Дальневосточный государственный технический

Дальневосточный государственный технический

рыбохозяйственный университет

(ФГОУ ВПО «Дальрыбвтуз»)

Кафедра Холодильная техника, кондиционирование

И теплотехника

Дуболазова Л.В.

ОСНОВЫ ТЕОРИИ

КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ

Методические указания к практическим работам

По специальности 140504

«Холодильная, криогенная техника и кондиционирование»

Для всех форм обучения

Владивосток

УДК 628.84(07)

ББК 38.762.3

Д 796

Утверждено редакционно-издательским советом Дальневосточного государственного технического рыбохозяйственного университета

Автор – Л.В. Дуболазова, доцент кафедры Холодильная техника, кондиционирование и теплотехника Дальневосточного государственного технического рыбохозяйственного университета

Рецензент:

Л.И. Ильченко - к.т.н., доцент кафедры Холодильная техника, кондиционирование и теплотехника Дальневосточного государственного технического рыбохозяйственного университета

Печатается в авторской редакции

университет, 2009

ВВЕДЕНИЕ

Студентами специальности 140504 Холодильная, криогенная техника и кондиционирование по дисциплине «Основы теории кондиционирования» и специальности 140401 Техника и физика низких температур по дисциплине «Вентиляция и кондиционирование воздуха» выполняются четыре практических работы:

1. Решение задач с использованием i-d диаграммы влажного воздуха.

2. Определение теплопоступлений в судовые и стационарные помещения.

3. Определение влагопоступлений в судовые и стационарные помещения.

4. Аэродинамический расчет системы кондиционирования воздуха.

Работы выполняются по мере изучения соответствующих разделов дисциплины, но при этом не исключается дополнительная самостоятельная работа студентов и досрочная защита работ.

Исходные данные для выполнения работ задаются преподавателем (приложения 2, 3).

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ

Целью практических работ является закрепление теоретических знаний по отдельным разделам дисциплин «Вентиляция и кондиционирование воздуха» и «Основы теории кондиционирования», получение навыков расчетов тепло-, влаговыделений, а также расчета и подбора воздуховодов, воздухораспределительных устройств и подбор вентилятора.

Задачи практических работ: изучение и практическое освоение каждым студентом методов расчета тепловлажностных процессов с подбором основного оборудования при конструировании систем кондиционирования воздуха.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

Вопросы для самоконтроля

1. Какая математическая зависимость использована при построении диаграммы i - d?

2. Перечислить параметры состояния воздуха, определяемые с помощью диаграммы i – d?

3. Дать определение параметрам: относительная влажность воздуха, точка росы, влагосодержание, температура мокрого термометра.

4. Имеется ли зависимость относительной влажности воздуха от влагосодержания и наоборот?

5. Как определяются параметры смеси двух объемов воздуха с различными параметрами, входящих в смесь?

6.Какие процессы изменения состояния воздуха сопровождаются выпадением росы (конденсата)?

7. Какие процессы изменения состояния воздуха сопровождаются выпадением тумана?

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОПРИТОКОВ В СУДОВЫХ

И СТАЦИОНАРНЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ

Цель работы

Целью работы является изучение особенностей и практическое освоение расчета теплопритоков (теплопотерь) в судовые и стационарные помещения за счет различных источников.

Теоретический материал

В разделе перечислены основные источники теплопритоков, даны формулы их расчета и приведены самые необходимые справочные данные.

Источники теплопритоков в судовые и стационарные помещения при соответствующем их назначении одинаковы. Суммарные теплопритоки в помещение Σ Q, кВт, определяются по формуле:

Σ Q = Q_огр + Q_ср.н. + Q_ср.о. + Q_л + Q_осв + Q_об + Q_др,

где Q_огр - теплопритоки через ограждения под воздействием разности температур (борта, палубу, подволок, стены, пол, потолок), кВт;

Q_ср.н. - теплопритоки от солнечной радиации через неостекленные поверхности борта, стены, кВт;

Q_ср.о - теплопритоки от солнечной радиации через остекленные поверхности борта, стены, кВт;

Q_л - теплопритоки от людей, работающих в помещении, кВт;

Q_осв, Q_об - теплопритоки от освещения и оборудования, кВт;

Q_др - теплопритоки от других источников (для столовых, камбузов, прачечных и др. помещений, включая скрытое тепло, поступающее с паром), кВт.

Определение теплопритоков от отдельных источников для судовых и стационарных помещений имеет некоторые особенности.

Теплопритоки через остекленные поверхности

Теплопритоки через остекленные поверхности стационарных помещений могут определяться по формуле:

Q_с.р.о. = F_o [k₁ k₂ k₃ q_c+k_o (t_н – t_п)],

где F_o - суммарная площадь остекленных поверхностей, м²; k₁, k₂, k₃ - коэффициенты соответственно затенения

переплетом, загрязнения стекла, затенения затеняющими устройствами;

q_c - удельный теплоприток от солнечной радиации через одинарное стекло, табл. 11;

k_o – коэффициент теплопередачи окна.

Теплопритоки через полы

Теплоприток через полы в летний период принимается равным 0, в зимний – определяется по зонам.

Полные теплоизбытки (в зимний период теплопотери) через пол в зимний период будут составлять

Q_пол. = к_зоны × F_зоны× (t_н – t_п),

где F_зоны – площадь четырех зон пола, отложенных от наружной стены помещения, м²;

к_зоны - действительный коэффициент теплопередачи пола каждой зоны, Вт/(м² · ^oC);

t_н – температура снаружи ограждения, ^oC;

t_п – температура воздуха кондиционируемого помещения, ^oC;

Значения действительного коэффициента теплопередачи (К_зоны) пола каждой зоны принимаются следующие:

1-я зона 0, 4 Вт/(м² · ^oC);

2-я зона 0, 3 Вт/(м² · ^oC);

3-я зона 0, 2 Вт/(м² · ^oC);

4-я зона 0, 06 Вт/(м² · ^oC).

Таблица 11. Количество тепла максимальное - прямой q_сп (числитель) и рассеянной q_ср солнечной радиации в июле, поступающего в помещение через одинарное остекление вертикального

и горизонтального заполнения световых проёмов, Вт, до полудня (после полудня)

Географическая широта градус широта	Вертикальное заполнение световых проемов при ориентации q_сп/ q_ср	Горизонтальное заполнение
СВ(СЗ)	В(З)	ЮВ((ЮЗ)	Ю	ЮЗ(ЮВ)	З(В)	СЗ(В)
	(114)	(134)	(108)	(78)	3.5 (69)	- (67)	- (65)	(104)
	(112)	(133)	(108)	(81)	(72)	- (65)	- (65)	(104)
	(110)	(110)	(108)	(85)	(77)	- (65)	- (65)	(97)
	(107)	(129)	(112)	(88)	(78)	- (65)	- (65)	(98)
	(106)	(129)	(114)	(91)	(78)	- (65)	- (63)	(98)
	(86)	(110)	(98)	(91)	(71)	- (56)	- (54)	(80)
	(78)	(99)	(99)	(102)	(71)	- (51)	- (51)	(67)

Теплопритоки от людей

Теплопритоки от людей определяются по формуле

Q_л= n q_чел,

где n - число людей, одновременно находящихся в помещении;

q_чел - тепловыделение одним человеком, при определенном характере выполняемой работы, Вт.

Тепловыделения одного человека могут быть приняты следующими в зависимости от тяжести физических нагрузок:

покой (зрелищные помещения)- 115,

умственная работа -145,

легкая физическая работа, сидя (столовые) – 160,

легкая физическая работа, стоя (магазин) – 175,

средней тяжести физическая работа

(производственные помещения) – 230,

тяжелая физическая работа – 380,

очень тяжелая физическая работа – 660.

Теплопритоки от освещения

Теплопритоки от освещения определяются по формуле

Q_осв. = F × q_осв. × Е,

где F – площадь пола, м²;

q_осв_. – удельные тепловыделения от освещения, Вт/(м² × лк) (таблица 12);

Е – освещенность, лк.

Таблица 12. Удельные тепловыделения от освещения,

Вт/(м² × лк)

Светильник	Лампы
Люминисцентные	Накаливания
Прямого света	0, 056	0, 130
Рассеянного света	0, 078	0, 175
Отраженного света	0, 132	0, 260

Освещенность Е зависит от назначения помещения. Нормы освещенности (10-500 лк) для различных помещений:

- стационарные производственные помещения при общем освещении в зависимости от характеристики зрительной работы 100-1500 лк;

- при комбинированном освещении 200-5000лк;

- помещение вентиляторов 100 лк;

-помещения кондиционеров, насосов, тепловых пунктов 75 лк;

- машинные залы насосных, компрессорных, воздуходувов 100-150 лк;

- жилые помещения 50-100 лк; - комната отдыха 75-500 лк;

- помещения учебных заведений 50-500 лк;

- предприятия общественного питания 75-300 лк;

- судовые помещения: каюты 50-200 лк: общественные помещения (кают-компании, салоны, библиотека) 75-200 лк; помещения пищеблока 30-300 лк; помещения реф.установок, насосных 30-150 лк; грузовые трюмы 20-30 лк.

Порядок выполнения работы

1. Изучить теоретический материал.

2. Изучить исходные данные. Исходные данные для выполнения работы выдаются преподавателем в соответствии с приложением 4.

3. Начертить план помещения и его ориентировку по отношению к сторонам света для стационарного помещения в соответствии рис. 8.

4. Подобрать конструкции ограждений и рассчитать коэффициенты их теплопередачи.

5. Проверить толщину изоляции на отсутствие отпотевания внутренней поверхности.

6. Выбрать расчетные параметры наружного воздуха.

7. Выбрать расчетные параметры воздуха внутри помещения.

8. Произвести расчет теплопритоков от всех источников в летнем и зимнем режиме их работы. Определить суммарную величину теплопритоков и удельную тепловую нагрузку на 1 м² пола (палубы) помещения.

Рисунок 8. План помещений.

Вопросы для самоконтроля

1. Дать определение коэффициентов теплопроводности, теплоотдачи, теплопередачи, паропроницаемости.

2. Что такое " точка росы"?

3. От каких параметров зависит коэффициент теплоотдачи?

4. Какими нормативными документами необходимо руководствоваться при определении параметров состояния воздуха помещения и наружного воздуха?

5. Что учитывает " результирующая температура" РТ?

6. Почему возможно отпотевание внутренней поверхности ограждения зимой?

7. Как производится проверка толщины теплоизоляции на отсутствие отпотевания (конденсации влаги на поверхности) внутренней поверхности ограждения?

8. Как определяется толщина гидропароизоляционного слоя ограждения?

9. Перечислить возможные источники поступления тепла в помещение?

10. Какова особенность расчета тепла от солнечной радиации зимой?

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3

И СТАЦИОНАРНЫЕ ПОМЕЩЕНИЯ

Цель работы

Целью работы является изучение источников поступления влаги в воздух стационарных и судовых помещений, методов расчета практическое определение поступления влаги в конкретное помещение в соответствии с заданием.

Вариант задания выдается преподавателем. Возможна выдача дополнительных исходных данных к приложению 3.

Теоретический материал

Источники поступления влаги в воздух судов и стационарных помещений сравнимого назначения одинаковы.

Общее количество поступающей в воздух помещения влаги Sg_w, кг/с, определяется как сумма поступления влаги от различных источников:

Sg_w = g_л + g_о.п. + g_обор. + g_др.,

где g_л - влаговыделения людей;

g_о.п. - поступление влаги, испаряющейся от открытой водной поверхности (пола и др.);

g_обор - поступление влаги от работающего (влаговыделяющего) оборудования;

g_др - поступление влаги от других источников.

В качестве других источников поступление влаги в воздух помещения могут дать парообразование остывающей пищи в обеденных залах, парообразование при глажении белья, инфильтрации воздуха и др.

Влаговыделения людей зависят от тяжести физических нагрузок и температуры воздуха помещения и могут изменяться g_л = 0, 01 ¸ 0, 195 г/с; влаговыделения увеличиваются с повышением температуры помещения и повышением тяжести физической нагрузки.

Количество влаги g_о.п., кг/ч, испаряющейся с открытой водной поверхности, определяется по формуле

g_о.п. = в × F× (P_н – Р_п) × ,

где в - коэффициент испарения воды, кг/м² ч Па, зависит от направления движения воздуха у водной поверхности;

F - площадь водной поверхности, м²;

P_н - парциальное давление водных паров, насыщающих

воздух при температуре поверхности воды, Па;

Р_п - парциальное давление водяных паров в воздухе помещения, Па;

Р_б - барометрическое давление, МПа.

Коэффициент испарения определяется по формулам:

при движении воздуха вдоль водной поверхности

в = (1, 72 + 1, 31 × w_в) × 10^-4,

где w_в – скорость движения воздуха (обычно принимаемая – 0, 5), м/с;

при движении по нормали к водной поверхности

в = (2, 86 +2, 33 × w_в) × 10^-4.

Количество влаги, поступающей в воздух помещения от работающего оборудования в прачечных, g_обор., кг/ч указано в табл.15.

Таблица 15. Влаговыделения оборудования прачечных.

Оборудование	Производительность по сух. белью, кг/ч	Температура испарения влаги, ⁰С	влаговыде-ления кг/ч
Стиральная машина Стиральная машина Чан с механизмом для полоскания Чан с механизмом для полоскания Каток паровой с пятью вальцами Электроутюг Сушилка (на 1 кулису) Мокрое белье (100 кг) Пол (на 1 м² помещения)	- 6.5 - -	- - -	3, 6 2, 7 2, 5 2, 0 4, 0 0, 3 8, 0 6, 0 0, 3

Влаговыделения остывающей горячей пищи принимаются равными 30 г/'ч для столовых, 26 г/ч для ресторанов на одно посадочное место.

Влаговыделения при глажении белья принимается в соответствии с табл.15.

Количество влаги, поступающей в помещение с инфильтрующимся воздухом, кг/с, определяется по формуле

g_др.инф. = G_инф. × (d_н – d_п),

где G_инф - массовый расход инфильтрирующегося воздуха, кг/с;

d_н, d_п - влагосодержание соответственно наружного воздуха и помещения, кг/кг.

Количество вентилирующего воздуха G, кг/с, для удаления влагопоступлений может быть определено расчетом по формуле

G = ,

где Dd - разность влагосодержаний воздуха помещения и наружного, подаваемого в помещение системой вентиляции и кондиционирования.

Порядок выполнения

1. Изучить теоретический материал.

2. Изучить исходные данные.

3. Рассчитать влагопритоки от всех источников.

4. Определить тепловлажностной коэффициент e = (SQ – взять из практической работы №2) и построить в i-d диаграмме процесс изменения параметров состояния воздуха помещения.

Вопросы для самоконтроля

1. Объяснить процесс влаговыделения человека с точки зрения терморегуляции организма.

2. За счет каких физических факторов интенсифицируется процесс испарения с открытой водной поверхности?

3. Возможно ли поступление влаги в воздух в процессе сублимации?

4. Как влияет инфильтрующийся воздух на влагосодержание воздуха помещения?

5. Перечислить возможные источники поступления влаги в воздух помещения при работе оборудования.

6. Перечислить и дать определение влажностным характеристикам воздуха.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №4

КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

Цель работы

Целью работы является практическое освоение аэродинамического расчета системы кондиционирования воздуха (СКВ), включая кондиционер и систему воздуховодов с воздухораспределительными устройствами. Результатом расчета является определение сопротивления системы и подбор вентилятора.

Теоретический материал

Аэродинамический расчет производится для известной схемы СКВ, включающей всасывающий и нагнетательный воздуховоды, кондиционер и воздухораспределительные устройства. На схеме СКВ указываются прямые участки, местные сопротивления и встраемое в схему оборудование: вентилятор, кондиционер, воздухораспределители. По всей длине каждого участка сохраняются постоянными средняя скорость и расход воздуха.

Расход воздуха через воздухораспределитель определяется в результате тепловлажностного расчета помещения. Расход воздуха через участки магистрального воздуховода определяется суммированием расходов воздуха через соответствующие этому участку воздухораспределители.

Скорость воздуха на участках магистральных воздуховодов и ответвлений принимается в соответствии с принятой системой СКВ: низкоскоростная, среднескоростная или высокоскоростная.

Таблица 16. Скорость воздуха в магистральных воздуховодах и в ответвлениях.

Тип кондиционера	Скорость воздуха, м/с
в магистральных воздуховодах	в ответвлениях
Низкоскоростной Низконапорный	15-17	6-8
Среднескоростной Средненапорный	17-22	8-12
Высокоскоростной Высоконапорный	22-30	12-20

Пример расчетной схемы СКВ представлен на рис. 9.

Необходимый диаметр воздуховода определяется по формуле

d = ,

где L_В – расход воздуха на рассчитываемом участке

воздуховода, м³/с;

w - скорость движения воздуха, м/с (табл. 16).

Принимая воздуховоды прямоугольного сечения в формулы расчета сопротивлений подставляется эквивалентный диаметр, определяемый по формуле

d_экв = ,

где А и В – размеры сторон прямоугольного сечения

воздуховода, м.

Для каждого участка воздуховода определяются: расход воздуха L_в, диаметр (эквивалентный) d_экв, скорость воздуха w и длина l. Расчет сводится в таблицу 17.

Рисунок 9. Аксонометрическая схема СКВ.

Расчет и подбор воздухораспределителей (решеток):

Определение объема воздуха выходящего через одну решетку (воздухораспределитель)

V_реш.= F_реш. ·ω _ср.,

где F_реш. – площадь поверхности выпускающей решетки, м²;

ω _ср – средняя скорость потока воздуха выпускаемого через решетку, м/с. (табл. 18).

Таблица 17. Расчет потерь давления на трение в системе

№учка	Расход воздуха L, м³/с	Скорость воздуха w, м/с	F_сеч. воздуховода, м²	Длина участка L, м	Коэф. сопр. тр. l	Re	Потери давл. DR_тр, Па

Определение числа воздухораспределителей (решеток)

n = ,

где V_в.общ. – объем воздуха на расчетном участке, м³/с.

Таблица 18. Выходная скорость потока воздуха воздухораспределителей в помещении

№	Воздухораспределитель	ω _ср, м/с
1.	Решетки простые	2-3
2.	Решетки эжектирующие	2-4
3.	Перфорированные панели типа ВП	2-3
4.	Аэроплафоны потолочные	4-5
5.	Эжектирующие смесители типов ВСН. ВСР (для двухканальных систем)	3-4
6.	Доводчики жалюзийные двойного эжектирования типов ВДВЭ и ВДЭЭ (для высоконапорных систем)	2-4

Аэродинамическое сопротивление магистрального воздуховода состоящего из нескольких участков, также включая соответствующие местные сопротивления:

DR = SDR_тр + SDR_м + SDR_обор.,

где SDR_тр – потери давления в прямых участках, Па;

SDR_м – потери давления в местных сопротивлениях, Па;

SDR_обор. - потери давления в обрабатываемом

оборудовании, Па.

Потери давления на трение в прямом участке определяется по формуле

SDR_тр = ,

где l - коэффициент сопротивления трения;

– длина участка, м;

d – диаметр воздуховода, м;

r - плотность воздуха, кг/м³;

w - скорость воздуха, м/с.

Коэффициент сопротивления трения определяется по формуле

l = при Rе < 100 000;

l = где Rе > 100 000;

где Rе – критерий Рейнольдса,

Re = ,

где u - коэффициент кинематической вязкости воздуха, м²/с.

Потери давления в местных сопротивлениях определяется по формуле

SDR_м = ,

где x - коэффициент местного сопротивления.

Коэффициенты для некоторых местных сопротивлений имеют следующие значения:

плавный поворот на 90⁰ - 0, 5

прямое колено под 90⁰ - 1, 1

тройник приточный под 90⁰ - 1, 6

тройник приточный под 45⁰ - 0, 5

шибер (открытое и закрытое состояние) - 0 и 35

дроссель-клапан: в открытом состоянии -0, 04 – 0.15

в закрытом состоянии -5000-8000

свободный выход из канала - 1, 0

внезапное расширение канала - 0, 8 – 1, 0

плавное сужение канала 0, 4

В результате расчета определяются общие потери давления в системе кондиционирования, и подбирается вентилятор, марки некоторых приведены в приложениях 6, 7.

Пример записи подбора агрегата:

Устанавливается центробежный (судовой) вентилятор марки Ц 4-76 № 16, производительностью по воздуху V_В, м³/час, напором Н, кг/м², с электродвигателем марки АО2-91-6 мощностью N, кВт, число оборотов n, об/мин.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Захаров Ю.В. Судовые установки кондиционирования воздуха и холодильные машины. Л., 1979. 584с.

2. Петров Ю.С. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Л., 1984. 160с.

3. Баркалов В.В., Карпис Е.Е. Кондиционирование воздуха в промышленных, общественных и жилых зданиях. М., 1982. 312с.

4. Свердлов Г.З., Явнель Б.К. Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха. М., 1978. 254с.

5. Селиверстов В.М. Расчеты судовых систем кондиционирования воздуха. Л., 1971. 264с.

6. Мундингер А.А. и др. Судовые системы вентиляции и кондиционирования воздуха. Л., 1974. 408с.

7. Голубков и др. Кондиционирование воздуха, отопление и вентиляция. М., 1982.232с.

8. Строительные нормы и правила СНиП 2.04.05 – 91^* Нормы проектирования. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. М., 2003. 64с.

9. ГОСТ 12.1.005.-88. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. М. 1998. 76с.

10 Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. 3ч. 4.3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн. 1 и 2. Под редакц. Павлова н.Н. и Шиллера Ю.И. 4 изд. М, 1992. 320с.

11. Богословский В.Н., Кокорин О.Я. и Петров Л.В. Кондиционирование воздуха и холодоснабжение. М., 1985. 416.

12. Малова Н.Д. Справочник. Системы вентиляции и кондиционирования воздуха. Рекомендации по проектированию для предприятий пищевой промышленности. М., 2005. 400с.

13. Знаменский Р.Б. Методические рекомендации по расчету безвихревых воздухораспределителей, ЛИОТ. Л., 1989.20с.

14. Гримитлин М.И. Распределение воздуха в помещениях.

СПб., 1994. 316с.

Приложение 1

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Дальневосточный государственный технический

рыбохозяйственный университет»

(ФГОУ ВПО «ДАЛЬРЫБВТУЗ»)

Кафедра Холодильная техника, кондиционирование

и теплотехника

Дальневосточный государственный технический

рыбохозяйственный университет

(ФГОУ ВПО «Дальрыбвтуз»)

12 3 4 5 6