Теплотехнический и аэродинамический расчет элементов установки кондиционирования воздуха

 

Подбор воздухонагревателей

 

Кондиционеры КЦКП компонуются базовыми теплообменниками для нагрева или охлаждения воздуха, характеристики которых приведены в таблице П4-1.

Вычисляется расход воды, кг/с, проходящей через калорифер

 

 

где Q- расход теплоты в воздухонагревателе, Вт (определенный по формулам (4.1), (4.6), (4.7), Вт;

с_w - теплоемкость воды, с_w = 4,19 кДж/(кг∙град);

Т и Т_о - соответственно температуры воды, поступающей и уходя­щей из воздухонагревателя (параметры теплоносителя), °С.

Скорость воды, м/с, в трубках воздухонагревателя находится по формуле:

 

 

где р_w - плотность воды, р_w = 1000 кг/м³;

F_w- площадь живого сечения трубок для прохода теплоносителя, м², принимается по табл. П.4-1 в зависимости от выбранного теплообменника (для кожухотрубных теплообменников можно принять F_w=0,00146-0,00293 м² )

Определяется массовая скорость воздуха, кг/(м²∙с) по формуле:

 

 

где G - массовое количество воздуха, проходящее через воздухонагрева­тель, кг/ч;

F_ф - площадь фронтального сечения воздухонагревателя для прохода воздуха, м², принимаемая по табл. П.4-1.

Определяется коэффициент теплопередачи, Вт/(м²∙°С), по формуле:

 

 

где n, n₁, n₂ - опытные коэффициенты, принимаемые по табл. 5.1.

Находится расчетная площадь поверхности нагрева воздухонагрева­теля, м², по формуле

 

 

где t_K и t_H - соответственно температуры воздуха в конце и начале процесса нагрева, принимается по I-d диаграмме, °С.

Полученное значение сравнивается с площадью поверхности теплообменника F, м, для выбранного воздухонагревателя (табл. П. 4-1) и счита­ется коэффициент запаса.

 

 

Если F_p>F, выбирается другая компоновка теплообменника или устанавливается несколько рядов теплообменников.

Сопротивление проходу воздуха, Па, определяется по формуле:

 

 

где n₃ и n₄ - опытные коэффициенты, принимаемые по табл. 5.1.

 

Таблица 5.1

Значение коэффициентов n

Число рядов трубок	n	n1	n2	n3	n4
	28,0	0,448	0,129	4,18	1,707
	25,5	0,485	0,127	6,94	1,716

 

Расчеты воздухонагревателей I и II подогрева выполняются для холодного периода и воздухоподогреватель II подогрева (при необходимости) для теплого периода.

 

 

Расчет камеры орошения

 

В кондиционерах КЦКП могут устанавливаться форсуночные камеры орошения ОКФ-3, и сотовые увлажнители ОКС1-3 и ОКС2-3. Их характеристики приведены в таблицах приложения П.4-2 и П.4-3. Обычно в холодный период года в камере орошения осуществляется адиабатный (I = const) процесс обработки воз­духа (т. е. воздух охлаждается и увлажняется), а в теплый период года, в зависимости от параметров наружного воздуха, может быть и адиабатный, но в большинстве случаев осуществляется политропный процесс охлаждения и осушения воздуха.

Адиабатный процесс (холодный период, см. рис.4.1б и 4.2б)

Вычисляется коэффициент адиабатной эффективности Е_А по форму­ле:

 

где t_о - температура воздуха в конце процесса обработки в камере оро­шения, на линии φ= 90-95 %, °С;

t₁ - температура воздуха в начале процесса обработки в камере орошения, °С (на I-d диаграмме т.К или т.С, рис.4.2б)

t_м1 - температура точки, лежащей на пересечении продолжения ли­нии процесса обработки воздуха в камере орошения (НО или С₁О) и φ= 100 %, °С (температура мокрого термометра).

Коэффициент орошения определяется по формуле:

 

 

Расход воды принимают для выбранного типоразмера кондиционера в зависимости от коэффициента адиабатной эффективности, рассчитанного по уравнению 5.7, в таблице приложения П 4-2.

В теплом периоде осуществляется политропный процесс, для которого рассчиты­вается приведенный коэффициент энтальпийной эффективности по формуле

где энтальпия воздуха в начале и в конце процесса охлаждения воздуха (см.рис.4.1а и 4.2а)

– энтальпия насыщенного воздуха, соответствующая температуре воды, поступающей в оросительную камеру.

Температуру воды на входе в оросительную камеру принимаем =5-7°С. По значению показателя принимаем коэффициент орошения В по таблице 5.2.

 

Таблица 5.2

Значение показателей для камеры орошения ОКФ с широкофакельными форсунками

	В		В		В
0,41	1,0	0,58	1,6	0,7	2,2
0,43	1,1	0,61	1,7	0,7	2,3
0,46	1,2	0,63	1,8	0,705	2,4
0,49	1,3	0,66	1,9	0,71	2,5
0,54	1,4	0,67	2,0	0,72	2,6
0,565	1,5	0,687	2,1	0,73	2,7

 

Температура воды, выходящей из камеры орошения, определяется по выражению:

 

 

Количество воды, кг/ч, поступающей на обработку воздуха, в камере орошения определяется по формуле

 

 

где G_ор - массовое количество воздуха, проходящее через камеру орошения, кг/ч (см. уравнение 3.10).

Количество воды, кг/ч, подаваемое одной форсункой будет равно

 

 

где n - число форсунок, установленных в камере орошения.

Минимальный расход воды на форсунку должен быть

g_min = 460 кг/ч для форсунок ЭШФ7/10;

g_min = 870 кг/ч для форсунок УЦ14-10/15.

По значению массового расхода воды для политропного процесса охлаждения в теплый период и адиабатного процесса в холодный период принимают давление перед форсунками по таблице П 4-2.

Коэффициент орошения для камер ОКФЗ должен быть В ≥ 0,7, а для ОКСЗ - В ≥ 0,6.

 

Рис. 5.1 - Расходные характеристики форсунок ЭШФ 7/10 (1) и УЦ14- 10/15 (2)

Аэродинамическое сопротивление камеры орошения ОКФ-3 Δр_ор ≤160 Па, камеры орошения ОКС-3 Δр_ор ≤ 160 Па (см. приложение 5).

 

Подбор фильтра

 

Выбирается фильтр ФР (для очистки в том числе и от волокнистой пыли) или ФС (для очистки воздуха, не содержащего волокнистой пыли) /6/.

Находится продолжительность работы фильтра до регенерации или замены фильтрующего материала:

 

(5.16)

где q_k - конечная пылеемкость материала, г/м, для ФР - q_k = 300-800г/м²; для ФС - q_k≤ 1200 г/м²;

с_н - начальная запыленность воздуха, мг/м³, принимается по зада­нию;

η - коэффициент очистки, ФР – η = 0,88-0,98; ФС – η = 0,8;

L_ф - удельная воздушная нагрузка на фронтальное сечение фильтра, м³/(м²∙ч); L_ф = 10000-12500 м³/(м²∙ч).

Рассчитывается число суток работы фильтра:

 

(5.16)

где τ_сут - число часов работы фильтра в сутки (принять самостоятельно по типу здания и режиму работы СКВ).

Начальное аэродинамическое сопротивление фильтра ФС - 60 Па, конечное - Δр_ф = 100 Па; начальное аэродинамическое сопротивление фильтра ФР - 60 Па, конечное - Δр_ф = 300 Па (см. приложение 5).