Гидравлический расчет контура чиллера

 

В контуре чиллера, если чиллер установлен снаружи здания, в качестве тепло-холодоносиителя используют водный раствор гликоля. Концентрацию раствора выбирают, так, чтобы температура замерзания была ниже расчетной температуры наружного воздуха в ХП на 5 - 8°С. Выбираем водный раствор этиленгликоля:

концентрация 42,6%,

температура замерзания - 29°С.

Диаметры трубопроводов назначают, ориентируясь на рекомендуемую среднюю скорость движения тепло-холодоносителя м/с.

Расчетная схема представлена на рис.4.

 

Табл. 8.3 Гидравлический расчет контура чиллера

Данные по схеме				Принято			Результаты расчета				R·l+Z, Па
Участок	Q, Вт	G, кг/ч	l, м	dу, мм	w, м/с	R, Па/м	R·l, Па	pд, Па	∑ζ	Z, Па
Основное циркуляционное кольцо:
1	56728,5	11670	17	65	1,2	320	5440	777,6	14,22	11057	16497
2	113457	23340	12,2	80	1,4	240	2928	1058,4	0,3	318	3246
3	44013	9054	1,6	65	1	90	144	540	10,05	5427	5571
4	44013	9054	1,6	65	1	90	144	540	7,9	4266	4410
5	113457	23340	13,1	80	1,4	240	3144	1058,4	0,6	635	3779
										∑	33503

 

∑ΔP_c= 1,1∙ (33503 + 51800) = 93833,3 Па = 94 кПа

 

где Δ р_х^ч = 51,8 кПа - потери давления в испарителе чиллера.= 21,6 м³/ч

К установке принимаем насос Wilo-Veroline-IP-E 40/120-1,5/2 с рабочим давлением p_max = 10 бар для стандартного исполнения.

Подбор циркуляционного насоса контура воздухоохладителей центрального кондиционера:

 

при G = 13,2 м³/ч и ∑ΔP_c= 1,1∙ (33503 + 51800 - 5517 - 4410) = 82854,2 Па = 83 кПа

(где ΔP = 5517 Па, ΔP = 4410 Па - потери давления на необщих участках).

 

К установке принимаем насос Wilo-VeroLine-IP-E 40/115-0,55/2 с рабочим давлением p_max = 10 бар для стандартного исполнения.

 

Табл. 8.4 Ведомость местных сопротивлений контура чиллера

№ уч.	dу	Вид местного сопротивления	к-во	ζ	Σζ
1	65	Отвод гнутый под углом 90^о, 2шт	2	0,3	14,22
		Тройник на проход при делении потоков, Gпрох /Gств=1	1	2,3
		Тройник на проход при делении потоков, Gпрох /Gств=0,5	1	2,78
		Тройник на проход при слиянии потоков, Gпрох /Gств=0,5	1	1,54
		Теплообменник чиллера	1	3,5
		Гидромодуль	1	3,5
2	80	Отвод гнутый под углом 90^о	1	0,3	0,3
3	65	Тройник на ответвление (деление потока), Gотв /Gств=0,39	1	9,55	10,05
		Задвижка параллельная	1	0,5
4	65	Тройник на ответвление (слияние потоков), Gотв /Gств=0,39	1	7,4	7,9
		Задвижка параллельная	1	0,5
5	80	Отвод гнутый под углом 90^о	2	0,3	0,6

Рис.4. Расчетная схема контура чиллера

Подбор оборудования системы холодоснабжения

 

Чиллер

 

В курсовой работе рекомендуется применять чиллеры с воздушным охлаждением конденсатора и осевым вентилятором. Систему холодоснабжения следует проектировать, как правило, из двух или большего числа установок холодоснабжения; допускается проектировать одну машину или установку охлаждения с регулируемой мощностью.

Чиллер подбирают по суммарной холодильной нагрузке на центральный кондиционер Q _х ^ц и местные доводчики - фэнкойлы Q _х ^м. Принимая к установке два чиллера одинаковой холодопроизводительности, определяют его номинальную холодопроизводительность по каталожным данным при работе на воде.

Q _х ^м = 51,99 кВт; Q _х ^ц = 125,89 кВт

∑ Q _х ^ч = 177,88/2 = 89 кВт

 

Чиллер подбирают, обеспечивая выполнение условия:

 

,

 

где f_Qx =0,935 - поправка на холодопроизводительность при работе на водных растворах этиленгликоля.

Примем к установке 2 чиллера 30DQ типоразмера 036; АхВхН=1388×2168×2262 мм; при температуре наружного воздуха t _н = 28,6ºC:

_х= 100,7 кВт; N_к = 30,8 кВт.

 - условие выполняется.

 

После выбора типоразмера чиллера определяют характеристики, необходимые для дальнейшего проектирования системы холодоснабжения.

Расход чистой воды через испаритель чиллера G_{w . x}, кг/с:

_{w. x} = Q_х^ч / [ c_w (t_{w. к} - t_{w. н})] =61,7/ [4,187 (12 - 7)] = 2,95 кг/с,

 

где c_w = 4,187 кДж. (кг∙К) - удельная теплоемкость воды;

(t_{w . к} - t_{w . н}) - разность температуры, ^оС.

Потери давления в испарителе чиллера Δ р _w ^ч определяют по графикам, представленным в каталогах, для соответствующего типоразмера чиллера. Если в контуре используется раствор этиленгликоля, то снятую с графика величину корректируют

 

Δ р_х^ч = f _Δp ∙ Δ р_w^ч = 1,481∙35 = 51,8 кПа,

 

где f _Δp =1,481 - поправка на перепад давления.

Гидромодуль

Чиллеры 30DQ комплектуются отдельным гидромодулем "Гидроник", технические данные которого представлены в приложении табл. П.10. Примем к установке гидромодуль "Гидроник" типоразмера 036;

 

АхВхН=2150×1370×800 мм.

 

Номинальный расход, л/с	3,73
Рабочее давление*, кПа	112
Сухой вес агрегата, кг	350
Бак-аккумулятор, л	300
Расширительный бак, л	35
Объем воды в контуре, л	337

 

Расширительный бак

Полезный объем закрытого расширительного бака определяют по формуле

 

 

где Δ V - приращение объема жидкости в системе, м³, определяемое как

 

Δ V = βΔ tV_c,

 

где Δ t - изменение температуры воды в системе от минимального до максимального значения, ^оС; β - среднее значение коэффициента объемного расширения тепло-холодоносителя в контуре, К^{-1 (}для воды β = 0,0006 К^-1). Для незамерзающих жидкостей β определяют по справочным данным в зависимости от концентрации.

При работе системы только в режиме охлаждения минимальная температура принимается равной +4 ^оС, максимальная - равной температуре окружающего воздуха 25 - 30°С.

V_c - объем тепло-холодоносителя в системе, определяется суммированием объема тепло-холодоносителя в отдельных элементах системы или по укрупненным измерителям, м³.

p _{мин -} абсолютное минимальное давление в расширительном баке, кПа. Определяется в зависимости от взаимного расположения бака и потребителей. Если бак располагается ниже конечного потребителя, то величина p _мин определяется по формуле

_мин = р_а +10^-3ρ_ж gh + p_зап,

 

где р_{а -} атмосферное давление (р_а = 100 кПа); ρ_{ж -} плотность жидкости при минимальной температуре, кг/м³; h - расстояние по вертикали между уровнем жидкости в расширительном баке и верхней точкой системы, м; p _{зап -} запас по давлению (p _зап = 5 - 10 кПа). Если бак расположен выше конечного потребителя, то p _мин = 150 кПа.

p _{макс -} абсолютное максимальное давление воды в баке, кПа, определяется по формуле

_макс = р_а + р_раб - (Δ р_н ± 10^-3ρ_ж gh ₁),

 

где р_{раб -} рабочее давление допустимое для элементов системы тепло-холодоснабжения в низшей её точке, кПа (принимается наименьшее рабочее давление для всех элементов сети, например, для разборного пластинчатого теплообменника ALFA LAVAL - 500 кПа); Δ р_н - давление, развиваемое насосом, кПа; h _{1 -} расстояние по вертикали от уровня установки насоса до уровня жидкости в расширительном баке, плюс принимают, когда уровень жидкости в баке расположен выше насоса, м.

p _{пр -} абсолютное давление в баке до его подключения к системе, кПа (обычно, насосные станции поставляются при давлении в расширительном баке p _пр = 150 кПа).

Бак подбирается по объему и предварительному давлению настройки бака. Давление предварительной настройки - исходное давление азота в буферной емкости обеспечивает оптимальное положение мембраны после заполнения системы жидкостью и компенсацию уменьшения объема при снижении температуры жидкости ниже температуры заправки.

Предохранительный клапан, устанавливаемый вместе с расширительным баком, подбирается на максимальное давление в системе.

В курсовой работе необходимо подобрать расширительный бак для контура фэнкойлов, проверить достаточность объема расширительного бака в насосной станции и подобрать расширительный бак для контура холодоснабжения воздухоохладителей центрального кондиционера.

·   РБ контура тепло-холодоснабжения фэнкойлов

Приращение объема жидкости в системе:

 

Δ V = βΔ tV_c = 0,0006∙5∙0,302 = 0,00091 м³

p _мин = р_а +10^-3ρ_ж gh + p _зап = 100 + 1000∙9,8∙5,5/1000 + 10 = 163,9 кПа

p _макс = р_а + р_раб - (Δ р_н ± 10^-3ρ_ж gh ₁) = 100 + 500 - (58 + 1000∙9,8∙1/1000) = 532,2 кПа

м^{3 -} примем бак на 1,5 литра.

 

·   РБ контура воздухоохладителей центрального кондиционера

Приращение объема жидкости в системе:

 

Δ V = βΔ tV_c = 0,0060∙ (35-4) ∙0,086 = 0,0016 м³

p _мин = р_а +10^-3ρ_ж gh + p _зап = 100 + 1080∙9,8∙1,0/1000 + 10 = 120,6 кПа

p _макс = р_а + р_раб - (Δ р_н ± 10^-3ρ_ж gh ₁) = 100 + 500 - (83 + 1080∙9,8∙0,8/1000) = 508,5 кПа

м^{3 -} примем бак на 17 литров.

 

·   РБ контура чиллера

Приращение объема жидкости в системе:

 

Δ V = βΔ tV_c = 0,0060∙ (35-4) ∙0,1262 = 0,0235 м³

p _мин = р_а +10^-3ρ_ж gh + p _зап = 100 + 1080∙9,8∙1,0/1000 + 10 = 120,6 кПа

p _макс = р_а + р_раб - (Δ р_н ± 10^-3ρ_ж gh ₁) = 100 + 500 - (51,8 + 1080∙9,8∙0,3/1000) = 545 кПа

м^{3 -} бака гидромодуля на 35 л достаточно.

Бак - аккумулятор

Необходимо проверить достаточность объема бака-аккумулятора в составе насосной станции.

Потребный объем бака-аккумулятора V _АБ, л, когда время задержки компрессора составляет 6 мин, а допустимое отклонение температуры ±1,5°С, может быть приближенно определен по формуле

 

л

 

где Q _х ^{ч. макс} = 201,4 кВт - максимальная мощность чиллера; V _пом = 3756 м³ - объем кондиционируемых помещений; V_c =337 л - объем воды в системе (в контуре чиллера); Z - количество контуров или ступеней мощности компрессора.

 

л

 

бака-аккумулятора гидромодуля на 300 л достаточно.

Акустический расчет

 

В курсовой работе необходимо выполнить акустический расчет приточной установки центрального кондиционера, определить суммарные октавные уровни звукового давления в расчетной точке помещения с учетом работы фэнкойла и вытяжной установки и, при необходимости, подобрать глушитель.

Уровень звукового давления, создаваемого вытяжной установкой, в курсовой работе, допускается принимать равным звуковому давлению от приточной установки.

Октавные уровни звукового давления, создаваемые в расчетной точке источником шума (фэнкойлом) определяют по формуле:

 

 

где r - расстояние от источника шума до расчетной точки, м;

Φ = 2 - фактор направленности (источник в двухгранном углу, образованном ограждающими конструкциями);

B - постоянная помещения, м²;

n - количество источников шума одной системы в помещении.

В октавных полосах частот постоянную помещения B определяют по формуле:

B = B ₁₀₀₀μ

где B _{1000 -} постоянная помещения на среднегеометрической частоте 1000 Гц, определяемая по формуле:

₁₀₀₀ = 0,163 V / T

 

где V - объем помещения, м³;

Т - время отражения звука, характеризует звукопоглощающую способность внутренних ограждений в помещении;

μ - частотный множитель.

Суммарный уровень звукового давления определяют по парным сложением уровней, начиная от меньшего к большему.

Выбираем расчетную ветвь - наиболее короткую от источника шума до обслуживаемого помещения (№10 - кабинет проектирования).

По СниП 23-03-2003 "Защита от шума" выписываем допустимые уровни звукового давления в каждой октавной полосе L_доп, снижая табличные значения на 5 дБ ("Классные помещения, учебные кабинеты, аудитории учебных заведений, конференц-залы, читальные залы библиотек").

Результаты расчета приведены в табл.10.

 

Таблица 10. Акустический расчёт УКВ

№	Определяемая величина	Источник	Значения величин, дБ, в октавной полосе
			63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
1	Допустимый уровень звукового давления, Lдоп, дБ		66	56	49	44	40	37	35	33
	Для 1 фэнкойлов:
2	Lр окт, дБ	каталог	41	40	45	47	41	37	32	26
	μ		0,8	0,75	0,7	0,8	1,0	1,4	1,8	2,5
	B =B1000∙μ		42,2	39,6	37,0	42,2	52,8	73,9	95,1	132,0
	Φ/4πr^2		0,0354	0,0354	0,0354	0,0354	0,0354	0,0354	0,0354	0,0354
3	Уровень звукового давления в расчётной точке, L^рр, дБ		32,1	31,3	36,6	38,1	31,5	26,5	20,9	14,2
	Для вентилятора:
4	Lр окт, дБ	каталог	89	88	85	83	82	80	76	72
5	Снижение уровня шума элементами вентиляционной сети, ΔL, дБ
	прямой участок	табл.12.14
	1000х700, l = 8 м		0,24	0,24	0,24	0,24	0,24	0,24	0,24	0,24
	Ø500, l = 2 м		0,23	0,23	0,23	0,23	0,23	0,23	0,23	0,23
	Ø100, l = 7,8 м		0,48	0,48	0,48	0,48	0,48	0,48	0,48	0,48
	поворот	табл.12.16
	1000х700, 1 шт		0	0	1	2	3	3	3	3
	разветвление на проходе Ø100		6	6	6	6	6	6	6	6
	разветвление на проходе Ø500		4	4	4	4	4	4	4	4
	решетка	табл.12.18	16	10	4	1	0	0	0	0
	ΣΔL, дБ		26,8	20,8	15,8	13,8	13,8	13,8	13,8	13,8
6	Уровень звукового давления в расчётной точке, L^рр, дБ	Lр окт - ΣΔL	62,2	67,2	69,2	69,2	68,2	66,2	62,2	58,2
	Для 1 фанкойла и вентилятора:		30,0	35,8	32,6	31,0	36,7	39,7	41,3	44,0
7	Уровень звукового давления в расчётной точке, L^рр, дБ		62,6	67,6	69,6	69,6	68,6	66,6	62,6	58,6
	Для 1 фанкойла и 2 вентиляторов:		0,4	0,4	0,4	0,4	0,4	0,4	0,4	0,4
8	Уровень звукового давления в расчётной точке, L^рр, дБ		65,4	70,4	72,4	72,4	71,4	69,4	65,4	61,4
9	Требуемое снижение уровня звукового давления, ΔLтр, дБ	L^рр - Lдоп	-1	14	23	28	31	32	30	28
	Шумоглушительная секция VA 1500+700		8	16	36	40	31	31	33	34

 

Автоматизация СКВ

 

Под автоматическим регулированием понимается поддержание постоянным или изменяющимся по определённому закону физического параметра, характеризующего процесс. Регулирование складывается из изменения состояния объекта и действующих на него возмущений и воздействия на регулирующий орган объекта.

Среди задач, стоящих перед системой управления, основными могут быть названы:

ü стабилизация (поддержание постоянными управляемых величин с заданной точностью). Пример: поддержание температуры в помещении с точностью ± 2°С.

ü программное управление (управление физическим параметром по заранее известному закону [формуле]) Пример: функциональная зависимость температуры теплоснабжения от температуры наружного воздуха.

По типу воздействия на объект системы управления могут быть разделены на следующие группы:

·   следящие (за некоторой измеряемой величиной)

·   самонастраивающиеся (на оптимальное значение какого-либо из показателей системы)

·   разомкнутые (регулирование без обратной связи)

·   замкнутые (регулирование с обратной связью)

В замкнутых системах управляющее воздействие формируется в зависимости от управляемой величины. Они используются для систем стабилизации.

Примером наиболее распространённой замкнутой системы автоматического регулирования является функциональная схема, представленная на рис.11.1.

Контур регулирования - это замкнутая цепь, элементами которой являются объект регулирования, датчик, регулятор и исполнительное устройство. Состояние объекта регулирования измеряется датчиком и сравнивается в регуляторе с заданным значением. Сигнал рассогласования, соответствующим образом усиленный, поступает на вход исполнительного устройства, которое обрабатывает это рассогласование таким образом, чтобы вернуть объект регулирования в заданное состояние.

 

Рис. 11.1 Функциональная схема замкнутой системы автоматического регулирования.

Условные обозначения:

- исполнительное устройство

- объект регулирования

- измерительное устройство (датчик)

- устройство сравнения

- задатчик (формирователь установок)

- усилитель сигнала рассогласования

+5+6 - регулятор