
Построение процессов влажного воздуха в i-d диаграмме.
Центральная прямоточная система СКВ
Летняя схема.
Наружный
воздух очищается в фильтре 1 при
температуре
поступает в форсуночную (оросительную)
камеру 2, где охлаждается и осушается
водой, температура которой
ниже температуры точки росы наружного
воздуха
.
Затем воздух поступает в калорифер 3,
где подвергается сухому нагреву и
подается вентилятором 4 в помещение. В
вентиляторе воздух подогревается еще
на 1-2 °С.
Построение процесса обработки воздуха в i-d диаграмме выполняем в следующей последовательности:
1. Наносим на диаграмму точки Н (28°,56%)
и В (22°, 50%), соответствующие расчетным параметрам наружного и внутреннего воздуха.
2.
Через точку В проводим
луч процесса изменения параметров
воздуха в помещении под углом,
соответствующим значению тепловлажностного
отношения для летнего периода (
л
= 5145,695),
вычисленного по формуле (3),
3. По
рабочей разности температур
=3С°
определяется температура поступающего
в помещение (приточного) воздуха.
С°
4.
Наносится на диаграмму точка П(20°),
соответствующая параметрам этого
воздуха. Она лежит на пересечении
изотермы
с
линией
.
5.
Через точку П проводится линия
,
соответствующая процессу нагревания
воздуха в калорифере и вентиляторе. На
пересечении этой линии (dп-соnst)
с линией
= 95% наносится точка Е, соответствующая
параметрам воздуха на выходе из камеры
орошения.
6. Через точки Н и Е проводится прямая до пересечения с = 100%. По полученной точке Д определяется температура холодной воды, разбрызгиваемой в форсуночной камере.
7. Обобщающий процесс тепловлажностной обработки воздуха в оросительной камере или поверхностном воздухоохладителе холодильной
увлажнения
в
орошающей камере НЕ
состоит из адиабатного
орошения
– линия НА и осушения при
= 100%
-
линия АД
и процесса смешения воздуха – линия
ДЕ.
8. На линии ЕП, соответствующей процессу нагрева воздуха в калорифере и вентиляторе, наносится точка К, характеризующая параметры воздуха перед вентилятором на выходе из калорифера перед вентилятором. Точка К лежит ниже точки П на 1-2°С.
Поступивший в помещение воздух (состояние П) воспринимает поступающие тепло- и влагопритоки, приобретая параметры, соответствующие точке В - процесс ПВ.
Параметры
воздуха (t,
)
в точках Н,А, Д, Е, К, П, В заносятся в
таблицу.
Таблица 1. Параметры состояния влажного воздуха в узловых точках процесса обработки.
Точка |
Температура,
|
Относительная
влажность,
|
Влагосодержание, d, г/кг |
Энтальпия, i, кДж/кг |
Парциальное давление водяного пара, Рn, кПа |
Н |
28 |
56 |
13,3 |
62,1 |
2,15 |
А |
21 |
100 |
16,1 |
13,3 |
2,56 |
Д |
8,5 |
100 |
6,8 |
25,9 |
1,04 |
Е |
10,8 |
95 |
7,7 |
30,2 |
1,18 |
К |
18 |
57 |
7,7 |
37,5 |
1,18 |
П |
20 |
51 |
7,7 |
39 |
1,18 |
В |
22 |
50 |
8,4 |
43,8 |
1,35 |
Зимняя схема
Наружный воздух очищается в фильтре 1 при температуре , поступает в калорифер (воздухоподогреватель) первой ступени 2 и нагревается, затем поступает в оросительную камеру 3 где адиабатно увлажняется с понижением температуры. Проходя калорифер второй ступени 4, воздух снова нагревается и вентилятором подается в помещение. В вентиляторе воздух подогревается еще на 1-2°С.
Построение процесса обработки воздуха в i-d диаграмме выполняется в следующей последовательности.
1. Наносятся на диаграмму точки Н (-18°, 85%) и В (22°, 50%) соответствующие расчетным параметрам наружного и внутреннего воздуха.
2. Через точку В проводим луч процесса изменения параметров воздуха в помещении под углом, соответствующим значению тепловлажностного отношения для зимнего периода, ( з = -180,353).
3. По рабочей разности температур =3С° определяется температура поступающего в помещение воздуха.
С°
4. Наносится на диаграмму точка П, соответствующая параметрам приточного воздуха. Она лежит на пересечении изотермы с линией .
5. Через точку П проводится линия соответствующая процессу нагревания воздуха в калорифере вторичного подогрева, до пересечения с линией = 95%. Полученная точка Е соответствует параметрам воздуха на выходе из оросительной камеры.
6. Через точку Е проводится линия , соответствующая процессу адиабатного увлажнения воздуха в камере орошения.
7. Через точку Н проводится линия , соответствующая процессу подогрева воздуха в калорифере первой ступени.
8. На
пересечении линии
и
наносится
точка А, соответствующая параметрам
воздуха
на
выходе из калорифера первичного подогрева
и входе в оросительную камеру.
9. На
пересечении
линии
с
= 100%наносится точка Д, которая характеризует
температуру разбрызгиваемой в форсуночной
камере воды
.
10. На линии НЕ, соответствующей процессу нагрева воздуха в калорифере второй ступени и вентиляторе, наносится точка К, характеризующая параметры воздуха перед вентилятором. Температура воздуха в этой точке ниже температуры в точке П на величину подогрева в вентиляторе.
Поступивший в помещение воздух (состояние П) воспринимает тепло- и влагопритоки и приобретает параметры соответствующие точке В - процесс ПВ.
Параметры воздуха (t, ) в точках Н,А, Д, Е, К, П, В заносятся в таблицу.
Таблица 2. Параметры состояния влажного воздуха в узловых точках процесса обработки.
Точка |
Температура,
|
Относительная влажность, |
Влагосодержание, d, г/кг |
Энтальпия, i, кДж/кг |
Парциальное давление водяного пара, Рn, кПа |
Н |
-25 |
85 |
0,25 |
-24 |
0,8 |
А |
28,2 |
2,5 |
0,25 |
28,5 |
0,8 |
Д |
9,8 |
100 |
7,7 |
28,5 |
1,2 |
Е |
10,2 |
95 |
7,3 |
28,5 |
1,38 |
К |
23 |
42 |
7,7 |
41,6 |
1,18 |
П |
25 |
35,5 |
7,7 |
44,7 |
1,18 |
В |
22 |
50 |
8,4 |
43,6 |
1,35 |