Формулировка задания на курсовую работу

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ

 

Кафедра промышленной теплоэнергетики

 

 

Курсовой проект на тему:

Расчет системы кондиционирования воздуха в

Производственном помещении

 

Вариант №15

 

Выполнил: Воецкова Е.А.

441 группа

 

Проверил: Громова Е.Н.

 

 

Санкт-Петербург

 

СОДЕРЖАНИЕ:

 

 

ВВЕДЕНИЕ

1. Формулировка задания на курсовую работу

2 . Тепловой баланс производственного помещения

2.1. Выбор расчётных параметров наружного и внутреннего воздуха

2.2. Расчёт теплопоступлений в помещение

2.3. Расчёт тепловых потерь помещением

2.4. Расчет избыточной теплоты в помещении

3. Расчет процессов обработки воздуха в системе кондиционирования

3.1. Построение в I-d диаграмме процессов обработки воздуха в теплый период

3.2. Построение в I-d диаграмме процессов обработки воздуха в холодный период.

3.3. Расчет воздухообмена в помещении

3.4. Выбор основного оборудования для системы кондиционирования воздуха

4. Разработка схемы воздухораспределения в помещении

4.1. Составление схемы воздухораспределения

4.2. Аэродинамический расчет системы воздухораспределения

 

5. 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 расчёта, 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.

Формулировка задания на курсовую работу

Общая постановка задачи состоит в следующем. Производственное помещение представляет собой цех, полностью занимаемый один из этажей отдельно стоящего трехэтажного здания. Номер этажа-2. Ширина здания цеха – b=20, м ; длина здания цеха – l=80, м ; высота этажа (цеха) – h = 4 м. Категория работ в помещении -IIа.

Торцевые стенки здания глухие, ориентированы на север и юг. В боковых стенках цеха, ориентированных на запад и восток, имеются световые проёмы с двойным остеклением в металлических переплетах общей площадью F_o=95 м². Освещение производится люминисцентными лампами. В летний период включается 60% ламп. Светозащитные устройства отсутствуют, Все стены здания одинаковой толщины δ =520 мм выполнены из глиняного красного кирпича. С внутренней стороны стен нанесён слой известковой штукатурки толщиной δ_ш= 10 мм. Перекрытия между этажами (в том числе потолок и пол) выполнены из железобетона.

В цехе размещено n=45 станков. Установленная мощность электродвигателя для каждого станка N=1, 5 кВт. В цехе работает m =35 человек в смену. Норма расхода электроэнергии на освещение q_осв =40 Вт/м² пола. Потери давления в системе кондиционирования воздуха ∆Р= 1350Па.

Местонахождение предприятия - город Брянск.

 

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

 

2. Тепловой баланс производственного помещения

2.1. Выбор расчётных параметров наружного и внутреннего воздуха

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

Численные значения расчётных параметров наружного воздуха для конкретного региона принимаются по климатологическим данным в соответствии со СНиП по приложению, табл П 1.(см. п.7 в Списке литературы)

t^т_б = 29,8 °С

t^х_б = -23 °С

Расчётная 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 тяжёлые. Степень тяжести труда определяется величиной затраченной энергии.

Численные значения основных параметров воздуха в помещении регламентируются СНиП и могут быть определены по приложению, табл. П 2.(см. п.7 в Списке литературы).

t^т_вн = 22 °С

t^х_вн = 20 °С

По условиям рассматриваемого задания категория работ в производственном помещении относится к группе IIа.

 

2.2. Расчёт теплопоступлений в помещение

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

Q_об = 1000×N_ycт×к_исп×k_в×n , Вт (1)

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

Q_об = 1000×1,5×45× 0,8× 1 = 54 КВт

Теплопоступления от освещения для тёплого и холодного периода года рассчитываются

Q_ос = F×q_оc ×k_B, Вт , (2)

где F - поверхность пола в помещении, м²; q_oc = 40 Вт/м² - норма освещенности 1м² в соответствии со СНиП; к_в - коэффициент одновременности работы осветительных установок .

Q^т_ос = 20 ×80×40×0,6 = 38 400 Вт,

Q^х_ос = 20 ×80×40×1 = 64 000 Вт,

 

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

 

Q_оп = m (Q_явн + r ×W_n/1000 ) 1/ 3,6 , Вт (3)

 

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

Численные значения Q_явн и W_n определяются в соответствии со СНиП в зависимости от температуры воздуха внутри помещения и степени .тяжести труда и могут быть определены по приложению, табл. П 4.

Q^х_оп = 35 ( 335 + 2250×160 /1000 ) 1/3,6 = 6 757 Вт

Q^т_оп = 32 ( 293 + 2250× 180 /1000 ) 1/3,6 = 6 786 Вт

 

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

Q_ср = F_ост ×q_ост× А_ост ×k , Вт , (4)

где F_ост - суммарная поверхность остекления, м²; q_ост - плотность теплового потока, передаваемого за счёт солнечной радиации, зависящая от ориентации световых проемов по сторонам света; А_ост - эмпирический коэффициент, зависящий от вида остекления; k -эмпирический коэффициент зависящий, от прозрачности стёкол.

Численное значение q_ост в соответствии со СНиП в зависимости от характеристики остекления и географического положения объекта можно определить по приложению, табл. П 5.

Численное значение А_ост и k в соответствии со СНиП могут быть определены по приложению, соответственно табл. П 6 и табл. П 7.

Q_ср = 95× 210× 1,15 ×0,8 = 18 354 Вт,

 

Теплопоступления через внешние ограждения извне за счет более высокой температуры наружного воздуха при проектировании систем кондиционирования рассчитываются для тёплого периода в том случае, если расчётная температура наружного воздуха превышает расчётную температуру воздуха внутри помещения на 5°С и более, т.е. t_H^T – t_в^T ≥5°С

 

Коэффициент теплопередачи рассчитывается с учётом всех термических сопротивлений

Q_огр = F_огр * k_огр * (t_н^т – t_в^т) , Вт ,

 

где F_огр = F_огр.вн. – F_ост = 2(h·b + h·l) - 80 = 2(4·20 + 4·80) - 95 = 705 м²

k_огр = = = 1,09 Вт/м²˚С (5)

 

Q_огр = 705 · 1,09 · (29,8 – 22)= 5 994 Вт

 

где α_в α_н - соответственно коэффициент теплоотдачи от воздуха внутри помещения к стене и от наружной поверхности стены к наружному воздуху, Вт/(м² °С); δ_i - толщина отдельных слоев, составляющих стену, м;

λ_i - коэффициент теплопроводности материалов, из которых выполнена стена, Вт/(м °С).

Численные значения коэффициентов теплоотдачи можно определить в соответствии со СНиП но приложению, табл. П 8 и П 9. Коэффициенты теплопроводности некоторых материалов приведены в приложении, табл. П 10. (см. п.7 в Списке литературы)

 

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

∑Q^T = Q_об + Q_ос + Q_оп + Q_ср + Q_огр, Вт , (6)

∑Q^T = 54 000×+ 38 400+ 6 786+ 18 354+5 994 = 123 534 Вт

для холодного периода года

∑Q^х = Q_об + Q_ос + Q_оп , Вт (7)

∑Q^х = 54 000 + 64 000+ 6 757=124 757 Вт

2.3. Расчёт тепловых потерь помещением

Тепловые потери рассчитываются только для холодного периода года.

Тепловые потери через остеклённые оконные световые проёмы определяются по выражению

Q_ост = F_ост ×k (t_B^x-t_Н^x), Вт , (8)

где F_ост - суммарная поверхность остекления, м²; k – коэффициент теплопередачи через оконные проемы, Вт/(м² °С); t_B^x и t_H^x –соответственно расчетные температуры воздуха внутри помещения и наружного воздуха для холодного периода года, °С.

Значения коэффициента теплопередачи определяются в соответствии со СНиП по приложению, табл. П 11. (см. п.7 в Списке литературы)

 

Q_ост = 95× 2,68 (20 +23)= 10 948 Вт ,

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

Q_огр = F_oгр ×k_огр ( t_B^x - t^х_Н ) × n , Вт (9)

 

где F_oгр - поверхность наружных ограждений (за вычетом площади оконных и дверных проемов), м²; k_огр - коэффициент теплопередачи через ограждения, Вт/(м² °С); t_B^x и t^х_Н - соответственно расчетные температуры внутреннего и наружного воздуха для холодного периода, °С; n - эмпирический поправочный коэффициент, зависящий от характера ограждения.

Коэффициент теплопередачи к определяется по формуле (5). Некоторые наиболее распространённые конструкции ограждений приведены на рис.3.

Значение эмпирического коэффициента n в формуле (9) можно принять в соответствий со СНиП по приложению, табл. П 12.(см. п.7 в Списке литературы).

 

Q_огр = 705× 1,09 ( 20 + 23) ×1 = 33 043,4 Вт.

 

Суммарные тепловые потери помещением для холодного периода года составит

∑Q^х = Q^х_ост + Q^х_огр = 10948+ 33 043,4 = 43 991,4 Вт (10)

2.4. Расчет избыточной теплоты в помещении

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

Q^т_изб = ∑Q^т = 123 534 Вт (11)

для холодного периода

Q^х_изб = ∑Q^х -∑Q^х_пот = 124 757-43 991,4=80 765,6(12)