Курсовая работа: Система кондиционирования воздуха в производственном помещении

Курсовая работа: Система кондиционирования воздуха в производственном помещении

Курсовая работа на тему:

,,Система кондиционирования воздуха в

производственном помещении”

Содержание

Введение. Общие сведения о системах кондиционирования воздуха

1.1 Классификация систем кондиционирования воздуха

1.2 Принципиальная схема прямоточной системы кондиционирования воздуха

2. Формулировка задания на курсовую работу

3. Тепловой баланс производственного помещения

3.1 Выбор расчётных параметров наружного и внутреннего воздуха

3.2 Расчёт теплопоступлений в помещение

3.3 Расчёт тепловых потерь помещением

4. Расчет избыточной теплоты в помещении

5. Расчёт процессов обработки воздуха в системе кондиционирования

5.1 Построение в I-dдиаграмме обработки воздуха в тёплый период

5.2 Построение в I-dдиаграмме обработки воздуха в холодный период

5.3 Расчёт воздухообмена в помещении

5.4 Выбор основного оборудования для системы кондиционирования воздуха

6. Разработка схемы воздухораспределения в помещении

6.1 Составление схемы воздухораспределения

6.2 Аэродинамический расчет системы воздухораспределения Список литературы

Введение

Под кондиционированием воздуха понимают создание и автоматическое поддержание в закрытых помещениях и сооружениях основных параметров воздушной среды: температуры, влажности, давления, чистоты, газового и ионного состава, наличия запахов и скорости движения воздуха.

Комплекс технических средств, осуществляющих требуемую обработку воздуха (фильтрацию, подогрев, охлаждение, осушку и увлажнение), транспортирование его и распределение в обслуживаемых помещениях, устройства для глушения шума, вызываемого работой оборудования, источники тепло- и хладоснабжения, средства автоматического регулирования и управления, а также вспомогательное оборудование составляют систему кондиционирования воздуха.

Устройство, в котором осуществляется термовлажностная обработка воздуха и его очистка, называется кондиционером. Установки кондиционирования воздуха обеспечивают в помещениях необходимый микроклимат для создания условий комфорта и нормального протекания технологического процесса.

В общем случае расчет систем кондиционирования воздуха производится на основе избыточных тепловыделений, влаговыделений, содержания вредных газов или пыли. В настоящей работе рассматривается вариант расчета, основанный только на избыточных тепловыделениях.

Обеспечение требуемых параметров воздушной среды помещений различного назначения регламентируется соответствующими строительными нормами и правилами (СНиП), техническими условиями (ТУ) и другими нормативными документами.

кондиционирование воздух тепловой баланс

1. Общие сведения о системах кондиционирования воздуха

1.1 Классификация систем кондиционирования воздуха

Системы кондиционирования воздуха по назначению можно подразделить на комфортные, технологические и комфортно-технологические. В первом случае обеспечиваются нормируемые параметры воздушной среды для человека, во втором случае –параметры технологического процесса, третий случай предполагает обеспечение нормируемых параметров технологического процесса в условиях постоянного пребывания обслуживающего персонала.

По принципу централизации их функций системы кондиционирования различают центральные, местные, неавтономные и автономные.

В центральных системах источники холода и теплоты централизованы. Распределение воздуха по отдельным помещениям производится с помощью разветвленных сетей воздуховодов.

Местные неавтономные системы имеют централизованные источники холода и теплоты. Обработка воздуха производится в местных кондиционерах, которые располагают непосредственно в обслуживаемых ими помещениях. В этом случае система распределительных воздуховодов отсутствует. Питание местных неавтономных кондиционеров теплоносителем и хладоносителем производится с помощью трубопроводов, с центральными источниками теплоты и холода.

Автономные системы отличаются тем, что в каждом кондиционируемом помещении устанавливают автономные кондиционеры с индивидуальными, встроенными в общий корпус, кондиционера, холодильными машинами. Кроме перечисленных систем, возможны и другие устройства кондиционирования воздуха.

По режиму работы кондиционеры подразделяются на круглогодичные, поддерживающие требуемые параметры воздуха в течение всего года, и сезонные, осуществляющие для холодного периода нагрев и увлажнение воздуха, а для теплого периода – охлаждение и осушение воздуха.

По давлению, развиваемому вентилятором, различают системы кондиционирования воздуха низкого (АР< 1,0 кПа), среднего (1,0< АР< 3,0 кПа) и высокого давления (АР > 3,0 кПа).

По схеме обработки воздуха системы кондиционирования бывают прямоточные, характерные тем, что обработке в кондиционере подлежит только наружный (свежий) воздух, и рециркуляционные, характеризующиеся обработкой в кондиционерах смеси наружного и части рециркуляционного (отработавшего) воздуха. В настоящей работе рассматривается только прямоточная схема кондиционирования.

1.2 Принципиальная схема прямоточной системы кондиционирования воздуха

Прямоточные схемы обычно применяют в тех случаях, когда по условиям запыленности или загазованности использование рециркуляционного воздуха не допускается и кондиционеры работают только на наружном воздухе. Принципиальная схема приведена на рис.1.

В теплый период года наружный воздух в полном количестве Lo проходит через фильтр, где осуществляется его очистка, поступает в оросительную камеру, в которой разбрызгивается охлажденная вода, имеющая температуру ниже температуры точки росы.

При контакте воздуха с капельками воды он охлаждается и осушается, приобретая в конце оросительной камеры заданное влагосодержание при насыщении, обычно равном 95%. Так как при этом температура воздуха становится ниже необходимой температуры приточного воздуха, то для доведения до указанной температуры воздух после оросительной камеры направляется в калорифер второго подогрева, в котором он нагревается до заданной температуры выхода воздуха из кондиционера.

Во избежание механического выноса капель воды на выходе из оросительной камеры устанавливается жалюзийная решетка (каплеуловитель). Обработанный воздух вентилятором подается в помещение.

Вода, собирающаяся в поддоне оросительной камеры, поступает в холодильную машину, где она охлаждается до необходимой температуры и насосом по системе трубопроводов подается в форсунки, расположенные в оросительной камере.

В холодный период года наружный воздух в полном количестве Lo поступает в калорифер первого подогрева, в котором он подогревается до той температуры, при которой его теплосодержание будет соответствовать расчетному теплосодержанию адиабатического процесса увлажнения. Затем воздух поступает в оросительную камеру, где происходит адиабатический процесс увлажнения, в результате которого воздух получает заданное влагосодержание (приточного воздуха) при относительной влажности 95% .

При адиабатическом процессе испарения температура воздуха на выходе из оросительной камеры достаточно близка к температуре мокрого термометра, которая обычно» ниже заданной температуры приточного воздуха, то для доведения его температуры до заданной он подвергается дополнительному нагреву в калорифере второго подогрева.

Узел охлаждения и подачи воды в оросительную камеру работает в требуемом режиме. Обработанный воздух вентилятором подается в помещение.

Рис.1. Принципиальная схема прямоточной системы кондиционирования воздуха.

1.3 Формулировка задания на курсовую работу

Общая постановка задачи состоит в следующем. Местонахождение предприятия город Владивосток. Производственное помещение представляет собой цех, полностью занимаемый один из этажей отдельно стоящего трехэтажного здания. Цех расположен на 2 этаже. Ширина здания цеха - b=24 м; длина здания цеха – l=70 м ; высота цеха - h=4 м.

Торцевые стенки здания глухие, ориентированы на север и юг. В боковых стенках цеха, ориентированных на запад и восток, имеются световые проемы с двойным остеклением в металлических переплетах общей площадью F0=80 м2. Освещение производится люминесцентными лампами. В летний период включается 60% ламп. Светозащитные устройства отсутствуют. Все стены здания одинаковой толщины d=525 мм выполнены из глиняного красного кирпича. С внутренней стороны стен нанесен слой известковой штукатурки толщиной dш=10 мм. Перекрытия между этажами (в том числе потолок и пол) выполнены из железобетона толщиной dб=300 мм.

Кровля совмещенная, плоская. На железобетонном перекрытии расположен теплоизоляционный слой, выполненный из шлаковаты dшл=150 мм, а также гидроизоляционный слой из из трёхслойного рубероида общей толщиной dруб=5 мм. Чердачное помещение отсутствует.

Под железобетонным полом расположен теплоизоляционный слой из шлаковаты dшл=150 мм, гидроизоляционный слой из из трёхслойного рубероида общей толщиной dруб=5 мм и стальная обшивка толщиной dст=1 мм.

В цехе размещено  станков. Установленная мощность электродвигателя для каждого станка N=1,5кВт. В цехе работает m=30 человек в смену. Норма расхода электроэнергии на освещение Вт/м2 пола. Потери давления в системе кондиционирования воздуха Па. Условия труда для обслуживающего персонала в цехе соответствуют категории средней тяжести IIа.

Рис.2. Общий вид здания.

Целью задания является разработка системы кондиционирования воздуха, обеспечивающей санитарно-гигиенические условия для обслуживающего персонала цеха и оптимальные условия для технологического процесса.

При выполнении указанного задания необходимо решить ряд частных задач, а именно:

1. Произвести выбор расчетных параметров наружного и внутреннего воздуха для теплого и холодного периодов года.

2. Выполнить расчет тепловыделений в помещение в теплый и холодный периоды года.

3. Выполнить расчет тепловых потерь помещением в теплый и холодный периоды года.

4. Рассчитать количество избыточной теплоты в помещении для теплого и холодного периодов года на основе теплового баланса помещения.

5. Осуществить построение на I-d диаграмме процессов обработки воздуха в тёплый и холодный периоды года.

6. Определить расход кондиционируемого воздуха, кратность воздухообмена в помещении, холодопроизводительности кондиционеров.

7. Выбрать тип, производительность и количество вентиляторов, мощность электродвигателей для их привода, кондиционеры и холодильные машины.

8. Составить схему воздухораспределения в помещении и выполнить ее аэродинамический расчет.

Результаты работы оформляются в виде пояснительной записки и графического материала на двух листах. На одном листе изображаются графические построения процессов обработки воздуха в I-d диаграмме для теплого и холодного времени года, на другом – принципиальные схемы кондиционирования воздуха и системы воздухораспределения в помещении.

2. Тепловой баланс помещения

2.1 Выбор расчётных параметров наружного и внутреннего воздуха

Расчетная температура наружного воздуха принимается в зависимости от назначения системы вентиляции или кондиционирования и климатических условий местности.

Установки для систем кондиционирования и вентиляции по степени обеспечения заданного микроклимата в помещении согласно СниП подразделяются в зависимости от расчетных параметров наружного воздуха на три группы: А, Б, В.

Для теплого периода расчетной температурой наружного воздуха являются: для группы A – средняя температура самого жаркого месяца в полдень; для группы В – максимальное значение температуры, которое было зарегистрировано за весь период наблюдений в данном географическом пункте; для группы Б - среднее значение из указанных выше температур.

Для холодного периода расчетной температурой наружного воздуха являются: для группы A – средняя температура самого холодного месяца в полдень; для группы Б – расчетная температура для проектирования отопления (средняя температура за пять наиболее холодных суток подряд); для группы В – минимальное значение температуры, которое зарегистрировано за весь период в данном географическом пункте.

Расчет систем кондиционирования воздуха для основной категории жилых и производственных помещений, в том числе и для рассматриваемой задачи, производится на расчетную температуру по группе Б, обеспечивающую «нормальное» состояние воздушной среды в помещении с отклонениями в экстремальных летних и зимних условиях.

Численные значения расчетных параметров наружного воздуха для г. Астрахань принимаются по климатологическим данным в соответствии со СНиП:

тёплый период:  

холодный период:  

Расчетная температура внутреннего воздуха в рабочей зоне помещения выбирается в зависимости от характеристики помещения и категории выполняемых работ.

Рабочей зоной считается пространство высотой до двух метров над уровнем пола или площадкой обслуживания, на котором находится рабочее место. Постоянным рабочим местом считается то место, где работающий находится большую часть (более 50% или более двух часов непрерывно) своего рабочего времени.

При определении расчетных метеорологических условий в помещении учитываются способность человеческого организма к акклиматизации в разное время года, интенсивность производимой работы и характер тепловыделений в рабочем помещении.

Параметры воздуха нормируются в зависимости от периода года. Различают три периода года: холодный, теплый и переходный. Переходным считается период, когда средняя температура наружного воздуха составляет +8 °С.

При учёте интенсивности труда все виды работ делятся на три категории: легкие, средней тяжести и тяжелые. По условиям рассматриваемого задания категория работ в производственном помещении относится к группе IIа.

Численные значения основных параметров воздуха в помещении регламентируются СНиП для категории IIа:

тёплый период:

температура –  

относительная влажность –  

скорость воздуха не более –

холодный и переходный период:

температура –  

относительная влажность –  

скорость воздуха не более –

2.2 Расчёт теплопоступлений в помещение

Тепловыделения от работающего оборудования с электрическим приводом за счет перехода механической энергии в тепловую определяется по выражению

,

где Nуст - установленная мощность привода электродвигателя в расчёте на единицу оборудования, кВт, определяется заданием; kисп - коэффициент использования мощности электродвигателя, обычно рекомендуется принимать 0,8; kв - коэффициент одновременности работы оборудования, определяемый заданием, можно принять равным 1. Величина Qоб от периода года не зависит.

Теплопоступления от освещения для теплого и холодного периода года рассчитываются

,

где F=2280м2 - поверхность пола в помещении;

qoc = 40 Вт/м2- норма освещенности 1 м2 в соответствий со СНиП;

kв - коэффициент одновременности работы осветительных установок: в холодный период можно принимать kв =1,0, в тёплый период kв = 0,5 - 0,6.

Теплопоступления от обслуживающего персонала для холодного и теплого периодов года рассчитываются по выражению

,

где m – число работников; Qявн - явные тепловыделения от одного человека, кДж/ч; r = 2250 кДж/кг - скрытая теплота парообразования; Wп – влаговыделения от одного человека, г/ч.

Теплопоступления от солнечной радиации через световые (оконные) проемы рассчитываются только для теплого периода года

,

где Focт - суммарная поверхность остекления, м2; qocт - плотность теплового потока, передаваемого за счет солнечной радиации, зависящая от ориентации световых проемов по сторонам света; Аост - эмпирический коэффициент, зависящий от вида остекления; k – эмпирический коэффициент зависящий, от прозрачности стекол.

Теплопоступления через внешние ограждения извне за счет более высокой температуры наружного воздуха при проектировании систем кондиционирования рассчитываются для теплого периода в том случае, если расчетная температура наружного воздуха превышает расчетную температуру воздуха внутри помещения на 5°С и более, т.е. tнт – tвт > 5 °С

где Foгp - поверхность внешнего ограждения за вычетом поверхности остекления, м2; koгp - коэффициент теплопередачи через ограждения, Вт/(м2*0С);tнт и tвт - соответственно расчетная температура наружного воздуха и воздуха внутри помещения, 0С; в и н - соответственно коэффициент теплоотдачи от воздуха внутри помещения к стене и от наружной поверхности стены к наружному воздуху, Вт/(м2*0С); i - толщина отдельных слоев, составляющих стену, м; i - коэффициент теплопроводности материалов, из которых выполнена стена, Вт/(м*0С).

Суммарные теплопоступления в помещение для теплого периода года в общем случае составляют

,

для холодного периода года

2.3 Расчёт тепловых потерь помещением

Тепловые потери рассчитываются только для холодного периода года.

Тепловые потери через остеклённые оконные световые проёмы определяются по выражению

,

где Focт - суммарная поверхность остекления, м2; k - коэффициент теплопередачи через оконные проемы, Вт/(м2 0С); tвх и tнх - соответственно расчетные температуры воздуха внутри помещения и наружного воздуха для холодного периода года, 0С.

Значения коэффициента теплопередачи определяются в соответствии со СНиП.

Тепловые потери через наружные ограждения (боковые стены, полы, потолки) рассчитываются по выражению

где Foгp - поверхность наружных ограждений (за вычетом площади оконных и дверных проемов), м2; koгp - коэффициент теплопередачи через ограждения, Вт/(м2*0С); tвх и tнх - соответственно расчетные температуры внутреннего и наружного воздуха для холодного периода, 0С; n - эмпирический поправочный коэффициент, зависящий от характера ограждения.

Для условий рассматриваемого задания тепловые потери для помещений первого этажа рассчитываются через оконные проёмы, боковые стены, пол.

Суммарные тепловые потери помещением для холодного периода года составят

2.4 Расчет избыточной теплоты в помещении

Избыточная теплота в помещении рассчитывается как разность между суммарными тепловыделениями и теплопотерями и составляет для теплого периода года

,

для холодного периода

3. Расчёт процессов обработки воздуха в системе кондиционирования

3.1 Построение в I-d диаграмме процессов обработки воздуха в тёплый период

Построение процессов обработки воздуха осуществляется на основе принятой прямоточной системы кондиционирования воздуха (рис.1) при наличии в помещении только теплоизбытков, что определено условиями рассматриваемого задания. Последовательность построения процессов в I-d диаграмме рассмотрено на рис.3.

На поле I-d диаграммы наносится точка 1, соответствующая расчетным параметрам наружного воздуха для теплого периода при известной температуре  и относительной влажности . Затем наносится точка 2, соответствующая расчетным параметрам внутреннего воздуха при известной температуре  и относительной влажности . Анализ взаимного расположения точек 1 и 2 на I-d диаграмме показывает, что общее направление процесса обработки воздуха в теплый период сводится к его охлаждению и осушению. Этот процесс реализуется в камере орошения кондиционера за счет разбрызгиваемой воды, температура которой должна быть ниже температуры точки росы обрабатываемого воздуха.

Страницы: 1, 2