Проект технологической (технической) системы мастерской сферы сервиса

 

4 РАСЧЁТ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ  ПОМЕЩЕНИЯ

 

По выбранному оборудованию и рассчитанному числу светильников определённые мощности равномерно распределяются по фазам после размещения оборудования и светильников на плане помещения.

Суммарный момент по фазам, Вт*м:

М^| = M^|₁ + M^|₂ + M^|₃                                                       (4)

Допустимая потеря напряжения в вольтах:

∆U = ∆U% * (U/100) В                                                  (5)

Расчёт моментов показан на примере помещения приемной. Остальные расчёты представлены в таблице 4.

Момент в помещении 1, Вт*м:

М¹₁ = 5,7*90+7*90+8,25*90 = 1885 Вт*м.

Согласно ПЭУ для  осветительных сетей ∆U = ±5% от значения номинального напряжения, для силовых сетей ∆U = ±10%.

∆U, В = 11

U, В = 220

Р,Вт = суммарная мощность лампочек в помещении

Р= 90*3=270

I, А = Р/U

I, А= 270/220= 1,23

F= 2*M/54*∆U*U

F=2*1885/54*11*220=3770/130680=0,29

 

 

 

 

 

 

 

 Таблица 4 – Моменты  и размеры сечения проводов

помещение	М, Вт*м	∆U, В	U, В	Р,Вт	I, А	F, мм2	Примечание
Приемная	1885	11	220	270	1,23	0,03	Фаза №1
Раздевалка	196	11	220	60	0,27	0,028	Фаза №1
Помещение 2	5864	11	220	560	2,55	0,09	Фаза №1
Туалет	190	11	220	40	0,18	0,003	Фаза №2
Кухня	945	11	220	180	0,81	0,014	Фаза №2
Склад 2	2220	11	220	240	1,09	0,033	Фаза №2
Склад 1	4260	11	220	240	1,09	0,065	Фаза №2
Помещение 1	9660	11	220	560	2,25	0,14	Фаза №3

 

Расчет розеток.

Фаза 1: F, мм2=1,2

Фаза 2: F, мм2=0,8

Фаза 3: F, мм2=1,4

Итак, сечения проводов получились следующими:

F, мм2 по фазе 1 составляет 1,322

F, мм2 по фазе 2 составляет 1,24

F, мм2 по фазе 3 составляет 1,517

 

 

5 РАСЧЁТ ВЕНТИЛЯЦИИ (КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ) ПОМЕЩЕНИЯ

 

 

5.1 Расчёт тепло- и влагоизбытков

Расход приточного воздуха  определяется видом ассимилируемых вентиляций вредностей теплоизбытков  или загазованности.

Полное тепловыделение в рабочую  зону рассчитывается по формуле:

                              Q_п  = Q_об + Q_л + Q_осв + Q_з                                         (3)

где: Q_п – полное тепловыделение в рабочую зону, кДж/ч (Вт);

Q_об – теплоизбытки от технологического оборудования, кДж/ч,

Q_об = 3,6 * Р_потр                                                  (4)

Р_потр – потребляемая мощность, Вт;

Q_л – теплоизбытки от людей, кДж/ч,

                                         Q_л = Q’_л * n_л                                                        (5)

Q’_л – теплоизбытки от одного человека, 150....350Вт, (540...1250кДж/ч);

n_л – число людей, работающих в смене;

Q_осв – теплоизбытки от освещения, кДж/ч,

                                       Q_осв = 3,6 * AF                                                      (6) 

А – удельный теплоприток  в секунду, Вт/(м²с) (для производственных помещений А_п = 4,5, для складских – А_с = 1Вт/(м²с));

Q_з – теплоизбытки от работающих электродвигателей, кДж/ч,

                                        Q_з = 3,6kP_эд(1-η)/η                                               (7)

P_эд – установленная мощность, электродвигателя, Вт;

k – коэффициент, учитывающий одновременность работы, загрузки и тип электродвигателя, k = 0,2...0,3;

η – к.п.д электродвигателя;

W – влагоизбытки, кг/ч,

                                        W = W_об + W_л                                                       (8)

W_об – влаговыделения от оборудования, определяемое по справочникам, кг/ч; 

W_л – влаговыделения от людей, кг/ч;

W_л = ω * n_л  (9)

ω – влаговыделения от одного человека, (при температуре воздуха в помещении t = 22...28^оС – ω=0,1...0,25кг/ч)

Производим расчёты:

Теплоизбытки:

Q_об = 3,6 * (550+1500+1000+1350+1700+16000+800) = 3,6 * 22900 = 82440кДж/ч = 22900Вт

Q_л = 150 * 5 = 750кДж

Q_осв = 3,6 * 4,5 * 805 = 13041кДж/ч = 3622,5Вт

Q_з = 0

Q_п = 82440+750+13041+0=96231кДж/ч=26730Вт

Влагоизбытки:

W_об = 1,75кг/ч

W_л = 0,1*5=0,5кг/ч

W = 1,75+0,5 = 2,25кг/ч. 

Таким образом, по расчётам теплоизбытки составляют 96231кДж/ч или 26730Вт. А влагоизбытки в помещениях равны 2,25кг/ч.

 

5.2 Определение расхода  воздуха, необходимого для удаления  тепло- и влагоизбытков

 

Температура воздуха, подаваемого  в помещение t_п = 23,3^оС; теплосодержание приточного воздуха i_п = 46,7 кДж/кг; полные тепловыделения в помещении Q_п = 96231кДж/ч = 26730 Вт; влаговыделения в помещении W = 2,25кг/ч; объём помещения V = 732 м³; вертикальное расстояние от пола до горизонтального отверстия всасывания вентилятора Н = 3,5 м.

 

 

Расчёты:

1.  Определение температуры  воздуха в помещении:

                          t_пз = t_п + (6...10^оС), в град.С                                           (10)

t_пз = 23,3 + 7 = 30,3^оС

2.  Определение удельных  избытков тепла:

                            q = Q_п / V, Вт/м³                                                             (11)

q = 26730 / 576 = 46,4 Вт/м³

3.  Определение температуры  воздуха, удаляемого из помещения:

                     t_у = t_п.з. + ∆ (Н – 2), в град.                                                   (12)

где: ∆ - градиент температуры, ^оС/м

при q ≤ 16,8 Вт/м³ - ∆ = 0...0,3

        q = 16,8...33,6 - ∆ = 0,3...1,2

        q ≥ 33,6 Вт/м³ - ∆ = 0,8...1,5

∆ = 0,8

t_у = 30,3 + 0,8 *(3,5 – 2) = 31,5^оС

4.  Определение направления  луча процесса изменения параметров  приточного воздуха под воздействием  тепло- и влагоизбытков:

а)  Вычисляем параметр: ε = Q_п / W, кДж/кг                                          (13)

ε = 96231 / 2,25 = 42769,3 кДж/кг

б)  На i-d диаграмме находим точку «Е» (ε = 42769,3) и точку «А» (t_о = 0^оС и d = 0 г/кг сухого воздуха). Соединяем точку «А» с точкой «Е» прямой линией на диаграме i-d и получим луч «АЕ».

5.  Определение направления  луча процесса измерения параметров  удаляемого воздуха.

а)  На i-d диаграмме находим точку «В», характеризующуюся параметрами приточного воздуха t_п = 23,3^оС и i_п = 46,7 кДж/кг.

б)  Проводим из точки  «В» луч параллельный линии «АЕ» до пересечения с линией t_у = 33,3^оС и получаем точку «С» (т.е. линия ВС||АЕ).

6.  Находим параметры  приточного воздуха в точке  «В»: d_п = 9,2 г/кг; φ_п = 52%

И в точке «С»: d_у = 10 г/кг; i_у = 58 кДж/кг; φ_у = 30%.

7.  Определяем плотность  воздуха ρ кг/м³ при t град.С:

а)  при температуре  воздуха попадающего в помещение:

ρ_п = 353 / (273+t_п), кг/м³ (14)

ρ_п = 353 / (273+23,3) = 353 / 296,3 = 1,2 кг/м³

б)  при температуре  наружного воздуха:

ρ_н = 353 / (273- t_п), кг/м³ (15)

ρ_н = 353 / (273-23,3) = 353 / 249,7 = 1,4 кг/м³

ρ_у = 353 / (273+ t_у) (16)

ρ_у = 353 / (273+32,5) = 1,2 кг/м³

8.  Вычисляем расход  воздуха, необходимый для нейтрализации  тепловыделений:

L_т = Q_п / [(i_у – i_п)* ρ_п]   (17)

L_т = 96231 / [(58-46,7)*1,2] = 96231 / 13,56 = 7096,7 м³/ч

И влаговыделений:

L_в = 1000W / [(d_у – d_п) ρ_п]    (18)

L_в = 1000*3,5 / [(10-9,2)*1,2] = 3500 / 0,96 = 3645,8 м³/ч

9.  Определение кратности  вентиляционного воздухообмена:

К_вв = L_max / V   (19)

где: L_max – максимальный расход воздуха, необходимый для нейтрализации тепло- и влагоизбытков, (т.е. L_max→ L_т или L_в) 

К_вв =7096,7/576=12,3  1/ч

10.  Вычисляем теплоту, уносимую с вентилируемым воздухом:

Q_в = с * ρ_у * V (t_п - t_н) К_вв   (20) 

где: с – удельная теплоёмкость воздуха, с = 0,28[(Вт*ч)/(кг*град.С)]

Q_в = 0,28*1,2*576(23,3-13)*12,3 = 24519 Вт.

11.  Вычисляем потери  теплоты в Вт через ограждения (потолок, стены, двери и окна) помещения:

Q_о = (t_п - t_н)ΣК_т*F =(t_п - t_н)(К_тпF_п+К_тсF_с+K_тоF_о+K_тдF_д)     (21)

где: F_п, F_с,F_о,F_д – площади ограждений перекрытий, стен, окон и дверей, соответственно.

К_тп = 1,17; К_тс = 1,55; K_то = 4,68; K_тд = 5,65 [Вт/(м²град.С]

F_п = 0; F_с = 342; F_о = 11,25; F_д = 26 м²

Q_о = (23,3-13)(1,17*0+1,55*342+4,68*11,25+5,65*26) = 7236Вт.

12.  Рассчитываем теплоотдачу калорифера:

                                 Q_к = Q_в + Q_о                                                               (22)

Q_к = 24519 + 7236 = 31755 Вт.

13.  Вычисляем мощность  калорифера:

Р_к = Q_к / η_к (23)

где: η_к – к.п.д. калорифера (при установки непосредственно в вентилируемом помещении η_к = 1, а при установке в другом помещении η_к = 0,9).

Р_к = 31755 / 1 = 31755 Вт.

14.  Вычисляем суммарную  поверхность нагрева калорифера:

F_к = Q_к / (К_тт*∆t) (24)

где: ∆t – разность между средней температурой теплоносителя теплообменника и температурной воздуха в помещении, т.е. ∆t = (t_у – t_ср), где t_ср = (t_п+ t_у)/2.

t_ср = (23,3-31,5)/2 = -4,1^оС

∆t = 31,5-(-5) = 36,1^оС

F_к = 31755/(10,03*37,1) = 31755/372= 85,7 м²

 

 

 

 

 

 

 

 

5.3 Подбор вентилятора и электродвигателя

 

Вентилятор подбирается  в соответствии с подсчитанным общим  расходом воздуха и общей потери давления.

а)  определяем параметры  вентилятора.

Наиболее современными и экономичными являются центробежные (радиальные) вентиляторы типа Ц4-70. Для обеспечения воздухообмена с L_т = 7096,7 м³/ч, анализируя характеристики по к.п.д., делаем вывод, что из всех возможных вариантов лучшие параметры имеет вентилятор Ц4-70 №12 со следующими характеристиками:

- частота вращения  вала колеса n_вент = 500 мин ^-1;

- создаваемое давление  Р = 1350 Па.

б)  определяем мощность электродвигателя для привода вентилятора

Р_эд = L * ∑P_i * K_з / (3600*1000*η_в*η_п*η_р) (25)

где: K_з – коэффициент запаса (K_з = 1,25);

η_в - к.п.д. вентилятора (η_в = 0,8...0,9);

η_п - к.п.д., учитывающий механические потери в подшипниках вентилятора (η_п = 0,95);

η_р - к.п.д., учитывающий механические потери в передаче от вентилятора и двигателя (η_р = 0,9)

Р_эд = 7096,7 * 1350*1,25/(3600*1000*0,8*0,95*0,9) = 11975681/2462400=4,3кВт

Выбираем электродвигатель типа АО-51-4, Р = 4,5 кВт, ηд = 1440 об/мин. При этом применяется клиноременная передача с передаточным отношением iпо = ηв/ηд = 1950/1440 = 1,35.

 

6 РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ (СИСТЕМЫ)

 

Надёжность функционирования системы сервиса рассчитываем по известным показателям надёжности, их составных частей и подсистем. Для чего структуру сервиса представляем в виде так называемой «модели надёжности», являющейся функционально – структурной схемой параллельного, последовательного и параллельно – последовательного соединения подсистем и элементов.

Функционирование систем сервиса обеспечивается качественной и надёжной работой следующих  подсистем с вероятностью безотказной  работы Р(t):

- Р_нэ(t) – наружные электрические сети города (Р_нэ(t) = 0,9);

- Р_вэ(t) – внутренние электрические сети предприятия (Р_вэ(t) = 0,9);

- Р_с(t) – электросиловое оборудование (Р_с(t) = 0,9);

- Р_о(t) – осветительное оборудование (Р_о(t) = 0,9);

- Р_т(t) – технологическое оборудование;

- Р_м(t) – оборудование технических систем сервиса;

Структурная схема модели надёжности представлена на рисунке 3.

Подсчитаем вероятность  безотказной работы подсистемы технологического оборудования с последовательным соединением  элементов, так как отказ одного из элементов приведёт к остановке  технологического процесса в целом. Расчёт предоставлен в таблице 4.