8. Выбор кондиционера

По найденным величинам холодопроизводительности и производительности по воздуху принимаем к установке центральный кондиционер (из типовых секций) марки 2 EFG-68 для спортзала и 1 EFG-68 для столовой с номинальной производительностью по воздуху 1800 м³/час

9. Подбор оборудования

Подбор поверхностного воздухоохладителя

Исходя из производительности кондиционера принимаем к установке однорядную Секцию 03.1010.0 [1. стр. 295 таб. 92]

Определяем массовую скорость воздуха в воздухоохладителе:

ύρ = L_к · ρ/f_ж , кг/(м² · сек)

где f_ж – живое сечение для прохода воздуха, м²

f_ж = 1.44 м² [1. стр. 295 таб. 92]

ύρ = 1,76 · 1.29/1.44 = 1,58 кг/(м² · сек)

Определяем расход тепла на охлаждение воды:

Q = К_д · F · ∆t , вт

где К – коэффициент теплопередачи

К = 8 ккал/ м² · час · °С [7. стр. 122 таб. 60]

F – площадь теплопередающей поверхности, м²

F = 55.8 м² [1. стр. 295 таб. 92]

∆t = (t_н–t_в) = (28.5–25) = 3.5 °С

Q₁ = 8 · 55.8 · 3.5 = 1562.4, ккал/час = 1.8175 квт

Для охлаждения воздуха в воздухоохладителе принимаем артезианскую воду с температурой 9 °С [2. стр. 203]. Температура воды на выходе из теплообменника 17 °С.

Определяем скорость движения воды w_вд в трубках воздухоохладителя:

w_вд = Q / ρ_вд · f_т · с_вд · (t_вд1 - t_вд2), м/cек

где с_вд – теплоемкость воды

с_вд = 4.19

f_т – живое сечение по теплоносителю, м²

f_т = 0.00127 м² [1. стр. 296 таб. 93]

ρ_вд – плотность воды, кг/ м³

ρ_вд = 958 кг/ м³

t_вд1 - температура воды на выходе из воздухоохладителя, °С

t_вд2 - температура воды на входе в воздухоохладитель, °С

Q - расход тепла на охлаждение воды, кВт.

w_вд = 1.8175 / 958 · 0.00127 · 4.19 · (17 - 9) = 0.045 м/cек.

Требуемая теплопередающая поверхность определяется по формуле :

F = Q / K((t_в1 + t_в2)/2 – (t_вд1 – t_вд2)/2), м²

где Q - расход тепла на охлаждение воздуха, вт

t_в1 и t_в2 - температура воздуха до и после теплообменника, °С

t_вд1 и t_вд2 – температуры поступающей и обратной воды, °С

К – коэффициент теплопередачи, вт/(м² · град)

F = 1817.5 / 8( (25+ 28.5)/2 – (9 + 17)/2) = 16.52 м²

Таким образом, принятая к установке секция 03.1010.0 имеет поверхность охлаждения 55.8 м² , то есть запас составляет 70.4 %. Сопротивление принятой секции по воздуху составляет Н = 3.1 мм. вод. ст. [1. стр. 295 таб. 92]

Подбор оросительной камеры

Задаемся коэффициентом орошения В = 1.0 кг воды/кг воздуха, при этом коэффициент эффективности оросительной камеры будет равен η = 0.87 [1. стр. 300 таб.98]

Определяем температуру на выходе из оросительной камеры :

t_вд2 = (t_в2 – (1 - η) · t_в1)/ η , °С

где t_в2 и t_в1 - температура воздуха до и после теплообменника, °С

t_в2 = 25 °С

t_в1 = 28.5 °С

t_вд2 = (25 – (1 – 0.87) · 28.5)/ 0.87 = 24.5 °С

Определяем расход охлаждающей воды:

G_вд = В · L_к · ρ_в = 1.0 · 4.07 · 1.29 = 5.29 кг/сек

В соответствии с производительностью кондиционера по воздуху (L_к = 4.07 м³/сек)

Выбираем камеру орошения к кондиционеру КТ-30. [1. стр. 298 таб.96]

Эта камера может иметь 108 или 144 форсунки. В первом случае нагрузка на одну форсунку составит:

5.29/108 = 48.9 · 10^-3 кг/сек,

но такое количество воды не может проходить даже при диаметре выходного отверстия форсунки 5.5 мм и давлении 2.5 бар. [1. стр. 299 таб.97]

Во втором случае нагрузка на одну форсунку составит:

5.29/144 = 36.7 · 10^-3 кг/сек

В соответствии с этой нагрузкой выбираем форсунки диаметром 5.5 мм. Давление воды перед форсунками - 1.5 бар.

Таким образом, к установке принимаем три секции орошения с индексом 03.0020.0

Нагрузка на камеру орошения равна холодопроизводительности кондиционера.

Начальную температуру охлаждающей воды находим из теплового баланса:

Q₀ = L_к · ρ · (i_в1 – i_в2) = G_вд · с_вд · (t_вд2 – t_вд1)

t_вд1= G_вд · с_вд · t_вд2 - Q₀ / G_вд · с_вд = 5.29 · 4.19 · 24.5 – 15.75 / 5.29 · 4.19 = 23.7 °С

Подбор фильтров

Исходя из номинальной производительности по воздуху выбираем сетчатый самоочищающийся фильтр с индексом 03.200.0. [1. стр. 302 таб.99]

Движение сетки фильтра осуществляется электродвигателем АОЛ-2-21-4 мощностью 1.1 квт

Подбор воздушных клапанов

Для пропуска наружного воздуха принимаем клапан с индексом 03.3213.0, тип привода – электрический. [1. стр. 304 таб.100]

Для обводного канала воздухоохладителя принимаем клапан с индексом 03.3273.0,

Тип привода – электрический. [1. стр. 304 таб.100]

Расчет и подбор воздуховода

Определяем сечение воздуховода по формуле:

F = L/v , м²

где L – расход воздуха, м³/cек

v – расчетное значение скорости воздуха, м/cек

v = 4 м/cек [1. стр. 245 таб.69]

F = 4.07/4 = 1.01 м²

Принимаем к установке круглый воздуховод из листовой стали.

Рассчитываем диаметр воздуховода:

d = √(4F/π) = 1.33√F = 1.33√1.01 = 1.13 м

Исходя из стандартного ряда диаметров для круглых воздуховодов ил листовой стали, принимаем к установке воздуховод диаметром 1.2 м

Подбор вентилятора

Напор (давление), развиваемый вентилятором Н_в, должен быть достаточным для преодоления суммы сопротивлений во всасывающей и нагнетательной сети ∑∆h и потери динамического давления при выходе воздуха из сети в атмосферу.

Н_в = ∑∆h +ρ · v_вых²/2, Н/м²

Сопротивление сети складывается из сопротивления трения h_тр и местных сопротивлений h_м.с.:

∆h = h_тр + h_м.с.

Определяем h_тр :

h_тр = λ_тр · (∆l_тр/d_вн ) · (ρ · w²/2), Н/м²

где - λ_тр – коэффициент сопротивления трения.

∆l_тр – сумма длин всех прямых участков воздуховода, м

w – скорость движения воздуха, м/сек

ρ - плотность воздуха, кг/ м³

d_вн - внутренний диаметр воздуховода, м

Величина коэффициента сопротивления трения зависит от степени шероховатости стенок труб и от режима течения (ламинарный или турбулентный).

При расчете обычно принимают, что трубы гидравлически гладкие. О характере режима течения судят по величине числа R_e.

R_e = wdρ/μ

μ = 0.0175 МПа ·с [5. стр. 7 рис.3]

R_e = 4 · 1.2 · 1.29/0.0175 = 353.8

Величина R_e ‹ 2320, значит режим ламинарный. В этом случае коэффициент трения определяют по формуле:

λ_тр = 64/ R_e = 64/353.8 = 0.18

Находим сумму длин всех прямых участков воздуховода:

∆l_тр = 2 + 34 = 36 м

Теперь находим h_тр:

h_тр = λ_тр · (∆l_тр/d_вн ) · (ρ · w²/2) = 0.18 · (36/1.2 ) · (1.29 · 4²/2) = 61.9 Н/м²

Определяем h_м.с.:

h_м.с. = (ρ · w²/2) · ∑ξ ,

где ∑ξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений.

Имеем следующие виды местных сопротивлений:

- 1 плавный поворот на 90°, ξ = 0.5 [1. стр. 243]

- 3 входы через жалюзийную решетку, ξ = 1.4 [1. стр. 243]

Таким образом ∑ξ = 1 · 0.5 + 3 · 1.4 = 4.7

Подсчитываем h_м.с:

h_м.с. = (ρ · w²/2) · ∑ξ = (1.29 · 4²/2) · 4.7 = 48.5 Н/м²

Определяем величину ∆h :

∆h = h_тр + h_м.с. = 61.9 + 48.5 = 110.4 Н/м²

Теперь можем найти величину напора :

Н_в = ∑∆h +ρ · v_вых² = 110.4 +1.29 · 4²/2 = 120.72 Н/м²

По найденным величинам напора и производительности по воздуху выбираем центробежный вентилятор марки Ц4-70 с номером 10. Скорость вращения - 960об/мин,

Производительность - 18000 м³/час (5 м/сек), напор – 196 Н/м² [1. стр. 248 таб. 71а]

Подбор насоса для циркуляции воды в оросительной камере

Расход охлаждающей воды:

V =5.29 кг/сек = 5.29л/сек

Трубы принимаем диаметром 108 × 4 мм [1. стр. 237 таб. 66]

Определяем скорость воды в трубках:

w = V/f_тр. = 5.29 · 10^-3/ 7.58 · 10^-3 = 0.67 м/сек

f_тр. – площадь поперечного сечения трубы, м²

f_тр. = 7.85· 10^-3 м² [1. стр. 237 таб. 66]

Определяем режим течения воды в трубопроводе:

R_e = wdρ/μ

μ = 0.95 МПа ·с [5. стр. 7 рис.3]

d = 100мм = 0.1 м

ρ_воды = 1000 кг/ м³

R_e = wdρ/μ = 0.67 · 0.1 · 1000/0.95 = 70.5

Величина R_e ‹ 2320, значит режим ламинарный. В этом случае коэффициент трения определяют по формуле:

λ_тр = 64/ R_e = 64/70.5 = 0.9

Теперь находим h_тр :

h_тр = λ_тр · (∆l_тр/d_вн ) · (ρ · w²/2) = 0.9 · (20/0.1 ) · (1000 · 0.67² / 2) = 0.4 · 10⁵ Н/м²

∆l_тр = 20 м

Величина падения давления в местных сопротивлениях при движении воды:

h_м.с. = (ρ · w²/2) · ∑ξ ,

Имеем следующие виды местных сопротивлений:

- 4 колена под углом 90°, ξ = 0.5 [1. стр. 243]

- 2 вентиля, ξ = 5 [1. стр. 243]

h_м.с. = (ρ · w²/2) · ∑ξ = (1000 · 0.67²/2) · (4 · 0.5 + 2 · 5) = 0.027 · 10⁵ Н/м²

Подсчитываем напор насоса:

Н = ∑h = (0.4 +0.027) · 10⁵ = 0.427 · 10⁵ Н/м² = 4.27 м. вод. ст.

По величинам производительности и напора выбираем насос марки 2К- 9 с номинальной производительностью 5.5 л / cек, полным напором 18м. вод. ст. и КПД – 65%