31

5. Коэффициент теплопередачи k, Вт/(мС), для воздухонагревателя:

k= А(v)^0,49w^0,13, (5.12)

где А - эмпирический коэффициент, используемый для теплотехнического расчета теплообменников. Значение коэффициента А зависит от конструкции воздухонагревателя и для КТЦ3 принимается:

для однорядного воздухонагревателя 16,86

для полуторарядного воздухонагревателя 16,2

для двухрядного воздухонагревателя 15,6

6. Среднеарифметический температурный напор:

(5.13)

7. Требуемая площадь поверхности теплообмена F_тр, м², воздухонагревателя:

(5.14)

8. Располагаемый запас по поверхности нагрева:

%. (5.15)

Стандартную поверхность нагрева F, м², принимают по табл. III.8 [4] или по прил.10.

Если 1015%, то расчет можно считать законченным. Если  немного более 1015% и при этом был подобран воздухонагреватель с обводным клапаном, то делается рекомендация – открыть клапан. Во всех других случаях требуется либо оборудовать СП обводным клапаном, либо подобрать новую поверхность нагрева.

32

ПОДБОР ВОЗДУШНОГО ФИЛЬТРА

Для очистки приточного воздуха в центральных системах кондиционирования КТЦЗ используются воздушные фильтры ФР1-3, ФР2-3 и ФС-3.

ФР1-3 предназначены для очистки воздуха от атмосферной пыли при среднегодовой запыленности воздуха до 1 мг/м³ и при кратковременной запыленности до 10 мг/м³. Эффективность очистки таких фильтров не менее 88% с использованием фильтрующего материала ФРНК-ПГ и более 90% при - ИФП-1

ФР2-3 предназначены для очистки воздуха от атмосферной и волокнистой пыли при среднегодовой запыленности воздуха до 1 мг/м³ и при кратковременной запыленности до 10 мг/м³. Эффективность очистки таких фильтров от минеральной пыли составляет 88% и 98% - от волокнистой пыли.

ФС-3 (фильтрующие сетки, пропитанные маслом) предназначены для очистки воздуха от пыли в СКВ и приточной вентиляции при запыленности воздуха до 10 мг/м³. Фильтры не предназначены для очистки воздуха от волокнистой пыли; СКВ максимальной производительности.

Расчетное сопротивление фильтров движению воздуха в начале эксплуатации 60 Па, а при максимальной запыленности 200 Па.

ПОДБОР ВЕНТИЛЯТОРНОГО АГРЕГАТА

Вентиляторные агрегаты служат для перемещения воздуха через УКВ и присоединительные элементы системы.

В КТЦЗ-10 применяется радиальный вентагрегат одностороннего всасывания по 1 схеме исполнения. В КТЦЗ-20КТЦЗ-125 применяются вентагрегаты одностороннего всасывания по 6 схеме исполнения.

Подбор вентагрегата ведется в такой последовательности:

33

1. Определяют производительность вентилятора. Она равна объемному расходу воздуха в системе L₀ (м³/ч) при нормальных условиях.

2. Определяют потери давления в системе p_сис, кПа:

p_сис = p_в.з. + np_ф + p_сп1 + p_ко + p_сп2 + p_с,

где p_в.з. – потери давления при заборе воздуха; p_ф - потери давления в фильтре; n – количество установленных фильтров (для очистки наружного воздуха и воздуха на рециркуляцию); p_сп1 – потери в первой ступени подогрева; p_сп2 – потери во второй ступени; p_с – потери в сети воздуховодов.

3. Нагнетатели подбирают с запасом по давлению 10%, поэтому давление, которое должен развивать нагнетатель определяется:

p = 1,1p_сис.

Выбрать нагнетатель можно по табл. III.22 [4]. Габаритные размеры вентиляторных агрегатов приведены в табл. III.21 [4].

КОМПОНОВКА УКВ И3 ОСНОВНЫХ И ВСП0М0ГАТЕЛЬНЫХ СЕКЦИЙ

Компоновку УКВ осуществляют из типовых секций по прил.III [4].

Между собой рабочие секции соединяются с помощью промежуточных камер (камер обслуживания), имеющих герметичные дверцы для обслуживания основных секций.

Глава 6 подбор холодильной машины

При расчете холодильной машины, кроме расхода холода непосредственно на обработку воздуха (воды) следует учитывать дополнительный непроизводительный расход холода. При охлаждении воды потеря холода связана с нагревом воды в баках из-за теплопередачи через стенки, с нагревом

воды в сети трубопроводов, по которым она перемещается, а также с

34

нагревом в насосах. Поэтому при обработке воздуха холодной водой расчетное количество холода определяется:

Q₀ =1,15Q_x.

Холодопроизводительность парокомпрессорной холодильной машины является не постоянной величиной, а различна, и зависит от режима работы, определяемого температурами и давлениями конденсации и кипения (испарения).

Холодильные станции рекомендуется компоновать из 2-4 однотипных холодильных машин, в том числе хотя бы одной машины с регулируемой холодопроизводительностью. Установка резервных холодильных машин, как правило, для СКВ не допускается. Схема использования холодильной машины в СКВ представлена на рис. 1 прил.14.

Исходные данные:

Q_x=G_ко(I_нач – I_кон),кДж/ч,_____________ Q_о=1,15 Q_x, кДж/ч,________________

t_нач, С ____________ I_нач, кДж/кг ____________ t_м.нач, С _______________

t_кон., С ____________ I_кон, кДж/кг ____________ _кон, % _____9095_____

t_w1,C 7 t_w2,C ____________

Выбор расчетного рабочего режима

1. Температура испарения холодильного агента:

(6.1)

где t_w1 - температура воды на выходе из испарителя, t_w1= 7С; t_w2 - температура воды на входе в испаритель (из расчета камеры орошения),С. Во избежание образования льда температура испарения t_и должна быть выше 23С.

2.Температура всасывания паров хладагента в цилиндре компрессора («сухой ход»):

t_вс= t_и+ (15..30) (6.2)

35

З. Температура конденсации холодильного агента:

(6.3)

где t_w3 и t_w4 – соответственно температура охлаждающей воды на входе в конденсатор и выходе из него, С; определяются в п.4.

0. 4. 0хлаждение воды до t_w3 для конденсатора производится в камере орошения К02. Выбирается типовая камера орошения с двумя рядами форсунок при плотности их установки 13 шт/м² ряд. Коэффициент орошения при этом =0,6..0,9кг/кг. Вода изменяет температуру на t_w=(3..5) С.

Расчет К02 производится в следующем порядке:

а) энтальпия воздуха, кДж/кг, на выходе из К02:

I^/_кон= I_н+ 4,19t_w; (6.4)

б) коэффициент эффективности:

Е = 0,931^0,13 (6.5)

с) температура мокрого термометра

на выходе из К02:

t^/_м.кон. =t_м.н.+ (6.6)

д) находят начальную температуру

охлажденной воды:

(6.7)

е) конечная температура:

t_w3= t_w4 - (3..5) (6.8)

5.Температура переохлаждения жидкого холодильного агента перед регулирующим вентилем:

t_пер= t_к- (3..5) (6.9)

при этом необходимо соблюсти условие t_пер (t_w3+2);

36

ПОСТРОЕНИЕ ЦИКЛА ОДНОСТУПЕНЧАТОЙ ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЫ

При расчетах рабочего холодильного процесса исходят из условия установившегося теплового состояния холодильной установки, когда в единицу времени через каждый ее элемент (компрессор, конденсатор, регулирующий вентиль и испаритель) проходит постоянное количество холодильного агента (фреон-12 или фреон-22).

Расчет такого процесса заключается в определении количества отводимого от конденсатора и подводимого к испарителю тепла при условии постоянства начальных и конечных температур и давлении, а также в определении количества тепла, полученного в результате сжатия паров в компрессоре.

Для упрощения тепловых расчетов холодильного процесса применяются диаграммы Т-s и lgР-i . Построение рабочего процесса холодильной установки представлено на рис.6.1. Параметры хладагентов R-12 и R-22 для построения цикла на lgР-i - диаграмме приводятся в [9].

Р ис. 6.1. Изображение цикла холодильной машины

37

Значения параметров основных точек сводятся в таблицу:

N	t, C	P,	V,	i,	S,	Состояние
1	tи					Сухой насыщенный пар=1
1^/	tвс					Перегретый пар
2						Перегретый пар
2^/	tк					Сухой насыщенный пар=1
3	tк					Насыщенная жидкость=0
3^/	tпер		-		-	Переохлажденная жидкость
4	tи					Влажный насыщенный пар

Тепловой расчет холодильной машины

Расчет производится в следующей последовательности:

1. Удельная весовая холодопроизводительность холодильного агента, кДж/кг:

q₀ =i₁' – i₄ (6. 10)

2. Теплота, отводимая от 1кг холодильного агента в конденсаторе и теплообменнике, кДж/кг:

q_x = i₂ – i₃^/ (6.11)

или

q_k=q₀ +l (6.12)

3. Теоретическая работа сжатия в компрессоре, кДж/кг:

l=i₂ – i₁^/ (6.13)

4. Холодильный коэффициент цикла:

(6.14)

38

Подбор оборудования холодильной машины

Подбор компрессора

Расчет и подбор компрессора производится в следующей последовательности:

1. Находят степень сжатия паров в компрессоре, как .

2. Определяют коэффициент подачи поршневого компрессора:

=₁₂₃₄ (6.15)

где ₁- объемный коэффициент, учитывающий влияние объема мертвого пространства, который равен:

₁=1- с (6.16)

с – коэффициент вредного пространства, для мелких компрессоров с=0,05;

m – показатель политропы, для хладонов m =(0,91,1);

₂ – коэффициент подогрева, равный:

₂ = (273+t_н)/(273+t_к) (6.17)

₃ – коэффициент дросселирования, учитывающий сопротивления в компрессоре. Для температуры испарения t_н  -30С ₃ = (0,940,97);

₄ – коэффициент плотности, учитывающий утечки, ₄== (0,960,98).

3. Объемная холодопроизводительность холодильного агента, кДж/м³:

(6.18)

4. В каталогах приводятся производительности, кДж/ч, холодильных установок при стандартных условиях работы. Поэтому необходимо связать рабочую и стандартную холодопроизводительность. На первом этапе следует пересчитать рабочую холодопроизводительность на стандартную:

39

(6.19)

где _ст =0,67; q_vст = 318 ккал/м³ = 1332,4 кДж/м³.

В качестве Q_раб принимают либо Q_x либо Q₀, в зависимости от того, какой запас по холодопроизводительности будет получен при подборе стандартной машины (15%).

5. Далее по каталогам или по табл. 1 и 2 из прил.12 выбирают холодильную машину с близким к Q_ст значением. Если к установке применяется 2 или 4 машины, то для них определяют стандартные производительности, равные соответственно Q_ст/2 и Q_ст/4. подставляют реальное, принятое из каталога значение Q_ст в формулу, тем самым определяют действительную производительность по холоду, которая может быть получена:

(6.20)

0. 6. Часовой объем компрессора, м³/ч, для выбранной холодильной машины:

(6.21)

0. 7. Количество, кг/ч, циркулирующего фреона:

(6.22)

0. 8. Теоретическая мощность, затраченная в компрессоре:

(6.23)

40

Расчет и подбор конденсатора

Расчет конденсатора сводится к определению его теплопередающей поверхности и количества охлаждающей воды.

1. Требуемая площадь теплопередающей поверхности конденсатора F_к, м, определяется по формуле:

(6.24)

где Q_k - тепловая нагрузка конденсатора, кДж/ч или Вт; k – коэффициент теплопередачи конденсатора (зависит от типа аппарата и для кожухотрубных горизонтальных, работающих на фреоне k=1740 Вт/(м²*С­­) или 6300 кДж/( м²*ч*С­­)) при t=5С.

2. Средняя логарифмическая разность температур t между парами хладагента и охлаждающей средой:

г де t₁ и t₂ - разность температур потоков в начале и в конце теплообмена:

t₁=t_к – t_w3;

t₂=t_к – t_w4;

3. Средняя арифметическая разность температур находится по формуле:

;

Тепловая нагрузка конденсатора, Вт, определяется по формуле:

Q_к=Q_раб+3600 N_д,

41

где N_д – тепловой эквивалент мощности, затрачиваемой компрессором на

сжатие холодильного агента:

N_д=N_т/

где N_т - теоретическая мощность, кВт;  - индикаторный КПД, учитывающий энергетические потери.  определяется по графику или по приближенной формуле:

= 0,8325- 0,0125(Р_к/Р_и);

Определив значение Q_к необходимо выбрать тип конденсатора (количество теплообменников равно количеству холодильных машин). Технические характеристики горизонтальных кожухотрубных конденсаторов приведены в табл. 5.7 [7] или в табл.3 и 4 прил.12.

4. Количество воды W, м³/ч, охлаждающей конденсатор:

(6.25)

где с_w – удельная теплоемкость воды, с_w=4,19 кДж/(кг град);

_w – плотность воды (_w =1000кг/м³);

Расчет испарителя.

1. Требуемая теплопередающая поверхность испарителя:

(6.26)

где t - средняя логарифмическая разность между температурами кипящего хладона и нагревающей средой:

где t₁ и t₂ - разность температур потоков в начале и в конце теплообмена:

4 2

t₁=t_w2 – t_и;

t₂=t_w1 – t_и;

k – коэффициент теплопередачи, отнесенный к оребренной поверхности испарителя, k=700 Вт/(м²С) или 2520 кДж/(м²чград) при t=7С;

Q_и= Q_раб – тепловая нагрузка испарителя (холодопроизводительность), Вт;

По [7] или табл. 5 и 6 из прил.12 выбирается испаритель.

2. Количество воды, прошедшей через испаритель, W, м³/ч, определяется:

(6.27)

Расчет бака-аккумулятора

Для холодильных станций, производительность которых определяется по максимальному часовому потреблению холода, емкость системы холодоснабжения рассчитывается следующим образом. Согласно нормативным данным число включений холодильной машины должно быть не более 4 раз в час. Для обеспечения этого требования минимальная емкость системы холодоснабжения W, м³, определяется:

(6.28)

где Q_x – расчетная холодопроизводительность одной холодильной машины, тыс.кДж/ч; с_w – теплоемкость воды, кДж/кгС; n – число установленных машин.

Для холодильных машин марок 22 ФУ-200 и 22 ФУУ-400 емкость бака-аккумулятора увеличивают в 2 раза, так как число включений для этих машин 2 раза в 1 час.

Принимают размеры бака-аккумулятора ABH.

43

КОМПОНОВКА ХОЛОДИЛЬНОЙ СТАНЦИИ

Холодильные станции с машинами на R-12 и R-22 по взрывопожарной безопасности относятся к категории «Д» и к выбору места их расположения предъявляют следующие требования:

холодильные станции и отдельные машины производительностью до 700 кВт допускается размещать в подвалах и цокольных этажах зданий (кроме жилых), если над перекрытием станции исключена возможность массового постоянного или временного пребывания людей.

Холодильные станции большей производительности могут размешаться в промышленных зданиях, в специальных пристройках к обслуживаемым зданиям, в заглубленных отдельно стоящих помещениях, а также в подвалах и цокольных этажах, вынесенных из-под контура зданий. Высоту помещения для размещения холодильных машин принимают не менее 3,6 метров, считая до выступающих частей перекрытия.

Проходы между выступающими частями рядом стоящих машин необходимо предусматривать не менее 1 м, между машинами (аппаратами) и стеной здания не менее 0,3 м, между машинами и колоннами – не менее 0,7 м, между щитом управления и машинами – не менее 1,5м. Схема размещения холодильной машины представлена на рис.6.2.

р ис. 6.2. Схема размещения холодильной машины

44