Кондиционирование прядильного цеха
СодержаниеИсходные данные1.Расчет теплопоступлений1.1 теплопоступления от станков1.2 теплопоступления от людей1.3 теплопоступления от солнечной радиации1.4 теплопоступления от искусственного освещения1.5 суммарные тепловыделения2. Расчет тепло потерь3. Построение процессов кондиционирования воздуха на h-d диаграмме4. Определение требуемого воздухообмена5. Выбор кондиционера6. Расчет камер орошения7. Аэродинамический расчет приточных воздуховодов8. Расчет приточного вентилятораБиблиографический список
Исходные данные1. город: Шуя2. цех: прядильный3. прядильные машины: ПМ-2004. количество машин: 120 шт.5. установленная мощность: Nуст=30 кВт6. коэффициент спроса: Кспр=0,97. освещенность: 500 люкс8. параметры наружного воздуха: Б9. количество рабочих:на 4 машины- 1 прядильщицана 4 прядильщицы- 1 помощник мастерана 4 помощника мастера- 1 мастер10. окна в деревянных переплетах с двойным остеклениемширина 3мвысота 2,5м11. высота помещения h=6,0 м1.РАСЧЕТ ТЕПЛОПОСТУПЛЕНИЙ1.1 Теплопоступления от станковОпределяются по формуле:, (1.1)где - установленная мощность электродвигателя.кВт (по заданию)- коэффициент спроса, характеризующий отношение мощности, фактически потребляемой оборудованием, к установленной мощности эл. двигателей;) (по заданию)- коэффициент выделения тепла в помещение, [1] n - количество оборудования кДж/ч 1.2 Теплопоступления от людейВ зале работает 11 мужчин и 37 женщин [1] (1.2)- количество людей, чел.800 кДж/ч - теплопоступления от 1 работающего мужчины. [1] кДж/ч0,85- коэффициент, учитывающий затраты энергии для женщин. [1]1.3 Теплопоступления от солнечной радиации для теплого периода года, (1) (1.3)где- поверхность остекления, - величина солнечной радиации через остекление, Окна в здании ориентированы на север и юг.; табл.9 [1]- коэффициент, зависящий от характера остекления, для двойного остекления в одной раме . [1]гдеи - габаритные размеры окна (исходные данные), - количество окон, шт.0,9- коэффициент, учитывающий наличие рам.0,8- коэффициент, учитывающий загрязнение окон. 1.4 Теплопоступления от искусственного освещенияТеплопоступления от искусственного освещения составляют 10% теплопоступлений от станков.[ рекомендации ВНИИОТ г.Иваново] 1.5 Суммарные теплопоступления для теплого периода года:для холодного периода года: 2. Расчет тепловых потерь
Тепловые потери через стены рассчитываем по формулеQст = кст · Fост · (tв - tн) · n, (2.1)кст - коэффициент теплопередачи стены, кст = 3,5 кДж / (ч · м2 · К);Fост - площадь поверхности стены;tв - температура внутреннего воздуха, tв = 25 оС;tн - температура наружного воздуха, tн = 25,1оС - для теплого периода,tн = - 30 оС - для холодного периода;n - коэффициент, учитывающий ориентацию стены по сторонам света,n = 1,0 - для южной ориентации,n = 1,1 - для северной и восточной ориентации,n = 1,05 - для западной ориентации.
Тепловые потери через окна определяем по формулеQо = ко · Fо · (tв - tн) · n, (2.2)ко - коэффициент теплопередачи окна, ко = 9,2 кДж / (ч · м2 · К);Fо - площадь поверхности окон;tв - температура внутреннего воздуха, tв = 25 оС;tн - температура наружного воздуха, tн = 25,1 оС - для теплого периода,tн = - 30 оС - для холодного периода;n - коэффициент, учитывающий ориентацию стены по сторонам света,n = 1,0 - для южной ориентации,n = 1,1 - для северной и восточной ориентации,n = 1,05 - для западной ориентации.Результаты вычислений заносим в таблицу 2.1 Расчет тепловых потерьТаблица 2.1
НС - наружная стена, ДО - двойное остекление.
Общие тепловые потери в теплый период годаQ = -848,6 кДж/ч.
Общие тепловые потери в холодный период годаQ = 466735,5 кДж/ч.3. Расчет тепловых избытков
Тепловые избытки рассчитываются по формуле:Qизб = Qпост - Qпот, (3.1)
Тепловые избытки в теплый период года:Qизб = 12925655-(- 848,6) = 12929503,6 кДж/ч.
Тепловые избытки в холодный период годаQизб = 12858800 - 466735,5 = 12392064,5 кДж/ч.ПОСТРОЕИЕ ПРОЦЕССОВ КОНДИЦИОНИРОВНИЯ ВОЗДУХА НА h-d ДИАГРАММЕ,Теплый период года:
|
| | | h, | влагосодержание,d г/(кг.сух.воздуха) | |
Н | 25,1 | 57 | 54,5 | 11,6 | |
О | 16 | 95 | 44,1 | 11.1 | |
П | 17 | 90 | 45,1 | 11.1 | |
В | 25 | 55 | 53,5 | 11.1 | |
|
Холодный период года:
|
| | | h | влагосодержание,d г/(кг.сух.воздуха) | |
Н | -30 | - | -29,8 | 0,2 | |
О | 160 | 95 | 441 | 11.1 | |
П | 17 | 90 | 45,1 | 11.1 | |
В | 25 | 55 | 53,5 | 11.1 | |
С | 19 | 70 | 44 | 9,9 | |
|
4. Определение требуемого воздухообмена в теплый и холодный период года4.1 Определение воздухообмена в теплый период годаМассовый расход воздуха рассчитывается по формуле: (4.1.1)где - избытки тепла в теплый период года, ;hв и hп - энтальпии воздуха, пребывающего в состоянии соответственно точки В и точки П.
Объемный расход воздуха рассчитывается по формуле:
(4.1.2)
где - плотность воздуха, = 1,21 кг/м3.
Кратность воздухообмена рассчитывается по формуле:
(4.1.3)
где Vп - объем помещения, Vп = 28954,3 м3.
Расход холода воздуха рассчитывается по формуле:
Qхол = Gт · (hн - hо),
где hн и hо - энтальпии воздуха, пребывающего в состоянии соответственно точки Н и точки О.
Qхол = 153926,6 · (54,5 - 44,1) = 1600836,64кДж/ч.
4.2 Определение воздухообмена в холодный период годаМассовый расход воздуха рассчитывается по формуле:где - избытки тепла в холодный период года,
Объемный расход воздуха рассчитывается по формуле:
Lт = 1272088,1 м3/ч, Lх = 1219211,4 м3/ч.
Lх < Lт, следовательно, в холодный период кондиционеры должны работать с несколько уменьшенной производительностью. В холодный период к наружному воздуху подмешивается рециркуляционный воздух. Следовательно, процесс обработки воздуха в камере орошения пойдет по h = const, причем точка C характеризует состояние смеси наружного и внутреннего воздуха перед камерой орошения.
Содержание наружного воздуха в смеси при этом:
Количество наружного воздуха, приходящегося на одного работающего в цехе
Кратность воздухообмена рассчитывается по формуле:
Таким образом, нормы СНиП 2.04.05-91*, согласно которым минимальный расход наружного воздуха на одного человека для систем рециркуляции должен быть 120 м3/ч и составлять 10% от общего воздухообмена, выполняются.
5. Выбор кондиционера
Полная производительность кондиционера рассчитывается по формуле:
Lп = кзап · Lт,
где кзап - коэффициент запаса, кзап = 1,1.
Lп = 1,1 · 1272088,1 = 1399296,9 м3/ч.
Согласно полученным данным выбрано 6 кондиционеров КТ-250 с производительностью Lп = 250 тыс. м3/ч.
Выбрано следующее оборудование кондиционера КТ-250 (секции):
1.Секция приемных утепленных клапанов - 25.3212.0, сопротивлением R = 20,0 Па/м, длиной l = 0,253 м, 1 шт.
2. Переходная секция - 25.7221.2, R = 20,0 Па/м, l = 1,083 м, 3 шт.
3. Воздухонагреватель - 25.1130.0, R = 56 Па, l = 0,503 м , 2 шт.
4. Секция рециркуляции - 25.7001.0, R = 20,0 Па/м, l = 1,122 м, 2 шт.
5. Камера орошения 25.0011.0, R = 123 Па , l = 2,425 м.
6. Опора под кондиционер - 00.7420.0.
7. Фильтр рулонный - Ф12РУ1А, пропускной способностью 120000 м3/ч, площадью поперечного сечения 12 м2, эффективностью 80-85 %, 16 шт.
Полная длина кондиционера составила:
l = 0,253 + 3 · 1,083 +2·0,503 +2·1,122 + 2,425 = 9,177 м.
Потери давления в кондиционере составили:
Hкон=Rl=0,253·20,0+3·1,083·20,0+2·56+2·20,0·1,122+123=350 Па.
Схему кондиционера с условными обозначениями см. на чертеже.
6.РАСЧЕТ КАМЕР ОРОШЕНИЯ
Выбираем двухрядную камеру орошения ОКФ-3 для кондиционера КТЦЗ-250.
На h-d - диаграмме через точки с координатами заданных начальных и конечных параметров воздуха проводим луч процесса до пересечения с кривой
= 100 %,определяем координаты точки пересечения. Точка пересечения соответствует состоянию части воздушного потока с параметрами ,.
=43,5 кДж/кг; =15,3 оС;
Вычисляем коэффициент адиабатной эффективности Еа, определяется по формуле:
где hв.н - начальная энтальпия воздуха, hв.н = 53,5 кДж/кг;
hв.к - конечная энтальпия воздуха, hв.к = 44,1кДж/кг;
h - энтальпия процесса, h= 43,5 кДж/кг.
Находим коэффициент орошения µ и коэффициент энтальпийной эффективности Еп для принятого типоразмера и исполнения камеры орошения (по графику 2.3 приложению1) [ 2 ].
µ=2,17; Еп=0,64
Вычисляем относительный перепад температур воздуха ? по формуле:
µ;
где Св - удельная теплоемкость воды, Св =4,19 кДж(кг оС);
b - коэффициент аппроксимации, b=0,33 кг оС/ кДж
;
Находим начальную температуру воды по формуле;
=
= оС;
Находим начальную температуру воды по формуле;
=
= оС;
Определяем расход разбрызгиваемой воды Gж ;
Gж=;
Gж= кг/ч;
Находим потери давления в камере орошения по воде ?Р (по графику 3.1 приложения1) [ 2 ].
Gж=506079 кг/ч; ?Р=72кПа
Выбор технологической схемы обработки воздуха в кондиционере
Так как процесс на h-d диаграмме идет не по линии h = const, то процесс кондиционирования будет политропным.
7. АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРЯМОТОЧНЫХ ВОЗДУХОВОДОВ
Воздух подается в зал по 12 прямоточным воздуховодам.
1. Количество воздуха, проходящего через 1 воздуховод:
2. Начальное сечение вздуховода:
где - начальная скорость в воздуховоде м/с
По полученному значению выбран стандартный воздуховод с площадью поперечного сечения 2,7 м2, высотой h = 2,0 м, шириной a = 1,6 м.
Расход воздуха через каждую щель в воздуховоде определится по формуле:
где nщ - количество щелей в воздуховоде, nщ = 22.
Площадь поперечного сечения щели определится по формуле
где vвых - скорость выхода воздуха из щели, vвых = 7 м/c.
м2
Пусть ширина щели в воздуховоде будет а = 1,4 м, тогда ее длина будет равна:
Эквивалентный диаметр корня приточного воздуховода определяется по формуле:
Эквивалентный диаметр щели определяется по формуле:
3. Полное давление в начале воздуховода;
где - динамическое давление в начале воздуховода,
- статическое давление в воздуховоде,
- потери давления на трение,
4.
7. По эквивалентному диаметру и скорости в начале воздуховода определяем потери давления на трение в начале на 1 погонный метр:
8. При нахождение и должно соблюдаться условие, что обе части равенства:
отличались друг от друга не более чем на 5%
где - длина воздуховода,
Примем размеры воздуховода в конце 1,6*0,14 м
Площадь воздуховода в конце
скорость воздуха: м/с
Динамическое давление в конце воздуховода:
Потери давления в конце воздуховода:
Погрешность
Погрешность 2,8%5% . Условие выполняется
Полное давление в начале воздуховода:
;
8.РАСЧЕТ ПРИТОЧНОГО ВЕТИЛЯТОРА
1. Объем воздуха, подаваемый от кондиционера к магистральному воздуховоду:
где - полная производительность кондиционеров
2. Зададимся скоростью воздуха
Площадь воздуховода:
Размеры канала: a*b=2*2 м
3. Определим потери давления на трение:
где- длина воздуховода, 2м
- потери давления на трение на 1 пог. метр (2)
4. Потери давления в местных сопротивлениях
где - коэффициенты местных сопротивлений
- динамическое давление в воздуховоде
.
5. Полое давление в которое должен развивать вентилятор:
Па
Па
- коэффициент запаса 1,1
Выбираем вентилятор - Ц4-100 N 20/2.