ВСН 30-77. Инструкция по проектированию двухступенчатых бескомпрессорных систем кондиционирования воздуха


Решение

1. Расчет выполняется в соответствии с требованиями п. 16 приложения 2 к настоящей Инструкции;

а) на I??d-диаграмму наносят параметры наружного воздуха (точка 1) и воздуха, поступающего в испарительный кондиционер (точка 5);

б) определяют температуру воздуха, поступающего в приточный кондиционер tc2 = tн + 1,5 = 37,7 + 1,5 = 39,2 ??С, температуру мокрого термометра и температуру точки росы рециркуляционного воздуха, поступающего в испарительный кондиционер (см. I??d-диаграмму, рис. 16).

tми = 19 ??С, tри = 14,6 ??С;

в) вычисляют критерий

;

г) вычисляют критерий Rс по диаграмме на рис. 14 при (tp ?? tвп) = tри ?? tми = 14,6 ?? 19 = ??4,4 ??С и tвн = tми = 19 ??С Rс = 3,18;

д) вычисляют (1 + М3сRс) = 1 + 0,82 ?? 3,18 = 3,61;

е) вычисляют

;

ж) по графику на рис. 10 при известных ??Тс = 0,768 и (1 + М3сRс) = 3,61 получают точку "а" на прямой 1. По табл. 1 определяют число теплообменников и конструктивные характеристики выбранной системы БСКВ, а именно: суммарное число рядов в первом теплообменнике z = 12. Принимают к установке четыре трехрядные секции.

Суммарное число рядов во втором теплообменнике z = 12. Принимают к установке четыре трехрядные секции. Суммарное число рядов в третьем теплообменнике z = 6. Принимают к установке две трехрядные секции.

2. Проведенный расчет справедлив для схем БСКВ (рис. 1) различной производительности по воздуху (п. 10 прил. 2) в пределах типового ряда от 30 до 240 тыс. м3/ч.

3. Производительность приточного и испарительного кондиционеров принимается равной L = 31 500 м3/ч.

4. Теплообменники I, II и III собираются из типовых трехрядных секций кондиционеров Кт03.1030.0 в соответствии с п. 1ж данного примера.

Конструктивные характеристики одной секции: поверхность охлаждения Fохл = 162,8 м2, живое сечение для прохода воздуха fж = 1,44 м2; живое сечение для прохода воды ?? = 0,00419 м2. По воде секции соединены по схеме рис. 6б.

Конструктивные характеристики установленных теплообменников приведены в табл. 3.

Таблица 3

Теплообменник

Критерий глубины

Отношение живых сечений

I

II

III

5. Построение процессов на I??d-диаграмме проводят в соответствии с п. 15 прил. 2 к настоящей Инструкции:

а) вычисляют общую разность теплосодержаний воздуха в приточном кондиционере

??Iпр = (tс2 ?? tс4) = 0,24(39,2 ?? 20,3) = 4,54 ккал/кг;

при равных количествах воздуха в приточном и испарительном кондиционерах ??Iпр = ??Iисп;

б) определяют теплосодержание воздуха после испарительного кондиционера.

Из точки 5 проводят линию постоянного теплосодержания I5 до пересечения с ?? = 100 % в точке tми. От этой точки откладывают величину ??Iисп.

I8 = I5 + ??Iисп = 12,9 + 4,54 = 17,44 ккал/кг.

При I8 на линии ?? = 100% находят температуру воздуха после испарительного кондиционера tc8 = 24,2 ??С;

в) определяют температуру воды, поступающей в теплообменники I и III,

t11 = tс8 + 0,2 = 24,2 + 0,2 = 24,4 ??С;

г) определяют температуру воздуха tс3 после теплообменника I

tc3 = t11 + 0,5 = 24,4 + 0,5 = 24,9 ??С.

Точка 3 находится на линии постоянного влагосодержания, проведенной через точку 1;

д) определяют разность теплосодержаний воздуха в теплообменнике II

??III = (tс3 ?? tс4) = 0,24(24,9 ?? 20,3) = 1,1 ккал/кг;

е) определяют температуру воды, поступающей в теплообменник II,

t9 = tc4 ?? 0,3 = 20,3 ?? 0,3 = 20 ??С

и температуру воды после теплообменника II при ВМК = 1,5

;

ж) определяют температуру точки росы воздуха после оросительной камеры МК

tp7 = t9 ?? 0,2 = 20 ?? 0,2 = 19,8 ??С,

при ?? = 95 % и tp7 = 19,8 ??С на I??d-диаграмму наносят точку 7 и определяют теплосодержание I7 = 13,7 ккал/кг и температуру tc7 = 20,5 ??С;

з) определяют параметры воздуха после теплообменника III:

теплосодержание воздуха

I6 = I7 ?? ??III = 13,7 ?? 1,1 = 12,6 ккал/кг,

температуру воздуха в точке пересечения линий I6 и d5 tc6 = 25,8 ??С;

и) определяют разность теплосодержаний в оросительной камере БК

??IБК = I8 ?? I7 = 17,44 ?? 13,7 = 3,74 ккал/кг

и температуру воды, поступающей в оросительную камеру БК, при ВБК = 1,8;

;

к) полученные точки (2, 3, 4) и (5, 6, 7, 8) соединяют прямыми линиями (см. рис. 16).

Пример 2 (обратная задача)

В примере рассматривается БСКВ, в которой приточный и испарительный кондиционеры работают на наружном воздухе (рис. 17).

Рис. 17

Исходные данные

а) расчетные параметры наружного воздуха для Москвы: tн = 28,5??С; Iн = 12,9 ккал/кг;

б) производительность БСКВ по воздуху G = 37 800 кг/ч;

в) в качестве теплообменников I и II приняты три трехрядные секции Кт03.1030.0, а теплообменника III ?? две секции Кт03.1030.0, соединенные по воде по схеме б рис. 6. Установленные поверхности охлаждения (zI = 9; zII = 9; zIII = 6) соответствуют характеристике системы по п. 3 табл. 1 и линии 3 на рис. 10.

Конструктивные характеристики секции Кт03.1030.0: Fохл = 162,8 м2, fж = 1,44 м2; ?? = 0,00419 м2. Конструктивные характеристики установленных теплообменников приведены в табл. 4.

Таблица 4

Теплообменник

Критерий глубины

Отношение живых сечений

I

II

III

г) условные коэффициенты орошения в I, II и III теплообменниках приняты 1,2; 1,5; 0,6 (см. табл. 1);

д) теплоизбытки в помещении составляют Qпом = 81 500 ккал/ч, а луч процесса в помещении равен ?? = 1900;

е) рабочая схема системы приведена на рис. 1.

Требуется определить температуру, до которой может быть охлажден воздух, в приточном кондиционере, и построить на I??d-диаграмме процессы, протекающие в элементах БСКВ.

Решение

1. Определение температуры приточного воздуха ведется в соответствии с требованиями п. 18 прил. 2 к настоящей Инструкции:

а) на I??d-диаграмму наносят параметры наружного воздуха в точке 1 (рис. 17);

б) определяют температуру воздуха, поступающего в приточный кондиционер: tc2 = tн + 1,5 = 28,5 + 1,5 = 30??С (точка 2)

и по I??d-диаграмме вычисляют температуру мокрого термометра tми и точки росы tри воздуха, поступающего в испарительный кондиционер, tми = 19??С, tри = 13,7??С (см. рис. 17);

в) вычисляют критерий

;

г) вычисляют критерий Rс по диаграмме на рис. 14 при (tp ?? tвн) = (tри ?? tми) = 13,7 ?? 19,0 = ??5,3??С и tми = 19,0??С, принимая tp = tри и tвн = tми, критерий Rc = 3,1;

д) вычисляют величину комплекса (1 = М3сRс)

(1 + М3сRс) = 1 + 0,675??3,1 = 3,09;

е) определяют относительное изменение температуры воздуха по графику рис. 10 (линия 3) или по формуле

= 0,331(1 + М3сRc)0,63 = 0,331??3,090,63 = 0,673;

ж) вычисляют температуру приточного воздуха tс4

tc4 = tc2 ?? (tc2 ?? tри) = 30 ?? 0,673(30 ?? 13,7) = 19??С.

2. Построение процессов в БСКВ на I??d-диаграмме проводят в последовательности, изложенной в п. 15 прил. 2 к настоящей Инструкции:

а) определяют общую разность теплосодержаний воздуха в приточном кондиционере

??Iпр = (tс2 ?? tс4) = 0,24(30 ?? 19) = 2,64 ккал/кг (см. рис. 17)

б) при условии ??Iпр = ??Iисп определяют теплосодержание воздуха после испарительного кондиционера. Из точки 5 проводят линию постоянного теплосодержания I5 до пересечения с ?? = 100% в точке tми. От этой точки откладывают величину ??Iисп

I8 = I5 + ??Iисп = 12,9 + 2,64 = 15,54 ккал/кг

и при I8 на линии ?? = 100% находят температуру воздуха после испарительного кондиционера tс8 = 24,2??С;

в) определяют температуру воды, поступающей в теплообменник II,

t11 = tc8 + 0,2 = 22 + 0,2 = 22,2??С;

г) определяют температуру воздуха tc3 после I теплообменника

tc3 = t11 + 0,5 = 22,2 + 0,5 = 22,7??С;

точка 3 на I??d-диаграмме наносится при d1 = 9,8 г/кг и tc3 = 22,7??С;

д) определяют разность теплосодержаний воздуха в теплообменнике II

??III = (tс3 ?? tс4) = 0,24(22,7 ?? 19) = 0,89 ккал/кг;

е) определяют температуру воды, поступающей в теплообменник II,

t9 = tc4 ?? 0,3 = 19 ?? 0,3 = 18,7??С,

и температуру воды после теплообменника II при ВМК = 1,5

;

ж) определяют температуру точки росы воздуха после оросительной камеры МК

tp7 = t9 ?? 0,2 = 18,7 ?? 0,2 = 18,5??С,

температуру tc7 и теплосодержание воздуха I7 после оросительной камеры МК при ?? = 95% и tp7 = 18,5??С;

tc7 = 19,2??С, I7 = 12,7 ккал/кг;

з) определяют теплосодержание воздуха после теплообменника III

I6 = I7 ?? ??III = 12,7 ?? 0,89 = 11,81 ккал/кг,

температуру воздуха после теплообменника III в точке пересечения линий I6 и d5 = 9,8 г/кг tс6 = 24,0??С;

и) определяют разность теплосодержаний воздуха в оросительной камере БК

??IБК = I8 ?? I7 = 15,54 ?? 12,7 = 2,84 ккал/кг

и температуру воды, поступающей в оросительную камеру БК, при ВБК = 1,8

.

Полученные точки (2, 3, 4) и (5, 6, 7, 8) соединяют прямыми линиями.

3. Для определения параметров воздуха в помещении из точки 4 (рис. 17) проводят луч процесса в помещении ?? = 1900. При перепаде ??t = 6??С параметры внутреннего воздуха в помещении

tc13 = 25??С, ?? = 54%.

Пример 3

В примере приведен аналитический расчет БСКВ. Приточный и испарительный кондиционеры работают на наружном воздухе (рис. 18).

Рис. 18

Исходные данные

а) расчетные параметры наружного воздуха:

tн = 32,6??С; Iн = 11,8 ккал/кг; В = 715 мм рт. ст. d1 = 6,5 г/кг;

б) параметры воздуха, поступающего в приточный кондиционер (точка 2):

tc2 = tн + 1,5 = 32,6 + 1,5 = 34,1??С, I2 = 12,15 ккал/кг;

в) параметры воздуха, поступающего в испарительный кондиционер (точка 5):

tc5 = 32,6 и I5 = 11,8 ккал/кг;

г) производительность по воздуху приточного и испарительного кондиционеров принята одинаковой и равной G = 74 400 кг/ч;

д) в качестве теплообменников I и II приняты четыре трехрядные секции Кт06.1030.0, а теплообменника III ?? две секции Кт06.1030.0, соединенные по воде по схеме б на рис. 6. Секция Кт06.1030.0 имеет следующие конструктивные характеристики: поверхность охлаждения Fохл = 327,4 м2, живое сечение для прохода воздуха fж = 2,88 м2, живое сечение для прохода воды ?? = 0,00419 м2. Конструктивные характеристики установленных теплообменников приведены в табл. 5.

Таблица 5

Теплообменники

Поверхность

охлаждения

Fохл, м2

Живое сечение

для прохода

воздуха fж, м2

Живое сечение

для прохода

воды ??, м2

I

1309,6

2,88

0,03352

II

1309,6

2,88

0,03352

III

654,8

2,88

0,01676

е) условные коэффициенты орошения теплообменников I, II и III приняты соответственно = 1; = 1; = 0,7;

ж) в качестве оросительной камеры малого контура циркуляции воды принимают форсуночную камеру Кт-60 с плотностью форсунок 18 шт/м2 ряд, диаметр форсунок 3,5 мм, а камеры большого контура ?? форсуночную камеру Кт-60 с плотностью форсунок 24 шт/м2 ряд, диаметр форсунок 4 мм.

Решение

Аналитический расчет БСКВ проводят в соответствии с пп. 20??29 прил. 2 к настоящей Инструкции.

1. На I??d-диаграмме (рис. 18) наносят параметры воздуха, поступающего в приточный кондиционер (точка 2) и в испарительный кондиционер (точка 5).

2. Предварительно задаются в соответствии с п. 1 прил. 2 к настоящей Инструкции температурой приточного воздуха tc4 = 17,5 ??С и при d1 = 6,5 г/кг находят его теплосодержание

I4 = 8,15 ккал/кг.

3. Предварительно определяют начальную температуру воды, поступающей в теплообменники I и III. Для этого:

а) определяют перепад теплосодержаний в приточном кондиционере

??Iпр = I2 ?? I4 = 12,15 ?? 8,15 = 4 ккал/кг;

б) при одинаковых производительностях по воздуху перепад теплосодержаний в испарительном кондиционере ??Iисп должен быть равен перепаду теплосодержаний в приточном кондиционере ??Iпр;

в) определяют теплосодержание воздуха после испарительного кондиционера (точка 8 на рис. 18)

I8 = I5 + ??Iисп = 11,8 + 4 = 15,8 ккал/кг;

г) температуру воздуха после испарительного кондиционера определяют при I8 на линии ?? = 100%

tc8 = 21,8??С;

д) начальную температуру воды, поступающей в теплообменники I и III, принимают на 0,2??С выше tc8, см. п. 15в приложения к настоящей Инструкции

t11 = 21,8 + 0,2 = 22??С.

4. Расчет теплообменника I проводят в соответствии с п. 25 прил. 2 к настоящей Инструкции:

а) определяют критерий глубины

;

б) определяют отношение живых сечений

;

в) определяют весовую скорость воздуха в живом сечении теплообменника

кг/м2с;

г) определяют расход воды в теплообменнике

WI = Gпр = 74 400??1 = 74 400 кг/ч;

д) определяют скорость воды в трубках теплообменника

м/с;

е) определяют величину начальной движущей силы теплообмена (tc ?? tвн), когда tc = tc2 = 34,1??С и tвн = t11 = 22??С,

(tc ?? tвн) = 34,1 ?? 22 = 12,1??С;

ж) определяют величину охлаждения воздуха в теплообменнике I по уравнению (5)

??tcI = 0,475??12,10,96??7,2??0,25??0,620,14??4550,3??85,9??0,12 = 10,6??С

з) определяют температуру воздуха после теплообменника I

tc3 = tc2 ?? ??tcI = 34,1 ?? 10,6 = 23,5??С;

и) определяют конечную температуру воды после теплообменника I по уравнению (7), если tвн = t11 и tвк =,

;

к) определяют сопротивление теплообменника по воздуху по уравнению (8)

НI = 0,0866??12??7,21,87 = 41,5 мм вод. ст.

5. Расчет теплообменника III проводят в соответствии с п. 26 прил. 2 к настоящей Инструкции:

а) определяют критерий глубины

;

б) определяют отношение живых сечений

;

в) определяют весовую скорость воздуха в живом сечении теплообменника

;

г) определяют расходы воды в теплообменнике

WIII = Gисп?? = 74 400??0,7 = 52 000 кг/ч;

д) определяют скорость воды в трубках теплообменника

м/с;

е) определяют величину начальной движущей силы теплообмена (tс ?? tвн), когда tс = tс5 = 32,6??С и tвн = t11 = 22??С:

(tc ?? tвн) = 32,6 ?? 22 = 10,6??С;

ж) определяют величину охлаждения воздуха в теплообменнике III по уравнению (5)

??tcIII = 0,475??10,60,96??7,2 ??0,25??0,8620,14??227,50,3??172??0,12 = 7,5??С;

з) определяют температуру воздуха после теплообменника III

tc6 = tc5 ?? ??tcIII = 32,6 ?? 7,5 = 25,1??С

и его теплосодержание