Проектирование системы кондиционирования воздуха для офисного помещения

 

,          (1.141)

      

 

 

.

1.4.4 Выбор насоса

 

Полное гидравлическое сопротивление всего контура

                                 ,                (1.142)

где полное гидравлическое сопротивление испарителя. В первом приближении принимаем

 

Требуемый напор насоса

                                                 ,                                               (1.143)

где  ускорение свободного падения, м/с²;

 

Объемный расход воды

                                                 ,                 (1.144)

 

Подбираем насос

           Выбираем моноблочный вертикальный многоступенчатый насос

 MXV-B 32-407 с номинальной мощностью , фирмы   Сalpeda.

 

1.5  Цикл холодильной  машины

1.5.1 Описание  цикла холодильной машины

 

Цикл  паровой компрессионной машины графически изображается на i–lgP – диаграмме и Т- S - диаграмме.

Изменение состояния хладагента в ходе сжатия от состояния 1 до состояния 2, представленное на рисунке 1.17, может быть получено только в идеальном компрессоре, в котором нет никакого теплообмена с внешней средой, то есть в котором вся работа сжатия используется на повышение давления и температуры хладагента. В нашем случае видно, что сжатие изоэнтропно.

Теоретический цикл, в отличие от действительного, не учитывает реальную работу компрессора  и для описания политропного сжатия необходимо ввести индикаторный коэффициент полезного действия, а для описания потерь в движущихся частях ввести механический КПД.

Теоретический цикл не учитывает также потерь напора в трубопроводах и арматуре.

Цикл  холодильной машины осуществляется по замкнутому контуру: Линия 1-2 - характеризует адиабатное сжатие паров хладагента в компрессоре.

 Линия 2-2^/ - характеризует процесс понижения температуры перегретых паров от температуры в точке 2 до температуры насыщения в конденсаторе (изобара).

Линия 2^/-3^/ - по этой линии происходит превращение в конденсаторе паров в жидкость при температуре конденсации и давлении конденсации (изобара - изотерма).

Линия 3^/-3 - процесс переохлаждения жидкости в конденсаторе (изобара).

Линия 3-4 - процесс дросселирования в терморегулирующем вентиле.

Линия 4-1 - процесс кипения жидкости в испарителе (изобара - изотерма).

Линия 1^/-1 -процесс перегрева пара в испарителе (изобара).

 Т - S - диаграмма представлены на  рисунке 1.17.

Рисунок 1.17 – Цикл холодильной машины в Т-S координатах

1.5.2 Построение lnP-I – диаграммы

 

Диаграмма lnP-I отражает процессы, протекающие в основных элементах холодильной машины – испарителе, компрессоре, конденсаторе и ТРВ.

Для построения lnP-I диаграммы и цикла холодильной машины используем программу Refrigeration Utilities. В качестве холодного теплоносителя выбираем фреон R22, так как полученная температура кипения для этого фреона обеспечивается при невысоком давлении (однако большем, чем атмосферное), а также выбранный фреон не является токсичным. При построении диаграммы принимаем, что гидравлические сопротивлении равны нулю. Исходными данными для построения цикла являются температуры фреона в испарителе и конденсаторе, мощность холодильной машины, а также температуры перегрева и переохлаждения фреона в испарителе и конденсаторе соответственно.

Перегрев  фреона в испарителе необходим для  того, чтобы исключить возможность  попадания в компрессор капель жидкости. Обычно величина перегрева составляет 3-5 градусов. Задаем перегрев, равный 3 градусам. Переохлаждение фреона в конденсаторе приводит к увеличению холодильного коэффициента и холодопроизводительности. Переохлаждение в среднем составляет 5-7 градусов. Принимаем, что переохлаждение равно 5 градусам.

Температура в испарителе равна температуре  кипения. Температура в конденсаторе превышает температуру окружающей среды на 15 ^оС, то есть ^оС. Полученный цикл холодильной машины представлен на рисунке 1.18.

 

 

 

 

Рисунок 1.18 - Цикл холодильной машины в lnP-I координатах

 

1.6 Расчет теплообменного аппарата – охладителя жидкости

                                                Введение

 

 

Для решения поставленной задачи наиболее перспективно применение пластинчатого теплообменника разборной конструкции. Он позволяет легко изменять площадь поверхности теплообмена, путем снятия или установки дополнительных пластин.

 

 

Рисунок 1.16 -  Принципиальная схема разборного пластинчатого ТОА

1. пластины с каналами; 2- съемная прокладка; 3- съемная плита;

4- скользящая опора; 5- стяжка; 6- стойка; 7- задняя плита; 8- стержни для  стяжки; 9- шпильки; 10- гайка.

1.6.1 Исходные данные

 

Расход воды                                                                         = 1,328 кг/с;

температура воды на входе                          = 21,342  С;

температура воды на выходе                                               = 5 С;

температура фреона R22 на входе (кипения)                 ;

температура фреона R22 на выходе                                   ;

Величина перегрева фреона                                               ;

схема движения теплоносителя – противоток;

теплообменник – пластинчатый.

1.6.2 Конструктивные характеристики испарителя

 

Выбираем сетчато-поточные пластины с пересекающимися наклонными к оси симметрии гофрами типа 0,3 /20/. Данные пластины имеют следующие геометрические размеры:

• площадь поверхности одной пластины  ;
• эквивалентный диаметр  ;
• площадь поперечного сечения одного канала  ;
• ширина пластины  ;
• длина пластины  ;
• ширина канала  ;
• приведенная длина канала ;
• толщина пластины ;
• материал теплообменного аппарата - нержавеющая сталь 12Х18Н10Т;
• теплопроводность материала ;
• угол наклона гофр к продольной оси .

1.6.3  Тепловой расчет теплообменного аппарата

 

Потребная мощность испарителя

                                            ,                         (1.145)

 

 

 

 

Расход фреона

Условно разделим теплобменник на два участка: участок кипения фреона и участок перегретого пара. Общий теплосъём представляет собой сумму теплот, выделяемых на участках /1/, т.е.

                                       ,                                   (1.146)

где теплосъем на участке кипения, Вт. Так как на участке кипения идет процесс фазового перехода и незначительное изменение энтальпии, которым можно пренебречь ввиду его малости, то

                                      ,                                          (1.147)

где удельная теплота парообразования фреона при температуре кипения, кДж/кг;

       коэффициент влагосодержания,

                                            ,                                               (1.148)

       коэффициент паросодержания, определенный по i-lgP диаграмме,

;

теплосъем на участке  перегрева пара, Вт. Так как на участке перегретого пара происходит лишь изменение энтальпии:

                         ,                               (1.149)

где теплоемкость фреона при средней температуре фреона на участке перегрева, Дж/кг.

На основании изложенных фактов определяем расход фреона

                                ,                                        (1.150)

 

 

 

Теплосъем на участке кипения и участке перегрева

 

 

 

Температура воды на выходе из участка кипения

                                      ,                       (1.151)

где   теплоемкость воды при средней температуре /6/, Дж/кг*;

 

  температура воды на выходе из участка кипения, .

Следовательно,

                                     ,                                        (1.152)

 

 

Коэффициент теплоотдачи со стороны воды на участке кипения фреона

      Определяем скорость движения теплоносителя (воды) в межпластинчатом канале /2/:

                                           ,                                                 (1.153)

            где плотность воды при средней температуре /6/, кг/

 

 

         Так как максимальная скорость  в канале для жидкого теплоносителя  не должна превышать допустимое  значение (W=0,2…0,8 м/с), принимаем что вода протекает по двум каналам /21/.

         Скорость теплоносителя при протекании его по двум каналам

                                            ,                                             (1.154)

 

 

        Число Рейнольдса /8/

                                             ,                                        (1.155)

       где кинематическая вязкость воды при средней температуре воды на участке кипения /6/, /сек

 

 

        Число Нуссельта /20/

                         ,             (1.156)

где числа Прандтля для воды при средних температурах воды на участке кипения и стенки, соответственно /6/

В первом приближении  принимаем температуру стенки со стороны воды и для нее определяем число Прандтля /6/.

         

 

 

Коэффициент теплоотдачи со стороны воды /2/

                                                 ,                                      (1.157)

где коэффициент теплопроводности воды при средней температуре воды на участке кипения /6/, Вт/м*град.

 

 

Коэффициент теплоотдачи со стороны фреона при пузырьковом кипении

Удельный тепловой поток от воды к стенке со стороны фреона

                                                   ,                                     (1.158)

где температура стенки со стороны фреона, в первом приближении принимаем

 

Коэффициент теплоотдачи при развитом пузырьковом кипении фреона

                                               ,                                 (1.159)

 

 

Конвективный коэффициент теплоотдачи

Расчет  ведется для однофазной жидкости.

           Скорость движения фреона в межпластинчатом канале /2/:

                                                 ,                                        (1.160)

            где плотность жидкого фреона при температуре кипения /6/, кг/

 

 

          Число Рейнольдса /8/

                                                ,                                     (1.161)

       где кинематическая вязкость жидкого фреона при температуре кипения /6/, /сек

 

       

          Число Нуссельта /20/

                         ,           (1.162)

где числа Прандтля для фреона при температурах кипения и стенки, соответственно /6/

     

 

        Коэффициент теплоотдачи со стороны фреона /2/

 

                                                         ,                                        (1.163)

где коэффициент теплопроводности фреона при кипения /6/, Вт/м*град.

 

 

При сравнении  двух коэффициентов теплоотдачи  получим, что