Инструкция по проектированию двухступенчатых бескомпрессорных систем кондиционирования воздуха

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

при равных количествах воздуха в приточном и испарительном кондиционерах DI_пр = DI_исп;

б) определяют теплосодержание воздуха после испарительного кондиционера.

Из точки 5 проводят линию постоянного теплосодержания I₅ до пересечения с j = 100 % в точке t_ми. От этой точки откладывают величину DI_исп.

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

При I₈ на линии j = 100 % находят температуру воздуха после испарительного кондиционера t_c8 = 24,2 °С;

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

t₁₁ = t_с8 + 0,2 = 24,2 + 0,2 = 24,4 °С;

г) определяют температуру воздуха t_с3 после теплообменника I

t_c3 = 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

е) определяют температуру воды, поступающей в теплообменник II,

t₉ = t_c4 - 0,3 = 20,3 - 0,3 = 20 °С

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

ж) определяют температуру точки росы воздуха после оросительной камеры МК

t_p7 = t₉ - 0,2 = 20 - 0,2 = 19,8 °С,

при j = 95 % и t_p7 = 19,8 °С на I - d-диаграмму наносят точку 7 и определяют теплосодержание I₇ = 13,7 ккал/кг и температуру t_c7 = 20,5 °С;

з) определяют параметры воздуха после теплообменника III:

теплосодержание воздуха

I₆ = I₇ - DI_II = 13,7 - 1,1 = 12,6 ккал/кг,

температуру воздуха в точке пересечения линий I₆ и d₅ t_c6 = 25,8 °С;

и) определяют разность теплосодержаний в оросительной камере БК

DI_БК = I₈ - I₇ = 17,44 - 13,7 = 3,74 ккал/кг

и температуру воды, поступающей в оросительную камеру БК, при В_БК = 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).

Исходные данные

а) расчетные параметры наружного воздуха для Москвы: t_н = 28,5 °С; I_н = 12,9 ккал/кг;

б) производительность БСКВ по воздуху G = 37800 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 (z_I = 9; z_II = 9; z_III = 6) соответствуют характеристике системы по п. 3 табл. 1 и линии 3 на рис. 10.

Конструктивные характеристики секции Кт03.1030.0: F_охл = 162,8 м², f_ж = 1,44 м²; y = 0,00419 м². Конструктивные характеристики установленных теплообменников приведены в табл. 4.

Рис. 17

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 Q_пом = 81500 ккал/ч, а луч процесса в помещении равен e = 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: t_c2 = t_н + 1,5 = 28,5 + 1,5 = 30 °С (точка 2)

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

в) вычисляют критерий

г) вычисляют критерий R_с по диаграмме на рис. 14 при (t_p - t_вн) = (t_ри - t_ми) = 13,7 - 19,0 = -5,3 °С и t_ми = 19,0 °С, принимая t_p = t_ри и t_вн = t_ми, критерий R_c = 3,1;

д) вычисляют величину комплекса (1 = М_3сR_с)

(1 + М_3сR_с) = 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 + М_3сR_c)^0,63 = 0,331 × 3,09^0,63 = 0,673;

ж) вычисляют температуру приточного воздуха t_с4

t_c4 = t_c2 -  (t_c2 - t_ри) = 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

б) при условии DI_пр = DI_исп определяют теплосодержание воздуха после испарительного кондиционера. Из точки 5 проводят линию постоянного теплосодержания I₅ до пересечения с j = 100 % в точке t_ми. От этой точки откладывают величину DI_исп

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

и при I₈ на линии j = 100 % находят температуру воздуха после испарительного кондиционера t_с8 = 24,2 °С;

в) определяют температуру воды, поступающей в теплообменник II,

t₁₁ = t_c8 + 0,2 = 22 + 0,2 = 22,2 °С;

г) определяют температуру воздуха t_c3 после I теплообменника

t_c3 = t₁₁ + 0,5 = 22,2 + 0,5 = 22,7 °С;

точка 3 на I - d-диаграмме наносится при d₁ = 9,8 г/кг и t_c3 = 22,7 °С;

д) определяют разность теплосодержаний воздуха в теплообменнике II

е) определяют температуру воды, поступающей в теплообменник II,

t₉ = t_c4 - 0,3 = 19 - 0,3 = 18,7 °С,

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

ж) определяют температуру точки росы воздуха после оросительной камеры МК

t_p7 = t₉ - 0,2 = 18,7 - 0,2 = 18,5 °С,

температуру t_c7 и теплосодержание воздуха I₇ после оросительной камеры МК при j = 95 % и t_p7 = 18,5 °С;

t_c7 = 19,2 °С, I₇ = 12,7 ккал/кг;

з) определяют теплосодержание воздуха после теплообменника III

I₆ = I₇ - DI_II = 12,7 - 0,89 = 11,81 ккал/кг,

температуру воздуха после теплообменника III в точке пересечения линий I₆ и d₅ = 9,8 г/кг t_с6 = 24,0 °С;

и) определяют разность теплосодержаний воздуха в оросительной камере БК

DI_БК = I₈ - I₇ = 15,54 - 12,7 = 2,84 ккал/кг

и температуру воды, поступающей в оросительную камеру БК, при В_БК = 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 e = 1900. При перепаде Dt = 6 °С параметры внутреннего воздуха в помещении

t_c13 = 25 °С, j = 54 %.

Пример 3 В примере приведен аналитический расчет БСКВ. Приточный и испарительный кондиционеры работают на наружном воздухе (рис. 18).

Исходные данные

а) расчетные параметры наружного воздуха:

t_н = 32,6 °С; I_н = 11,8 ккал/кг; В = 715 мм рт. ст.

d₁ = 6,5 г/кг;

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

t_c2 = t_н + 1,5 = 32,6 + 1,5 = 34,1 °С, I₂ = 12,15 ккал/кг;

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

t_c5 = 32,6 °С и I₅ = 11,8 ккал/кг;

г) производительность по воздуху приточного и испарительного кондиционеров принята одинаковой и равной G = 74400 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 F_охл = 327,4 м², живое сечение для прохода воздуха f_ж = 2,88 м², живое сечение для прохода воды j = 0,00419 м². Конструктивные характеристики установленных теплообменников приведены в табл. 5.

Таблица 5

Теплообменники

Поверхность охлаждения F_охл, м²

Живое сечение для прохода воздуха f_ж, м²

Живое сечение для прохода воды y, 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;

Рис. 18

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 t_c4 = 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

DI_пр = I₂ - I₄ = 12,15 - 8,15 = 4 ккал/кг;

б) при одинаковых производительностях по воздуху перепад теплосодержаний в испарительном кондиционере DI_исп должен быть равен перепаду теплосодержаний в приточном кондиционере DI_пр;

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

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

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

t_c8 = 21,8 °С;

д) начальную температуру воды, поступающей в теплообменники I и III, принимают на 0,2 °С выше t_c8, 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

г) определяют расход воды в теплообменнике

д) определяют скорость воды в трубках теплообменника

е) определяют величину начальной движущей силы теплообмена (t_c - t_вн), когда t_c = t_c2 = 34,1 °С и t_вн = t₁₁ = 22 °С,

(t_c - t_вн) = 34,1 - 22 = 12,1 °С;

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

Dt_cI = 0,475 × 12,1^0,96 × 7,2^-0,25 × 0,62^0,14 × 455^0,3 × 85,9^-0,12 = 10,6 °С;

з) определяют температуру воздуха после теплообменника I

t_c3 = t_c2 - Dt_cI = 34,1 - 10,6 = 23,5 °С;

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

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

Н_I = 0,0866 × 12 × 7,2^1,87 = 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

д) определяют скорость воды в трубках теплообменника

е) определяют величину начальной движущей силы теплообмена (t_с - t_вн), когда t_с = t_с5 = 32,6 °С и t_вн = t₁₁ = 22 °С:

(t_c - t_вн) = 32,6 - 22 = 10,6 °С;

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

Dt_cIII = 0,475 × 10,6^0,96 × 7,2^-0,25 × 0,862^0,14 × 227,5^0,3 × 172^-0,12 = 7,5 °С;

з) определяют температуру воздуха после теплообменника III

t_c6 = t_c5 - Dt_cIII = 32,6 - 7,5 = 25,1 °С

и его теплосодержание

и) определяют конечную температуру воды после теплообменника III по уравнению (7), если t_вн = t₁₁ и t_вк = ,

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

Н_III = 0,0866 × 6 × 7,2^1,87 = 20,8 мм вод. ст.

6. Расчет теплообменника II проводят в соответствии с п. 27 прил. 2 к настоящей Инструкции:

а) начальная температура воздуха для теплообменника II должна быть равна конечной температуре воздуха после теплообменника I, т.е. t_c3 = 23,5 °С;

б) критерий глубины, отношение живых сечений, скорости воздуха и воды в теплообменнике II имеют те же значения, что и в теплообменнике I;

в) определяют величину охлаждения воздуха в теплообменнике II

Dt_cII = (t_c3 - t_c4) = 23,5 - 17,5 = 6 °С

и перепад теплосодержаний воздуха в теплообменнике II

г) определяют величину начальной движущей силы теплообмена (t_с - t_вн) из уравнения (5)

д) для теплообменника II при t_c = t_c3 и t_вн = t₉ определяют начальную температуру воды, поступающей в теплообменник II,

t₉ = t_c3 - (t_c - t_вн) = 23,5 - 6,5 = 17 °С;

е) определяют конечную температуру воды после теплообменника II по уравнению (7), если t_вн = t₉ и t_вк = t₁₀,