МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени ШАКАРИМА г. СЕМЕЙ
Документ СМК 3 уровня
УМКД
УМКД
Редакция №1
Учебно-методические ма- от «__» ________ 2015 г.
териалы по дисциплине
«Кондиционирование
воздуха и вентиляция»
УМКД 042-18-6.1.40/032015
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
ДИСЦИПЛИНЫ
«КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА И ВЕНТИЛЯЦИЯ»
для специальности 5В072300 – Техническая физика
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
Семей
2015
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 2 из 54
Содержание
1 ГЛОССАРИЙ ............................................................................................................ 3
2 ЛЕКЦИИ.................................................................................................................... 4
3 ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ ............................................................................... 47
4 САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА ОБУЧАЮЩЕГОСЯ .................................... 54
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 3 из 54
1 ГЛОССАРИЙ
В настоящем УМК использованы термины с соответствующими определениями:
Абсолютная влажность воздуха – масса водяного пара, содержащегося в
3
1 м влажного воздуха.
Влажный воздух – смесь сухого воздуха и водяного пара.
Окружающая среда – это тела, не входящие в термодинамическую систему.
Относительная влажность воздуха – отношение абсолютной влажности
воздуха к максимально возможной при данном давлении и температуре, когда
воздух насыщен водяным паром.
Параметры состояния – физические величины, однозначно характеризующие состояние термодинамической системы и не зависящие от предыстории системы.
Парообразование – процесс перехода вещества из конденсированной фазы в газовую.
Сопло – канал, в котором происходит расширение газа с уменьшением
давления и увеличением скорости его движения.
Сопло Лаваля – комбинированное сопло с суживающейся и расширяющейся частями, применяемое для получения скорости газа больше скорости
звука.
Теплопередача – это процесс передачи теплоты от одной жидкой среды к
другой через разделяющую твердую стенку.
Тепловой поток – количество теплоты, переданное в единицу времени
через произвольную поверхность.
Теплообменные аппараты - устройства, которые предназначены для передачи теплоты от одной среды к другой
Теплота парообразования – количество теплоты, необходимое для превращения 1 кг кипящей жидкости в сухой насыщенный пар.
Точка росы – температура, до которой надо охладить ненасыщенный
влажный воздух, чтобы содержащийся в нем перегретый пар стал насыщенным.
Удельная теплоемкость – количество теплоты, которое необходимо затратить, чтобы изменить температуру единицы вещества на один градус.
Уравнение состояния - функциональная связь между параметрами состояния для равновесной термодинамической системы.
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 4 из 54
2 ЛЕКЦИИ
Лекции – форма учебного занятия, цель которого состоит в рассмотрении
теоретических вопросов излагаемой дисциплины в логически выдержанной
форме.
Модуль 1. Теоретические основы вентиляции
Лекция 1. Введение. Характеристика состояния воздуха
1 час; 1 неделя
Вопросы
1 Введение. Значение кондиционирования воздуха.
2 Основные параметры воздуха.
3 Уравнение состояния воздуха.
4 I-d-диаграмма воздуха.
Под термином «кондиционирования воздуха» понимают создание и поддержание в помещениях определенных температуры, относительной влажности, состава и скорости движения воздуха, наиболее благоприятных для самочувствия людей, а также для осуществления технологических процессов.
В системах кондиционирования воздух подвергается тепловлажностной
обработке (нагреванию, охлаждению, увлажнению, осушению), в результате
которой изменяются его параметры.
Основными параметрами воздуха являются температура и давление,
влажность и влагосодержание, плотность и удельный объем, теплоемкость и
энтальпия.
Температуру измеряют по термодинамической шкале температур и международной практической температурной шкале. Кроме того, в ряде стран
пользуются шкалой Фаренгейта.
Соотношение между температурами, измеренными по международной
практической шкале и термодинамической шкале, определяют из выражения:
(1)
t  T  T0 ,
где t – температура по международной практической шкале, ◦С;
T – температура по термодинамической шкале, К;
T0 = 273,16 ◦С.
Соотношение между температурами, измеренными по международной
практической шкале и шкале фаренгейт, определяют из выражения:
(2)
5
t   f  32  ,
9
где f – температура по шкале Фаренгейт, ◦F.
Общее давление, создаваемое атмосферным воздухом, определяется:
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 5 из 54
(3)
Pб  Pс.в.  Pп ,
где Рб – давление атмосферного воздуха, Па;
Рс.в. – парциальное давление сухого воздуха, Па;
Рп. – парциальное давление водяного пара, Па.
Абсолютная влажность атмосферного воздуха, определяется:
(4)
п  М п V ,
где п – абсолютная влажность атмосферного воздуха, г/м3;
Мп – масса водяного пара, находящегося в атмосферном воздухе, г;
V – объем атмосферного воздуха, м3.
Относительная влажность атмосферного воздуха, определяется:
(5)

Р
  п  100 или   п  100 ,
н
Рн
Влагосодержание атмосферного воздуха, определяется:
(6)
Мп
,
d
М с.в.
где d – влагосодержание атмосферного воздуха, г/кг;
Мс.в. – масса сухого воздуха, кг.
Плотность и удельный объем атмосферного воздуха, определяются:
(7)
 МV ,
где  – плотность атмосферного воздуха, кг/м3;
М – масса атмосферного воздуха, кг;
(8)
v V ,
M
где v– удельный объем атмосферного воздуха, м3/кг.
Удельная теплоемкость и энтальпия атмосферного воздуха, определяются:
(9)
d
,
1000
где сс.в. – удельная теплоемкость сухого воздуха, кДж/(кгК);
сс.в. – удельная теплоемкость водяного пара, кДж/(кгК)
(10)
I  ct  2500 d  10 3 ,
где 2500– скрытая теплота фазового перехода жидкость – пар, кДж/кг.
Уравнение состояния для 1 кг атмосферного воздуха имеет вид:
(11)
рб v  RвТ ,
где Rв – удельная газовая постоянная атмосферного воздуха, Дж/кгК.
На основании уравнения состояния влагосодержание определяют:
(12)
рп
  рн
d  622 
 622 
рб  р п
рб  р н
с  сс.в.  сп
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 6 из 54
Тепловлажностный коэффициент линии процесса определяется:
I I
  2 1  1000 .
d 2  d1
(13)
Id - диаграмма приведена построена в косоугольной системе координат.
Такая система позволяет расширить на диаграмме область ненасыщенного
влажного воздуха, что делает диаграмму удобной для графических построений.
По оси ординат диаграммы отложены значения энтальпии I, кДж/кг сухой
части влажного воздуха, по оси абсцисс, направленной под углом 135° к оси I,
отложены значения влагосодержания d, г/кг сухой части влажного воздуха. Поле диаграммы разбито линиями постоянных значений энтальпии I = const и влагосодержания d = const. На него нанесены также линии постоянных значений
температуры I = const, положение которых может быть определено следующим
образом.
В нижней части Id - диаграммы расположена кривая, имеющая самостоятельную ось ординат. Она связывает влагосодержание d, г/кг с упругостью водяного пара рп, кПа. Ось ординат этого графика является шкалой парциального
давления водяного пара рп.
Кроме линий постоянных значений I, d и t, на поле диаграммы нанесены
линии постоянных значений относительной влажности воздуха φ = const. Для
их построения прежде всего строится кривая, соответствующая φ = 100 %. Зависимость давления водяного пара в насыщенном состоянии от температуры
определена экспериментально и приводится в специальных таблицах термодинамического состояния влажного воздуха, составленных М. П. Вукаловичем.
Пользуясь этими таблицами или кривой рп (d), можно найти положение точек,
соответствующих состоянию полного насыщения воздуха водяными парами.
Геометрическое место этих точек дает положение кривой φ = 100 % на Id диаграммы.
Если положение изотерм (t = const) и изоэнтальпий (I = const) в Id диаграмме практически не зависит от барометрического давления B, то положение кривых (φ = const меняется с изменением давления В. Id - диаграмма,
приведенная на рисунке 1, построена для стандартного барометрического давления В, равного 101, 325 кПа (одна физическая атмосфера).
Пользуясь Id -диаграммой, легко получить еще два очень важных параметра тепловлажностного состояния воздуха: температуру точки росы воздуха
tР и температуру мокрого термометра воздуха tM.
Температура точки росы tР равна температуре насыщенного водяными
парами воздуха при данном влагосодержании. Для получения этой температуры нужно на Id -диаграмме от точки, соответствующей данному состоянию
воздуха, опуститься по линии d = const до пересечения с линией φ = 100 %.
Проходящая через точку пересечения линия t =const будет соответствовать значению tР.
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 7 из 54
Температура мокрого термометра tM равна температуре насыщенного водяными парами воздуха при данной энтальпии. В Id - диаграмме температуре
соответствует линия t = const, проходящая через точку пересечения линии I =
const заданного состояния воздуха с линией φ = 100 %.
Рисунок 1.
Id -
диаграмма влажного воздуха
Основные понятия, которые необходимо знать после изучения материала данной лекции:
Влагосодержание, относительная влажность воздуха, процесс адиабатического увлажнения, процесс изотермического увлажнения.
Вопросы для самоконтроля
1 По каким шкалам измеряется температура?
2 Как осуществляется пересчет температуры из С в F?
3 В каких единицах измеряется давление?
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 8 из 54
4 Как рассчитывается абсолютная, относительная влажность и влагосодержание?
5 Как рассчитывается плотность, удельный объем, удельная теплоемкость и энтальпия?
6 Как выглядит уравнение Клапейрона-Менделеева для атмосферного
воздуха?
7 Как изображаются процессы в i-d диаграмме?
Рекомендуемые источники
1 Кондиционирование воздуха и холодоснабжение / В.Н. Богословский,
О.Я. Кокорин, Л.В. Петров; Под общ. ред. В.Н. Богословского. – М.: Стройиздат, 1985. – 367 с.
2 Бражников А.М., Малова Н.Д. Кондиционирование воздуха на предприятиях мясной и молочной промышленности. - М.: Пищевая промышленность, 1975. – 256 с.
Модуль 1. .Теоретические основы вентиляции
Лекция 2. Расчетные параметры воздуха
1 час; 2 неделя
Вопросы
1 Расчетные параметры наружного воздуха.
2 Расчетные параметры внутреннего воздуха.
3 Микроклимат кондиционируемых помещений.
При расчете систем учитываются параметры наружного и внутреннего
воздуха. Расчетные параметры наружного воздуха определяются по строительным нормам и правилам (СНиП). Существует три группы расчетных параметров: А, Б и В.
Расчетные параметры группы А наружного воздуха используют при проектировании систем общеобменной вентиляции, предназначенных для удаления избытков тепла и влаги, в том числе при проектировании систем вентиляции с испарительным охлаждения воздуха.
Расчетные параметры группы Б наружного воздуха используют при проектировании систем кондиционирования воздуха, а также при проектировании
систем воздушного отопления и воздушно-тепловых завес.
Расчетные параметры группы В наружного воздуха используют только в
исключительных случаях при проектировании систем кондиционирования воздуха в соответствии со специально обоснованными требованиями.
Расчетными параметрами внутреннего воздуха в кондиционируемых помещениях являются параметры воздуха, соответствующие комфортным усло-
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 9 из 54
виям и требованиям технологического процесса. Установлены расчетные параметры (оптимальная и допустимая температуры, относительная влажность и
скорость движения воздуха), удовлетворяющие комфортным условиям для холодного, переходного и теплого периодов года. Согласно принятым нормам
проектирования систем вентиляции и кондиционирования температура наружного воздуха менее 10 °С определяет холодный (зимний) период, более 10 °С теплый (летний) период года. Для переходного периода года температура
наружного воздуха составляет около 10 °С. При этом расчетными параметрами
внутреннего воздуха для переходного периода являются параметры, принятые
для холодного периода.
Для находящихся в жилых помещениях людей оптимальные комфортные
условия характеризуются тем же сочетанием температуры и относительной
влажности воздуха. Скорость движения воздуха равна (0,1 ÷ 0,15) м/с.
Летом оптимальным комфортном условиям в общественных и производственных помещениях соответствуют температура (22 ÷ 25) °С, относительная
влажность (60 ÷ 30) %, скорость движения воздуха (0,2 ÷ 0,5) м/с; в жилых помещениях - аналогичное сочетание температуры и относительной влажности
воздуха при скорости его движения не более 0,25 м/с.
Микроклиматом кондиционируемого помещения называют состояние
динамического равновесия между внешними и внутренними поступлениями
тепла и влаги в помещение и циркуляционными потоками воздуха, которые целенаправленно создаются системой кондиционирования.
Микроклимат помещения характеризуется температурой внутреннего
воздуха, радиационной температурой внутренних поверхностей ограждений,
относительной влажностью воздуха и скоростью его движения. Сочетание этих
параметров, обеспечивающее наилучшее самочувствие и наивысшую работоспособность человека, называют комфортными условиями. Особенно важно
поддерживать в помещении определенные температурные условия. Относительная влажность и скорость движения воздуха обычно имеют незначительные колебания.
Основные понятия, которые необходимо знать после изучения материала данной лекции:
Расчетные параметры воздуха, микроклимат.
Вопросы для самоконтроля
1 Для чего используются расчетные параметры
группы А?
2 Для чего используются расчетные параметры
группы Б?
3 Для чего используются расчетные параметры
группы В?
4 Что называется микроклиматом?
наружного воздуха
наружного воздуха
наружного воздуха
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 10 из 54
5 Как определяют основные параметры микроклимата?
6 От чего зависят расчетные параметры внутреннего воздуха?
Рекомендуемые источники
1 Бражников А.М., Малова Н.Д. Кондиционирование воздуха на предприятиях мясной и молочной промышленности. - М.: Пищевая промышленность, 1975. – 256 с.4.1.4, 4.2.3, 4.2.4, 4.2.5.
2 Кокорин О.Я. Современные системы кондиционирования воздуха.
– М.: Издательство физико-математической литературы, 2003. – 272 с.
3 Ананьев В.А., Седых И.В. Холодильное оборудование для современных
центральных кондиционеров. Расчеты и методы подбора. – М.: Евроклимат,
2001. – 96 с.
Модуль 1. .Теоретические основы вентиляции
Лекция 3, 4, 5. Тепловой и влажностный балансы кондиционируемых
помещений
3 часа; 3, 4, 5 недели
Вопросы
1 Поступлений тепла и влаги через ограждающие конструкции.
2 Поступлений тепла и влаги от обрабатываемых продуктов.
3 Поступлений тепла и влаги от оборудования.
4 Поступлений тепла и влаги от людей.
5 Поступление тепла от электродвигателей.
6 Поступление тепла от осветительных приборов.
Тепловой баланс охлаждаемого помещения достигается при равенстве
теплопритока в охлаждаемое помещение и теплоотвода из него, т. е. при QT = Q0.
Уравнение теплового баланса можно записать в следующем виде:
(1)
Q1  Q2  Q3  Q4  Q0 ,
где Q1 - теплоприток через ограждения помещения, Вт;
Q2 - теплоприток от грузов при их охлаждении и замораживании, Вт;
Q3 - теплоприток с наружным воздухом при вентиляции помещений,
Вт;
Q4 - теплоприток, обусловленный эксплуатацией помещений, Вт.
Любой теплоприток рассчитывают отдельно для каждого охлаждаемого
помещения.
Теплоприток через наружные стены и покрытия холодильника определяют по формуле:
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 11 из 54
Q1  Q1ò  Q1ñ ,
(2)
где Q1т, Q1с - теплопритоки в охлаждаемое помещение, возникающие соответственно в результате разности температур с обеих сторон ограждения и в
результате действия на ограждение солнечной радиации, Вт.
Теплоприток, возникающий под влиянием разности температур, Q1T
определяют по формуле:
(3)
Q1ò  kä F tí  tê  ,
где kд - действительный коэффициент теплопередачи каждого изолированного ограждения, Вт/(м2·К);
F - площадь поверхности ограждения, м2;
tн - расчетная температура наружного воздуха, °С.
Расчетную температуру наружного воздуха принимают равной:
t í  0 ,4tñð.ìåñ  0 ,6 t àá .max ,
(4)
где tcр.мес - среднемесячная температура в 13 ч самого жаркого месяца, °С;
tаб max - максимальная температура, отмечавшаяся в данном районе, °С.
Температура tK охлаждаемого помещения принимается в соответствии с
технологическими требованиями.
Теплоприток через наружные стены и покрытия Q1т учитывают полностью при расчете тепловых нагрузок как на компрессор, так и на оборудование.
Теплоприток от солнечной радиации определяют по уравнению
(5)
Q1ñ  kä Ftc ,
где tс - избыточная разность температур, вызванная действием солнечной радиации, °С .
Теплоприток Q1ñ через покрытие учитывают полностью при определении
нагрузки на компрессор и оборудование.
Теплоприток в охлаждаемые камеры из неохлаждаемых помещений определяют по зависимости:
(6)
Q1ò  kä Ft ðàñ÷ ,
где tрасч - расчетная разность температур, °С.
tрасч принимается в зависимости от разности температур для наружных
стен (tн - tв): 70 %, если неохлаждаемое помещение имеет выход непосредственно наружу; 60 %, если неохлаждаемое помещение не имеет непосредственного
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 12 из 54
выхода наружу; 50 % при определении теплопритока через пол из неохлаждаемого подвала].
Теплоприток из неохлаждаемых помещений учитывается полностью и на
компрессор, и на оборудование.
Теплоприток через полы, расположенные на грунте, обычно учитывают
только в камерах с отрицательными температурами, что обусловлено малым тепловым потоком, идущим из грунта. Если пол низкотемпературных помещений
располагается на пучинистых грунтах и поэтому предусмотрены устройства для
обогрев грунта, то расчетная формула для определения теплопритока (в Вт) через пол имеет вид:
(7)
Q1ò  k ï F tñð  t ê 
,
где kn - коэффициент теплопередачи конструкции пола, располагающейся
выше нагревательных устройств, Вт/(м2·К);
tcp - средняя температура слоя с нагревательными устройствами, °С
(tср=1°С при обогреве пола электронагревателями или с помощью труб, по которым протекает жидкость или конденсирующийся пар холодильного агента, tср
= 3 °С при шанцевых полах).
Теплопритоки через полы учитываются полностью и на компрессор, и на
оборудование.
Теплоприток от продуктов при охлаждении, замораживании и домораживании в устройствах периодического действия можно определить по Формулам:
(8)
Q2  Gi1  i2  ö  ðàá  3,6  24 ,
где G '- максимальное поступление продуктов, кг/сут;
i1 и i2 - удельные энтальпии продукта соответственно до и после холодильной обработки, кДж/кг;
ц - продолжительность цикла холодильной обработки продукта, включающая время, необходимое для холодильной обработки, и время для выполнения
вспомогательных операций (загрузка, выгрузка, очистка камер, оттайка инея с
приборов охлаждения);
раб - продолжительность рабочего периода, в течение которого потребляется холод.
Начальную и конечную энтальпии пищевых продуктов определяют по
начальной и конечной температурам продуктов.
Теплоприток от тары определяют по формуле:
Q2 ò  Gcò t1  t2  3,6  24  ,
где G  - количество ежесуточно поступающей тары, кг/сут;
ст - теплоемкость материала тары, кДж/(кг·К);
(9)
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 13 из 54
t1, t2 - начальная и конечная температуры тары, С.
Суточное поступление тары принимают равным: деревянной и стальной - 20
%, картонной - 10, стеклянной - 100 % от суточного поступления продуктов.
Теплопритоки от продуктов при их холодильной обработке учитывают в
полном объеме в нагрузку компрессоров. Нагрузку на камерное оборудование
определяют в соответствии с производительностью каждой отдельной камеры
(аппарата). В устройствах периодического действия рекомендуется увеличивать
рассчитанный теплоприток на 30 % и принимать его в качестве тепловой нагрузки на оборудование, т. е. считать, что Q2 = 1,3Q2.
Влагоприток от обрабатываемого продукта определяется:
(10)
W  M ïð g  100  3600 ,
где M ïð - масса продукта, кг;
g - усушка продукта, %;
 - время обработки продукта, час.
Относительно простым является расчет теплопоступлений от нагретой
поверхности металлических баков, ванн с нагретой водой, растворами или маслом, температура стенок которых близка к температуре находящейся в них
жидкости. Температура жидкости задана технологическим проектом.
Количество тепла, поступающего с 1 м2 нагретой поверхности, имеющей
температуру t ÏÎÂ , в помещение с температурой воздуха tB, можно определить
по формуле:
(11)
q   ÏÎÂ t ÏÎÂ  t B  ,
Здесь принято, что температура воздуха и окружающих поверхностей в
помещении одинакова и равна tB.
Температура поверхности технологического оборудования t ÏÎÂ в цехах
может быть достаточно высокой (300 °С и более). В связи с этим в расчете важно учитывать зависимость интенсивности теплообмена от температуры.
В зависимости от назначения вентиляции теплоприток, поступающий в помещение вместе с наружным воздухом, определяют по формулам
(12)
Q3  20 n ê ií  iê  3,6  24  ,
Q3  Vñòð aâ  ê ií  iê  3,6  24 ,
(13)
где 20 - соответствует количеству воздуха (в м 3/ч), подаваемого в помещение на одного работающего;
п - количество одновременно работающих людей в помещении;
к - плотность воздуха в охлаждаемом помещении, кг/м 3;
iн, iк - удельные энтальпии воздуха наружного и в помещении, кДж/кг;
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 14 из 54
VCTP - строительный объем вентилируемого помещения, м3;
ав - кратность вентиляции (воздухообмена), определяющая, сколько раз
в течение суток воздух помещения должен быть заменен наружным воздухом, об/сут, ав=(1 4) обменов в сутки.
Теплопритоки Q3 учитывают в нагрузку на компрессор и на оборудование
в полном объеме.
В общем энергетическом балансе человека две составляющие определяют
теплопоступления в помещение: явное лучисто-конвективное тепло и скрытое
тепло влаги, испаряющейся с поверхности тела и легких человека.
Полное количество выделяемого человеком тепла зависит в основном от
степени тяжести выполняемой им физической работы и в меньшей мере от
температуры помещения и теплозащитных свойств одежды. Доля отдачи явного тепла зависит от температуры помещения, скорости движения воздуха, а
также от теплозащитных свойств одежды и интенсивности работы. Одетый человек при выполнении физической работы увеличивает выделение влаги, так
как одежда препятствует отдаче явного тепла. Если он снимет одежду, то станет больше отдавать явного тепла, а потоотделение при этом уменьшится. Полное количество выделяемого тепла в обоих случаях останется приблизительно
одинаковым.
При расчете учитывают полное тепловыделение от людей и определяют
полное теплопоступление по формуле:
Qл  q м  nм  0,85  qж  nж , Вт ,
(13)
где q м , qж – полное тепловыделение мужчин и женщин, Вт/чел;
nм , nж – число мужчин и женщин в помещении.
Полное тепловыделение q определим по таблице 1.
Таблица 1. Количество тепла, Вт, и влаги, г/ч, выделяемых взрослым
мужчиной
Физическая
нагрузка
Покой
Легкая
работа
Вид тепло- и влаговыделения
Тепло явное
- скрытое
- полное
Влага
Тепло явное
- скрытое
- полное
Влага
Температура воздуха в помещении, °С
10
15
20
25
30
35
140
23
163
30
161
29
180
40
116
29
145
40
122
35
157
55
87
29
116
40
99
52
151
75
58
35
93
50
64
81
145
115
41
62
93
75
41
10
145
150
12
81
93
115
6
139
145
200
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Работа
средней
тяжести
Тяжелая работа
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Тепло явное
- скрытое
-полное
Влага
Тепло явное
- скрытое
- полное
Влага
163
52
215
70
196
93
291
135
134
76
210
110
163
128
291
185
105
99
204
140
128
163
291
240
Страница 15 из 54
70
128
10S
185
93
198
291
295
41
167
198
230
53
238
291
355
б
192
198
280
12
279
291
415
Механическое оборудование и электропривод к нему находятся в одном
или разных помещениях. Электроэнергия в основном расходуется на выполнение механической работы и в результате переходит в тепло. Часть ее превращается в тепло в самих электрических устройствах (джоулево тепло). Тепло передается в помещение или частично расходуется на нагрев обрабатываемого изделия, охлаждающей эмульсии, перекачиваемого воздуха или воды и т. д.
Общие теплопоступления от электродвигателей и. приводимого ими в
действие оборудования, Вт, определяются по формуле:
(14)
QÝË  N y  kÈÑÏ  kÇÀÃÐ  kÎÄÍ (1    kT ) ,
где N y - установочная мощность электродвигателей, Вт;
k ÈÑÏ - коэффициент использования установочной мощности (0,7 ÷ 0,9),
k ÇÀÃÐ - коэффициент загрузки (0,5 ÷ 0,8);
kÎÄÍ - коэффициент одновременности работы электродвигателей (0,5 ÷ 1);
 - к п. д. электродвигателя, определяемый по каталогу (0,75 ÷ 0,92);
kT - коэффициент перехода механической энергии в тепловую (0,1 ÷ 1),
учитывающий, что часть тепла может быть отдана охлаждающей эмульсии, перекачиваемой воде или воздуху и унесена за пределы данного помещения.
Вся электрическая энергия, затрачиваемая на освещение, переходит в
тепловую, которую необходимо учитывать в тепловом балансе помещения.
Теплопоступления от источников солнечного освещения, Вт, определяем
по формуле:
(15)
Qосв  E  F  qосв  осв ,
где E - удельная освещенность, лк.
F - площадь освещенной поверхности (пола помещения), м2;
Вт
qосв - удельные выделения тепла от освещения, ( 2
), определяется по
м  лк
таблице 2.
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 16 из 54
 осв - коэффициент использования теплоты для освещения:  осв составляет
0,45 при люминесцентных лампах и 0,15 при лампах накаливания от расходуемой на освещение энергии.
Таблица 2. Удельные тепловыделения от люминесцентных ламп
Вт
Тип светильника
Распределение Средние удельные выделения тепла, 2
,
м  лк
потока света, %
для помещений площадью, м2
>200
50÷200
<50
вверх
вниз
при высоте помещения, м
4,2
3,6
3,6
3,6
3,6
Прямого света
5
95
4,2
0,067
0,560
0,074
0,058
0,102
0,07
Преимущественно прямого
света
25
75
0,082
0,071
0,087
0,073
0,122
0,190
50
50
0f094
0,077
0,102
0,079
0,166
0,115
75
25
0,140
0,108
0,152
0,114
0,232
0,166
95
5
0,145
0,108
0,154
0,264
0,264
0,161
Диффузного рассеянного
света
Преимущественно отраженного света
Отраженного света
Основные понятия, которые необходимо знать после изучения материала данной лекции:
теплопоступление, явное тепло, скрытое тепло.
Вопросы для самоконтроля
1 Чему равен баланс тепла и влаги кондиционируемого помещения?
2 Как определяется поступление тепла через ограждение в теплый и холодный период?
3 Как определяется поступление влаги через ограждение в теплый и холодный период?
4 Как определяется поступление тепла и влаги от обрабатываемого продукта?
5 Как определяется поступление тепла и влаги от оборудования?
6 Как определяется поступление тепла и влаги от людей?
7 Как определяется поступление тепла от электроприборов?
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 17 из 54
Рекомендуемые источники
1 Бражников А.М., Малова Н.Д. Кондиционирование воздуха на предприятиях мясной и молочной промышленности. - М.: Пищевая промышленность,
1975. – 256 с.
2 Кокорин О.Я. Современные системы кондиционирования воздуха.
– М.: Издательство физико-математической литературы, 2003. – 272 с.
3 Ананьев В.А., Седых И.В. Холодильное оборудование для современных
центральных кондиционеров. Расчеты и методы подбора. – М.: Евроклимат,
2001. – 96 с.
4 Явнель Б.К. Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха. – М.: Пищевая промышленность,
1989. – 215 с.
Модуль 1. .Теоретические основы вентиляции
Лекция 6. Расчет производительности системы кондиционирования
по воздуху
1 час; 6 неделя
Вопросы
1 Определение полезной производительности системы кондиционирования по воздуху.
2 Определение полной производительности системы кондиционирования
по воздуху.
3 Расчет количества наружного воздуха.
Одной из основных характеристик системы кондиционирования является
производительность по воздуху, т. е. количество воздуха, обрабатываемого в
кондиционере в единицу времени. В кондиционируемое помещение подают
смесь наружного и внутреннего воздуха в различном количественном соотношении. Соотношение наружного и внутреннего воздуха зависит от назначения
и объема помещения, а также от количества людей, одновременно находящихся
в помещении.
Различают полезную и полную производительность системы кондиционирования по воздуху.
Полезной производительностью системы по воздуху называют количество воздуха, подаваемого в помещение в единицу времени, а полной - производительность вентилятора кондиционера, принятую с поправкой на утечки
воздуха через неплотности:
Ln  k ÏÎÒ L ,
(1)
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 18 из 54
где Ln - полная производительность системы по воздуху (производительность вентилятора), кг/с;
k ÏÎÒ - коэффициент, учитывающий потери воздуха через неплотности,
k ÏÎÒ =(1,14 ÷ 1,15);
L - полезная производительность системы по воздуху, кг/с.
Полезная производительность обусловливается необходимым количеством воздуха, подаваемого в помещение для компенсации избыточного или
недостающего количества тепла и влаги.
Полезную производительность можно рассчитать по избыткам тепла:
(2)
QÒß

L 
10 3 ,
ct B  t Ï 
по избыткам влаги:
(3)
W
L   T 103 ,
dB  dÏ
по избыткам тепла и влаги:
(4)
Q
L   Ò 10 3 ,
iB  iÏ
Ò
Ò
Ò
где  QÒß - общее количество явного тепла, поступающего в помещение в
теплый период, Вт;
с - удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг·К);
t Ï - температура приточного воздуха в теплый период, °С;
WT - общее количество влаги, поступающей в помещение в теплый период, кг/с;
d Ï - влагосодержание приточного воздуха в теплый период, г/кг;
Ò
Ò
Q
- общее количество .тепла (явного и скрытого), поступающего в
помещение в теплый период, Вт;
iÏ - энтальпия приточного воздуха в теплый период, кДж/кг.
При проектировании систем кондиционирования воздуха полезную производительность принимают равной большей из величин, вычисленных по
формулам.
Количество наружного воздуха, подаваемого в кондиционируемое помещение, существенно влияет на расходы тепла и холода, потребляемые системой
кондиционирования. Чем меньше наружного воздуха подается в кондиционируемое помещение, тем меньше энергии затрачивается на его обработку.
В общем количестве воздуха, подаваемого в помещение, минимальное
количество наружного воздуха определяют, исходя из санитарной нормы подачи воздуха на одного работающего, количества наружного воздуха, необходиÒ
Ò
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 19 из 54
мого для компенсации удаляемого воздуха (местными отсосами, системами вытяжной вентиляции), а также для поддержания в помещениях избыточного давления (подпора):
(5)
LH  LH  nË ,
1
где LH - количество наружного воздуха, подаваемого в помещение, кг/с;
LH - количество наружного воздуха, рекомендуемое санитарными нормами подачи его на одного работающего, кг/с.
Рассчитанное количество наружного воздуха сравнивают с количеством
воздуха, проникающего в систему кондиционирования через неплотности приемного клапана (при полном его закрытии):
(6)
n
LÊ  L Ê ,
100
1
где LÊ - количество наружного воздуха, поступающего через неплотности
приемного клапана, кг/с;
nÊ - удельная конструктивная неплотность приемного клапана; nÊ
=(7÷30) % от количества воздуха, проходящего через полностью закрытый при
включенном вентиляторе клапан обычного исполнения (неутепленный).
При сравнении расчетного количества наружного воздуха и наружного
воздуха, проникающего в систему кондиционирования через неплотности приемного клапана, окончательно принимается наибольшее из них.
Основные понятия, которые необходимо знать после изучения материала данной лекции:
Полезная производительность СК, полная производительность СК.
Вопросы для самоконтроля
1 Чем отличается полезная производительность от полной?
2 Как определяется полная производительность?
3 Как определяется полезная производительность по избыткам тепла?
4 Как определяется полезная производительность по избыткам влаги?
5 Как определяется полезная производительность по избыткам тепла и
влаги?
6 Как определяется количество наружного воздуха подаваемого в помещение?
Рекомендуемые источники
1 Кондиционирование воздуха и холодоснабжение / В.Н. Богословский,
О.Я. Кокорин, Л.В. Петров; Под общ. ред. В.Н. Богословского. – М.: Стройиздат, 1985. – 367 с.
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 20 из 54
2 Бражников А.М., Малова Н.Д. Кондиционирование воздуха на предприятиях мясной и молочной промышленности. - М.: Пищевая промышленность, 1975. – 256 с.
3 Явнель Б.К. Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха. – М.: Пищевая промышленность,
1989. – 215 с.
Модуль 2. Конструктивные решения систем кондиционирования.
Лекция 7. Устройства для очистки воздуха
1 час; 7 неделя
Вопросы
1 Общие сведения. Устройства для очистки воздуха от пыли.
2 Основные показатели работы фильтров.
Перед подачей в кондиционируемые помещения воздух очищают от пыли
в фильтрах различной конструкции. Степень очистки воздуха должна удовлетворять санитарно-гигиеническим и технологическим требованиям, предъявляемым к микроклимату пищевых предприятий.
В наружном воздухе всегда содержится пыль, состоящая из частиц органического и неорганического происхождения.
Подаваемый в кондиционируемые помещения воздух очищают от пыли
таким образом, чтобы количество твердых взвешенных частиц не превышало 5
мг/м3.
Содержание пыли в воздухе, удаляемом в атмосферу из помещений с повышенной запыленностью, регламентируется также Санитарными нормами
проектирования промышленных предприятий.
В зависимости от начального и конечного содержания пыли в воздухе и
ее дисперсности различают грубую, среднюю и тонкую очистку.
При грубой очистке воздуха фильтры улавливают лишь крупные (размером более 100 мкм) частицы пыли. При этом остаточная концентрация пыли не
превышает 10 мг/м3.
При средней очистке воздуха задерживаются крупные и средние (размером до 20 мкм) частицы пыли. После средней очистки остаточная концентрация
пыли не превышает 5 мг/м3.
При тонкой очистке воздуха в фильтрах остаются мелкие (размером до 10
мкм) частицы пыли. При этом остаточная концентрация пыли составляет (1 ÷ 3)
мг/м3. При тонкой очистке воздуха применяют две и более ступени его очистки.
В системах кондиционирования для очистки приточного воздуха от пыли
применяют сухие пористые фильтры, волокнистые наполнительные фильтры,
электрофильтры и масляные самоочищающиеся фильтры.
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 21 из 54
В помещениях, характеризующихся повышенной запыленностью воздуха
(цехи по производству альбумина, кормовых и технических продуктов и др.),
отработавший воздух, выбрасываемый в атмосферу, подвергают очистке в циклонах.
Тип фильтра выбирают, учитывая требования к чистоте воздуха, условия
эксплуатации фильтра и стоимость очистки воздуха. Согласно технологическим требованиям необходима высокая эффективность очистки воздуха, подаваемого в основные производственные помещения и аппараты мясоперерабатывающих, молочных и сыродельных заводов (э = 95 % и выше).
Сухие пористые фильтры. К ним относят сетчатые и волокнистые фильтры. Оседание пыли в них происходит вследствие того, что материал фильтра
имеет поры меньшего сечения, чем размер частиц пыли в воздухе, или поры,
размер которых достаточен для осаждения пыли под влиянием сил трения или
электростатических сил.
Волокнистые наполнительные фильтры. Их изготовляют в виде металлической или картонной рамки с сеткой, натянутой с обеих сторон. Между сетками расположен объемный волокнистый (нетканый) материал. В результате
применения таких фильтрующих материалов воздух очищается при небольшом
сопротивлении его проходу (120 ÷ 150) Па. Коэффициент эффективности
очистки воздуха в наполнительных фильтрах (90 ÷ 95) %. При изготовлении
этих фильтров в виде нескольких последовательно установленных ступеней
очистки коэффициент эффективности составляет (97 ÷ 99)% и более.
Электрофильтры. В электрофильтрах для осаждения пыли воздух подвергают ионизации в неоднородном электрическом поле напряжением около
14000 В, создаваемом между коронирующими и осадительными электродами,
которые представляют собой тонкие проволоки Диаметром около 2 мм. Проволоки натягивают между металлическими пластинами, являющимися осадительными электродами. Коронирующие электроды присоединяют к отрицательному
полюсу, а осадительные - к положительному.
Масляные самоочищающиеся фильтры. Их широко применяют в системах кондиционирования основных производственных помещений предприятий
мясной и молочной промышленности. При этом эффективность очистки воздуха до (96 ÷ 98) % удовлетворяет санитарно-гигиеническим и технологическим
требованиям.
Циклоны. Они состоят из корпуса, имеющего цилиндрическую и коническую, части, воздуховода и выхлопной трубы. Воздуховод присоединяют к
корпусу циклона тангенциально. Попав в циклон, частицы пыли вместе с воздухом совершают вращательное движение вокруг оси циклона и поступательное - параллельно оси. При этом частицы пыли движутся к внутренней поверхности циклона, и при соприкосновении с ней они теряют кинетическую энергию, падают и собираются в сборнике для пыли. Очищенный от пыли воздух
через выхлопную трубу выходит в атмосферу.
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 22 из 54
Условные показатели работы фильтров. К ним относят площадь поперечного сечения, сопротивление проходу воздуха и пропускную способность.
Площадь поперечного сечения фильтра определяют по формуле:
(1)
V
,
FÔ 
VÔ
где FÔ - площадь поперечного сечения фильтра, м2;
V- объемное количество воздуха, проходящего через фильтр, м3/с;
VÔ - пропускная способность фильтра, м3/(м2·с).
Сопротивление проходу воздуха в фильтрах (в Па) рассчитывают по
уравнению:
H  KÔ LbÔ ,
(2)
где Кф - эмпирический коэффициент, зависящий от вида фильтрующего
материала;
bÔ - показатель, учитывающий конструкцию фильтра, bÔ = (1 ÷ 2).
Пропускная способность фильтров представляет собой объемное количество воздуха, проходящего через 1 м2 его фильтрующей поверхности за единицу времени.
Основные понятия, которые необходимо знать после изучения материала данной лекции:
Фильтр, циклон.
Вопросы для самоконтроля
1 Какие размеры частиц пыли улавливаются при грубой очистке?
2 Какие размеры частиц пыли улавливаются при средней очистке?
3 Какие размеры частиц пыли улавливаются при тонкой очистке?
4 В чем заключается принцип работы сухих пористых фильтров?
5 В чем заключается принцип работы электрофильтров?
6 В чем заключается принцип работы масляных фильтров?
7 В чем заключается принцип работы циклонов?
8 Основные показатели работы фильтров.
Рекомендуемые источники
1 Кокорин О.Я. Современные системы кондиционирования воздуха.
– М.: Издательство физико-математической литературы, 2003. – 272 с.
2 Бражников А.М., Малова Н.Д. Кондиционирование воздуха на предприятиях мясной и молочной промышленности. - М.: Пищевая промышленность, 1975. – 256 с.
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 23 из 54
Модуль 2. Конструктивные решения систем кондиционирования.
Лекция 8. Устройства контактного типа для тепловлажностной обработки воздуха
1 час; 8 неделя
Вопросы
1 Общие сведения.
2 Камеры орошения.
В системах кондиционирования широко распространены устройства контактного типа, в которых непосредственно осуществляется контакт воздуха с
тепло- или влагопередающей средой. В таких устройствах в качестве тепло- и
влагопередающей среды используют воду, водяной насыщенный пар, растворы
хлористого лития и хлористого кальция, адсорбенты. К устройствам контактного типа относят камеры орошения, обработка воздуха в которых осуществляется водой, разбрызгиваемой форсунками; устройства местного доувлажнения,
предусматривающие обработку воздуха водой непосредственно в кондиционируемом помещении; паровые увлажнители, предназначенные для обработки
воздуха водяным насыщенным паром, а также устройства для осушения воздуха сорбентами.
Камеры орошения предназначены для охлаждения, нагревания, увлажнения и осушения воздуха разбрызгиваемой водой.
В зависимости от направления движения воздушного потока различают
горизонтальные и вертикальные камеры орошения. Наиболее широкое распространение получили горизонтальные камеры.
Горизонтальная камера орошения (рисунок 1) состоит из корпуса, водораспределительных трубопроводов с форсунками, фильтра для воды, поддона
и сепараторов-каплеуловителей, которые собирают из пакетов оцинкованных
гофрированных пластин и устанавливают на входе воздуха в камеру и выходе
из нее для уменьшения уноса капель воды воздухом.
Вода, разбрызгиваемая в камере орошения, сливается в поддон, снабженный патрубками, через которые eё можно отвести в систему охлаждения или
подавать насосом в камеру для повторного использования.
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Страница 24 из 54
1 - насос; 2 - сепараторы-каплеуловители; 3-форсунки; 4 - фильтр для воды.
Рисунок 1. Горизонтальная камера орошения
Водораспределительные трубопроводы предназначены для подачи воды в
рабочую зону камеры орошения и ее распределения. Форсунки устанавливают
на водораспределительных трубопроводах.
Для разбрызгивания воды наиболее часто применяют центробежные угловые форсунки.
В зависимости от диаметра выходного отверстия различают форсунки
тонкого, среднего и грубого распыления воды.
Форсунки тонкого и среднего распыления воды (диаметр выходного отверстия до 3 ÷ 3,5 мм) применяют при изоэнтальпических процессах обработки
воздуха. Давление подаваемой воды (2÷3)·105 Па.
Форсунки грубого распыления воды (диаметр выходного отверстия 4÷5
мм и более) используют при политропических процессах. Давление воды составляет (1,5÷ 2)·105 Па.
Коэффициент эффективности теплообмена Е численно характеризует
различие процессов теплообмена, протекающих в реальной и идеальной камерах орошения:
- политропических
(1)
t M  tW
E  1
,
t M  tW
2
K
1
H
- изоэнтальпических:
t2  tM
t t
EA  1 2  1 
,
t1  t M
t1  t M
1
1
1
(2)
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 25 из 54
где Е и ЕА - коэффициенты эффективности теплообмена соответственно
политропических и изоэнтальпических процессов.
Основные понятия, которые необходимо знать после изучения материала данной лекции:
Камера орошения, коэффициент эффективности теплообмена
Вопросы для самоконтроля
1 Для чего предназначены камеры орошения?
2 Какие типы форсунок используются?
3 Чему равно уравнение теплового баланса для камеры орошения?
4 Как определяется коэффициент эффективности теплообмена для политропических камер орошения?
5 Как определяется коэффициент эффективности теплообмена для изоэнтальпических камер орошения?
6 Как определяется универсальный коэффициент эффективности теплообмена для камер орошения?
7 Как определяется коэффициент орошения?
8 Какие направления процессов взаимодействия воздуха и воды возможны в камере орошения?
Рекомендуемые источники
1 Кондиционирование воздуха и холодоснабжение / В.Н. Богословский,
О.Я. Кокорин, Л.В. Петров; Под общ. ред. В.Н. Богословского. – М.: Стройиздат, 1985. – 367 с.
2 Бражников А.М., Малова Н.Д. Кондиционирование воздуха на предприятиях мясной и молочной промышленности. - М.: Пищевая промышленность,
1975. – 256 с.
3 Ананьев В.А., Седых И.В. Холодильное оборудование для современных
центральных кондиционеров. Расчеты и методы подбора. – М.: Евроклимат,
2001. – 96 с.
Модуль 2. Конструктивные решения систем кондиционирования.
Лекция 9. Теплообменные аппараты для тепловлажностной обработки воздуха
1 час; 9 неделя
Вопросы
1 Общие сведения.
2 Воздухоохладители.
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 26 из 54
Наряду с устройствами контактного типа для тепло-влажностной обработки в системах кондиционирования получили распространение поверхностные и поверхностно-контактные теплообменные аппараты.
В поверхностных теплообменных аппаратах теплообмен между воздухом
и теплопередающей средой осуществляется через разделяющую стенку. Такие
аппараты, предназначенные для охлаждения воздуха, называют воздухоохладителями, а для его нагревания - воздухонагревателями. К ним относят также воздухо-воздушные аппараты, в которых тепло от одного потока воздуха передается другому потоку воздуха через разделяющую стенку.
В поверхностно-контактных теплообменных аппаратах тепло- и влагообмен происходит одновременно через разделяющую стенку и путем непосредственного контакта воздуха с теплопередающей средой.
Если непосредственный контакт воздуха осуществляется с водой, которой орошают теплопередающую поверхность аппаратов, то последние называют орошаемыми теплообменными аппаратами.
К поверхностно-контактным аппаратам можно отнести также воздуховоздушные аппараты, в которых тепло- и влагообмен между потоками воздуха
происходит через теплопередающую насадку.
В воздухоохладителе воздух соприкасается с холодной поверхностью
труб, в которых циркулирует вода или холодильные агенты (аммиак, фреоны12, 22 и др.), и охлаждается.
Аппараты, в трубах которых циркулирует холодная вода, называют воздухоохладителями водяного охлаждения. Их изготовляют в основном из стальных оцинкованных труб (ребра из оцинкованной стали).
Аппараты, в трубах которых кипит холодильный агент, называют воздухоохладителями непосредственного охлаждения. Такие воздухоохладители являются испарителями в схеме холодильной машины. В системах кондиционирования в качестве холодильного агента чаще всего применяют фреон. Фреоновые воздухоохладители изготовляют в основном из медных труб с латунными,
стальными и алюминиевыми ребрами, в последнее время - из алюминиевых
труб с такими же ребрами.
Воздухоохладители могут быть с оребрением и гладкотрубными. Чаще
всего применяют воздухоохладители с оребрением. Оребрение предусматривают для увеличения поверхности теплообмена с внешней стороны трубы, так как
коэффициент теплоотдачи от воздуха к поверхности труб значительно ниже коэффициента теплоотдачи от воды или холодильного агента, циркулирующего в
трубах.
В установках кондиционирования получили распространение воздухоохладители со спирально-навивным, пластинчатым и спирально-накатным оребрением. Схемы выполнения поверхности воздухоохладителя с оребрением
указанных видов приведены на рисунке 1. Наиболее распространены воздухоохладители со спирально-накатным оребрением, которые характеризуются не-
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 27 из 54
большим сопротивлением проходу воздуха, отсутствием термического сопротивления в месте контакта ребра с трубой.
Во фреоновых воздухоохладителях, температура поверхности в которых
выше 0 °С, шаг ребер равен (2 ÷ 5) мм, а при интенсивном выпадении влаги - (3
÷ 7) мм.
Воздухоохладители с оребрением характеризуются коэффициентом оребрения:
(1)
F
 ÎÐ  ÈÏ ,
FÂÍ
где  ÎÐ - коэффициент оребрения;
FÈÏ - полная площадь наружной поверхности теплообмена воздухоохладителя, м2;
FÂÍ - площадь внутренней поверхности теплообмена воздухоохладителя,
2
м.
Поверхностные теплообменные аппараты, применяемые в системах кондиционирования, обычно имеют коэффициент оребрения  ÎÐ = (8 ÷ 20).
а) со спирально-навивным оребрением; б) с пластинчатым оребрением;
в) со спирально-накатным оребрением.
Рисунок 1. Схемы выполнения поверхности воздухоохладителя
При расчете воздухоохладителей исходными данными являются температура и относительная влажность воздуха на входе в воздухоохладитель и выходе из него, а также его количество.
При тепловом расчете воздухоохладителей определяют площадь теплопередающей поверхности, температуру и расход воды или холодильного агента, а также сопротивление проходу воздуха.
Площадь теплопередающей поверхности воздухоохладителя рассчитывают по формуле:
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
- при охлаждении воздуха:
Qß
Qß
,
FBO 

k ß  t ÑÐ. Ë à Í k Ý  t ÑÐ. Ë . Ï
Страница 28 из 54
(2)
где FBO - площадь теплопередающей поверхности воздухоохладителя, м2;
- при охлаждении и осушении воздуха:
(3)
Qß
Qß
,
FBO 

k  t ÑÐ. Ë à Í k Ý Ó t ÑÐ. Ë . Ï
где k ß , k - коэффициенты явной и полной теплопередачи от воздуха к воде или холодильному агенту, Вт/(м2·К);
tÑÐ. Ë - средняя логарифмическая разность между температурами воздуха
и охлаждающей среды, °С;
à Í - коэффициент теплоотдачи от воздуха к наружной поверхности воздухоохладителя, Вт/(м2·К);
k Ý - коэффициент эффективности ребристой поверхности, k Ý = (0,6÷1);
tÑÐ. Ë . Ï - средняя логарифмическая разность между температурами воздуха и наружной поверхности воздухоохладителя, °С;
Ó - коэффициент увеличения теплоотдачи к наружной поверхности воздухоохладителя вследствие влагообмена (коэффициент влаговыпадения).
Основные понятия, которые необходимо знать после изучения материала данной лекции:
Воздухораспределители, теплообменные аппараты.
Вопросы для самоконтроля
1 Какой тип оребрения воздухоохладителей используется в установках
кондиционирования?
2 От чего зависит шаг оребрения?
3 Постройте процесс сухого охлаждения в i-d диаграмме.
4 Постройте процесс охлаждения и одновременного осушения в i-d
диаграмме.
5 Как определяется площадь теплообмена при сухом охлаждении?
6 Как определяется площадь теплообмена при охлаждении и одновременном осушении?
7 Как определяется коэффициент влаговыпадения?
8 Для чего используют орошаемые воздухоохладители?
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 29 из 54
Рекомендуемые источники
1 Кондиционирование воздуха и холодоснабжение / В.Н. Богословский,
О.Я. Кокорин, Л.В. Петров; Под общ. ред. В.Н. Богословского. – М.: Стройиздат, 1985. – 367 с.4.1.1, 4.1.2, 4.2.1.
3 Стефанов Е.В. Вентиляция и кондиционирование воздуха. – СПб.: Издательство «АВОК Северо-запад», 2005. – 399 с.
4 Бражников А.М., Малова Н.Д. Кондиционирование воздуха на предприятиях мясной и молочной промышленности. - М.: Пищевая промышленность, 1975. – 256 с.
Модуль 2. Конструктивные решения систем кондиционирования.
Лекция 10, 11. Системы распределения воздуха
2 часа; 10, 11 недели
Вопросы
1 Системы распределения воздуха при технологическом кондиционировании.
2 Расчет и подбор воздуховодов.
3 Вентиляторы.
4 Устройства для регулирования количества воздуха.
При технологическом кондиционировании применяют бесканальные и
канальные системы распределения воздуха, предназначенные для подачи воздуха в помещение, распределения его в рабочей зоне и отвода из помещения.
Бесканальные системы распределения воздуха. В бесканальных системах
отсутствуют воздухораспределительные каналы. Распределение воздуха осуществляется воздухораспределителем, установленным в конце приточного воздуховода (сосредоточенная подача). В этих системах воздухораспределителями
являются сопла, диски, направляющие лопатки и другие устройства, позволяющие в рабочей зоне создать заданное направление воздушного потока с определенной скоростью его движения.
Схема бесканальной системы распределения воздуха через сопла приведена на рисунке 1.
1 - воздухообрабатывающий агрегат; 2 - вентилятор;
3 - приточный воздуховод; 4 - сопло.
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Страница 30 из 54
Рисунок 1. Схема бесканальной системы распределения воздуха
с помощью сопл
Системы рассчитывают на основании уравнения расхода воздуха:
- для круглых цилиндрических и конических сопел, а также плоских сопел с круглым отверстием:
(1)
L d 02
V 
n0 ,

4
- для плоских сопел с прямоугольным отверстием:
L
V   2b0  lC  n0 ,
(2)

где V - объемное количество приточного воздуха, м3/с;
d 0 - диаметр выходного отверстия сопла, м;
n - количество сопел;
0 - скорость движения приточного воздуха, м/с;
b0 - половина высоты сопла, м;
lC - ширина сопла, м.
Канальные системы распределения воздуха. Системы осуществляют подачу воздуха в помещение через воздухораспределительные каналы. В зависимости от заданной скорости движения внутреннего воздуха в каналах устанавливают воздухораспределители различной конструкции. Если в рабочей зоне
необходима небольшая подвижность воздуха (скорость движения воздуха до
(0,5 ÷ 0,6) м/с), то в качестве воздухораспределителей применяют плоские сопла с круглым и прямоугольным отверстием. При этом воздухораспределительные каналы (рисунок 2) располагают в верхней зоне и на продольных стенах
помещения.
Канальные системы распределения воздуха применяют в камерах размораживания мяса, термической обработки колбасных изделий, созревания сыров
и др.
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 31 из 54
а - в верхней зоне; б - на продольных стенах помещения; в - в нижней зоне помещения: 1 - воздухообрабатывающий агрегат; 2 - вентилятор; 3 - приточный воздуховод;
4 - воздухораспределительный канал.
Рисунок 2. Схемы систем распределения воздуха с помощью воздухораспределительных каналов с плоскими соплами, расположенных
В системах кондиционирования производственных помещений применяют стальные воздуховоды круглого и прямоугольного сечения. Преимуществами воздуховодов круглого сечения являются меньшие сопротивление движению воздуха и расход металла, а также более простой монтаж по сравнению с
воздуховодами прямоугольного сечения, а воздуховодов прямоугольного сечения - удобство их размещения в помещении и увеличение ширины воздушной
струи, подаваемой одним воздуховодом.
В основном применяют воздуховоды круглого сечения. Воздуховоды
прямоугольного сечения используют при необходимости соблюдения архитектурных, технологических или специальных требований.
Согласно нормалям для воздуховодов круглого сечения приняты следующие диаметры: 100, 110, 125, 160, 200, 250, 280, 315, 400, 500, 630, 710, 800,
900, 1000, 1120, 1400 и 1600 мм. Для воздуховодов прямоугольного сечения,
выполненных, из стального листа толщиной 0,7 мм, приняты следующие размеры (соответственно ширина и высота): 160×100, 160×160, 160×200, 200×200,
250×200, 250×250, 400×200, 400×250, 400×400 и 500×250 мм. Для воздуховодов
прямоугольного сечения, изготовленных из стального листа толщиной 1 мм,
приняты размеры от 500×400 до 2000×1600 мм (тринадцать размеров).
Рассчитывая воздуховоды, определяют размеры и площадь поперечного
сечения, а также сопротивление проходу воздуха в воздуховодах.
Площадь поперечного сечения воздуховода определяют по формуле
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
FB 
VB

,
Страница 32 из 54
(1)
где FB - площадь поперечного сечения воздуховода, м2;
VB - количество воздуха, подаваемого или удаляемого через воздуховод,
м3/с;
 - скорость движения воздуха в воздуховоде, м/с.
Скорость движения воздуха в воздуховодах, по которым поступает воздух от кондиционера к воздухораспределительным каналам, составляет (10 ÷
12) м/с, в ответвлениях и воздухораспределительных каналах - до 6 м/с, в приточных и вытяжных решетках, расположенных в верхней зоне помещений, - до
4 м/с, в приточных и вытяжных решетках, расположенных в нижней зоне помещений, - не более (1,5 ÷ 2) м/с.
Зная FB , рассчитывают диаметр воздуховода круглого сечения:
(2)
4 FB
,
d

где d - диаметр воздуховода круглого сечения, м.
По расчетному d принимают ближайший по значению нормируемый
диаметр воздуховода.
Для воздуховодов прямоугольного сечения за величину d принимают эквивалентный диаметр d Ý такого условного воздуховода круглого сечения, в котором сопротивление движению воздуха в результате трения равно сопротивлению движения воздуха вследствие трения в воздуховоде той же длины прямоугольного сечения. Следовательно, d Ý - это диаметр, эквивалентный по скорости движения воздуха в воздуховоде. Поэтому необходимо иметь в виду, что
в воздуховоде прямоугольного сечения и соответствующем ему воздуховоде
круглого сечения, диаметр которого d Ý , при равенстве скорости движения воздуха количества воздуха не одинаковы.
Диаметр d Ý рассчитывают по формуле:
(3)
2 FB
2ba
,
d

ba ba
где b , a - соответственно ширина и высота воздуховода (или воздухораспределительного канала), м.
Размерами поперечного сечения (шириной и высотой) воздуховода предварительно задаются. При этом учитывают нормируемые размеры воздуховодов прямоугольного сечения.
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 33 из 54
Сопротивление движению воздуха в воздуховодах определяют по формуле:
H B  HTP  H M .C .  H ÄÈÍ ,
(4)
где H B , HTP , H M .C . , H ÄÈÍ - сопротивление движению воздуха в воздуховодах, в результате трения его о стенки воздуховодов и взаимного трения частиц
воздуха, при изменении его скорости движения или направления (в местных
сопротивлениях - диффузбрах, решетках, поворотах, ответвлениях и. т. п.), на
выходе его из воздуховьшускных отверстий с заданной скоростью (динамическое давление), Па.
Затем вычерчивают план кондиционируемого помещения. На плане размечают места расположения приточных и вытяжных воздуховодов, воздухораспределительных каналов, воздухораспределителей, а также жалюзийных
решеток для удаления отработавшего воздуха.
На основании плана кондиционируемого помещения с устройствами воздухораспределения выполняют аксонометрическую схему воздуховодов.
Участки воздуховодов и каналов нумеруют и проставляют их диаметр, длину, а
также количество воздуха, подаваемого или удаляемого воздуховодом. Затем
определяют сопротивление движению воздуха для каждого участка воздуховода и суммарное сопротивление HTP , H M .C . , H ÄÈÍ для всех участков воздуховодов.
В системах кондиционирования применяют центробежные и осевые вентиляторы.
Центробежный вентилятор (рисунок 1) состоит из корпуса и рабочего колеса с лопатками (количество лопаток 12 ÷ 64). В зависимости от типа вентилятора различают загнутые вперед, загнутые назад и радиальные лопатки. Рабочее колесо предназначено для создания давления воздуха и подачи его в систему воздуховодов.
1 - рабочее колесо; 2 – входной патрубок; 3 — спиральный корпус.
Рисунок 1. Центробежный вентилятор
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 34 из 54
В зависимости от величины создаваемого давления (напора) различают
центробежные вентиляторы низкого (до 1200 Па), среднего (до 3000 Па) и высокого давления (выше 3000 Па). Наиболее распространены вентиляторы низкого давления.
Осевой вентилятор состоит из корпуса, рабочего колеса, электродвигателя и обтекателя (рисунок 2). Рабочее колесо обычно насаживают на вал электродвигателя вентилятора. Зазор между кожухом и колесом должен быть минимальным, так как при его увеличении ухудшаются аэродинамические показатели осевых вентиляторов (уменьшается давление, развиваемое вентилятором,
и снижается к. п. д.). Рабочее колесо представляет собой втулку и прикрепленные к ней неподвижные или поворотные лопатки (количество лопаток 2 ÷ 12).
Осевые вентиляторы бывают реверсивные и нереверсивные. В реверсивных вентиляторах колесо снабжено лопатками симметричного профиля и поэтому может работать в любом направлении вращения. В нереверсивных вентиляторах колесо имеет лопатки несимметричного профиля. При этом вогнутая
сторона лопаток направлена в сторону вращения колеса.
1 - входной патрубок; 2 - колесо 3- выходной патрубок; 4 - двигатель;
5 - обтекатель; 6 - кожух.
Рисунок 2. Осевой вентилятор
Избыточное давление, которое должен создавать вентилятор, определяют
по уравнению:
(3)
HÏ  HB  HK ,
где H B - полное избыточное давление, создаваемое вентилятором, Па;
H K - сопротивление движению воздуха в кондиционере, Па.
К устройствам для регулирования количества воздуха относят воздушные
заслонки и клапаны различной конструкции, а также направляющие аппараты.
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 35 из 54
Воздушные заслонки устанавливают в воздуховодах, клапаны - в воздуховодах и кондиционерах. Наиболее широко применяют клапаны. Они состоят
из створок, тяги и привода и бывают параллельно-створчатыми и непараллельно-створчатыми.
Направляющие аппараты, применяемые для регулирования количества
приточного воздуха, устанавливают на всасывающей стороне вентилятора.
Направляющие аппараты бывают с ручным, дистанционным или автоматическим управлением. При дистанционном управлении положение лопаток
контролируют по углу их поворота с помощью реостата обратной связи электропривода.
Основные понятия, которые необходимо знать после изучения материала данной лекции:
Воздуховоды, вентиляторы.
Вопросы для самоконтроля
1 Как определяется расход воздуха для конических сопел?
2 Как определяется расход воздуха для плоских сопел?
3 Чему равна скорость движения приточного воздуха?
4 Как определяется средняя скорость движения воздуха для круглых
сопел?
5 Как определяется средняя скорость движения воздуха для плоских
сопел?
6 Как определяется площадь поперечного сечения воздуховода?
7 Как определяется диаметр воздуховода круглого сечения?
8 Как определяется сопротивление движению воздуха в воздуховодах?
9 Как определяется полное избыточное давление вентилятора?
10 Как определяется мощность, потребляемая вентилятором?
11 Какие устройства используются для регулирования количества воздуха?
Рекомендуемые источники
1 Бражников А.М., Малова Н.Д. Кондиционирование воздуха на предприятиях мясной и молочной промышленности. - М.: Пищевая промышленность, 1975. – 256 с.
2 Стефанов Е.В. Вентиляция и кондиционирование воздуха. – СПб.: Издательство «АВОК Северо-запад», 2005. – 399 с.
Модуль 2. Конструктивные решения систем кондиционирования.
Лекция 12. Системы кондиционирования воздуха
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 36 из 54
1 час; 12 неделя
Вопросы
1 Общие сведения.
2 Центральные кондиционеры.
В зависимости от функционального назначения системы кондиционирования разделяют на системы комфортного, технологического и комфортнотехнологического кондиционирования воздуха.
Системы технологического кондиционирования предназначены для поддержания параметров воздушной среды, удовлетворяющих технологическим
требованиям. При этом параметры воздушной среды могут быть совершенно
непригодными для людей. Такие системы применяют в камерах и аппаратах, в
которых осуществляют процессы размораживания мяса и мясопродуктов, посола и созревания мяса, термической обработки колбасных изделий, а также в аппаратах для сушки молока и казеина, камерах созревания творога и сыра и др.
По расположению основного оборудования системы кондиционирования
воздуха классифицируют на центральные и местные, по конструкции - на однои двухканальные, по количеству обслуживаемых помещений (зон) - на одно- и
многозональные, по давлению, создаваемому вентилятором, - на системы низкого, среднего и высокого давлений, по наличию рециркуляции - на системы с
рециркуляцией внутреннего воздуха и без нее, па виду обработку воздуха - на
круглогодичные, летние (охладительно-осушительные) и зимние (нагревательно-увлажнительные), по принципу устройства систем тепло- и холодоснабжения - на автономные и неавтономные, по способу регулирования - на системы с
качественным, количественным и смешанным регулированием параметров воздуха.
В центральных системах кондиционирования воздух обрабатывается в
кондиционере, а затем по воздуховодам подается в обслуживаемое помещение
(помещения).
Достоинствами центральных систем являются небольшая стоимость по
сравнению со стоимостью местных систем; возможность размещения оборудования на «малоценной» площади (чердаки, подвалы, технические этажи), в то
время как местные системы располагают в большинстве случаев на основной
производственной площади; лучшие условия эксплуатации, так как оборудование систем можно установить в одном месте и централизованно управлять им,
возможность тепло- и холодоснабжения от центральных котельных и компрессорных цехов, вследствие чего снижается себестоимость потребляемой энергии.
Основным недостатком центральных систем кондиционирования является необходимость проведения монтажно-строительных работ, вызванных установкой основного оборудования кондиционеров и прокладкой воздуховодов и
трубопроводов систем тепло- и холодоснабжения.
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 37 из 54
Центральные одноканальные системы могут быть одно- и многозональными. Однозональные системы предназначены для поддержания заданных параметров воздуха в одном помещении. Однозональную систему кондиционирования можно предусматривать и для обслуживания нескольких помещений при
условии, что в отдельных помещениях допускаются различные отклонения параметров воздуха от заданных. Многозональные системы предназначены для
поддержания необходимых параметров воздуха в нескольких помещениях.
В центральных системах кондиционирования низкого давления избыточное давление за вентилятором не превышает 1200 Па. В системах среднего и
высокого давлений избыточное давление за вентилятором достигает соответственно 3000 Па и свыше 3000 Па. Обычно системы среднего и высокого давлений применяют при кондиционировании высотных зданий.
В зависимости от производительности по воздуху и конструктивнотехнологических особенностей центральные кондиционеры разделяют на секционные, блочно-секционные и агрегатные.
Их собирают из унифицированного оборудования (отдельных секций) в
соответствии с заданным процессом обработки воздуха. Кондиционеры состоят
из основных и вспомогательных секций. Основные секции предназначены для
нагревания, сухого охлаждения, увлажнения, охлаждения с осушением или
увлажнением, смешивания, распределения, перемещения и очистки воздуха от
пыли, а вспомогательные - для соединения и обслуживания основных секций.
Центральные блочно-секционные кондиционеры. Они представляют собой секционные агрегаты, в которых оборудование для обработки воздуха размещено в нескольких блоках. Тепловлажностная обработка воздуха в таких
кондиционерах может иметь различный характер, в соответствии с которым
осуществляют взаимное расположение блоков. Кондиционеры изготовляют в
горизонтальном, вертикальном и горизонтально-вертикальном исполнении.
Блочно-секционные кондиционеры характеризуются универсальностью
сборки, компактностью, незначительными габаритными размерами и массой по
сравнению с секционными кондиционерами, а также возможностью их размещения на перекрытиях и подвешивания под потолком.
Центральные блочно-секционные кондиционеры могут быть с автономным и неавтономным холодоснабжением. В первом случае в кондиционер
встраивают холодильную машину с конденсатором водяного или воздушного
охлаждения. Во втором случае холодоснабжение кондиционеров осуществляют
от централизованных источников, имеющихся на предприятии.
Агрегатные кондиционеры. На предприятиях молочной промышленности, особенно на сыродельных заводах, широко применяют агрегатные кондиционеры конструкции ВНИХИ. Кондиционеры состоят из смесительной камеры с клапаном наружного воздуха, поверхностного воздухоохладителя, калорифера с обводным воздушным клапаном, вентиляторного агрегата и парового
увлажняющего устройства, смонтированных на общей раме. Агрегатные кондиционеры конструкции ВНИХИ могут быть с неавтономным и автономным
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 38 из 54
холодоснабжением. При неавтономном холодоснабжении в кондиционерах
устанавливают поверхностные воздухоохладители рассольного и аммиачного
охлаждения, при автономном - воздухоохладители фреоновые. При этом фреоновая холодильная машина входит в состав кондиционера.
Основные понятия, которые необходимо знать после изучения материала данной лекции:
Кондиционер, центральные кондиционеры.
Вопросы для самоконтроля
1 Для чего предназначены системы кондиционирования воздуха?
2 Сформулируйте основной недостаток центральных систем кондиционирования.
3 Из каких элементов состоят секционные кондиционеры?
4 В чем особенность блочно- секционных кондиционеров?
5 В чем особенность агрегатных кондиционеров?
Рекомендуемые источники
1 Кондиционирование воздуха и холодоснабжение / В.Н. Богословский,
О.Я. Кокорин, Л.В. Петров; Под общ. ред. В.Н. Богословского. – М.: Стройиздат, 1985. – 367 с.
2 Бражников А.М., Малова Н.Д. Кондиционирование воздуха на предприятиях мясной и молочной промышленности. - М.: Пищевая промышленность, 1975. – 256 с.
3 Стефанов Е.В. Вентиляция и кондиционирование воздуха. – СПб.: Издательство «АВОК Северо-запад», 2005. – 399 с.
Модуль 3. Процессы обработки воздуха в системах кондиционирования.
Лекция 13, 14, 15. Процессы обработки воздуха в системах кондиционирования
3 часа; 13, 14, 15 недели
Вопросы
1 Процессы обработки воздуха при технологическом кондиционировании.
2 Процессы обработки воздуха при комфортно-технологическом кондиционировании.
3 Процессы обработки воздуха при комфортном кондиционировании.
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 39 из 54
При технологическом кондиционировании обработка воздуха в основном
состоит из нагревания и нагревания с увлажнением или с осушением, охлаждения и охлаждения с увлажнением или с осушением. Последовательность процессов тепловлажностной обработки воздуха зависит от характера основного
технологического процесса, осуществляемого в кондиционируемом объекте, от
величины тепловлажностного отношения изменения состояния воздуха в нем,
от заданных параметров внутреннего воздуха и наружных климатических условий.
Основным назначением систем технологического кондиционирования является поддержание в кондиционируемых объектах требуемых по основной
технологии параметров воздушной среды.
При расчете процесса кондиционирования условно принимают, что парциальное давление водяного пара у поверхности мясных полутуш равно парциальному давлению насыщения при температуре, соответствующей температуре
поверхности продукта. Поэтому при изображении на I-d -диаграмме процессов
обработки воздуха значение температуры поверхности продукта соответствует
точкам, расположенным на линии φ = 100 %.
На первой стадии неустановившегося процесса размораживания полутуш, когда
температура их поверхности изменяется от tПР= — 18 до +18 °С, происходит
конденсация влаги из воздуха. Обработка воздуха заключается в его нагревании
и увлажнении.
На этой стадии система кондиционирования потребляет максимальное
количество тепла и влаги.
Во второй стадии неустановившегося процесса размораживания, когда
температура поверхности мяса становится выше температуры точки росы, но
еще не достигает своего предельного значения, влага испаряется с поверхности
полутуш. Как только температура поверхности продукта станет равной tB, система кондиционирования начинает работать в установившемся режиме. При
этом расход энергии минимален, и энергия тратится только на поддержание заданных параметров воздуха в камере размораживания.
Процесс обработки-воздуха в системе, оборудованной камерой орошения
заключается в нагревании, изоэнтальпическом увлажнении его части и
смешивании увлажненного воздуха с неувлажненным. Процесс нагревания
изображают линией В - К, увлажнения - линией К - О (точка О на линии φ = 95
% характеризует параметры воздуха, выходящего из камеры орошения). Прямая
К - О одновременно представляет собой линию процесса смешивания воздуха
состояния К (точка К характеризует параметры воздуха, выходящего из
калорифера) с воздухом состояния О. Параметры точки смеси соответствуют
параметрам точки П, характеризующей состояние приточного воздуха. Процесс
изменения состояния приточного воздуха в камере размораживания протекает
по линии П - В.
Принципиальная схема системы кондиционирования, оборудованной
камерой орошения, приведена на рисунке 1, а. Воздух из камеры
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 40 из 54
размораживания забирают вентилятором кондиционера, нагревают в
калорифере, а затем подают в камеру орошения, обводной канал и
смесительную камеру. В смесительной камере увлажненный воздух смешивают
с неувлажненным. Полученную смесь заданных параметров подают в камеру
размораживания.
1 - калорифер с неорошаемой поверхностью; 2 - клапан сдвоенный секционный; 3 - камера
распределительная, 4 - обводной канал; 5 - камера орошения; 6 - смесительная камера;
7 - вентилятор; 8 - насос; 9 - паровой увлажнитель;
10 - калорифер с орошаемой поверхностью.
Рисунок 1. Принципиальные схемы систем кондиционирования, применяемых
при размораживании продуктов и оборудованных камерой орошения (а),
паровым увлажнителем (б) и калорифером с орошаемой поверхностью (в)
При комфортно-технологическом кондиционировании применяют системы с частичной рециркуляцией воздуха. Количественное соотношение наружного и внутреннего воздуха в таких системах может быть постоянным или переменным. Системы, в которых в течение всего года используют постоянное количественное соотношение наружного и внутреннего воздуха, называют системами с постоянной рециркуляцией воздуха; системы с переменным количественным соотношением - системами с переменной рециркуляцией воздуха.
Системы кондиционирования с постоянной и переменной рециркуляцией воздуха применяют при кондиционировании основных цехов мясоперерабатывающих и молочных заводов. В качестве воздухообрабатывающих аппаратов в
таких системах используют в основном центральные секционные кондиционеры.
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 41 из 54
Рисунок 1. Система комфортно-технологического кондиционирования
с постоянной рециркуляцией и обработкой воздуха в камере орошения,
обслуживающая одно помещение
В системе кондиционирования, характеризующейся постоянным соотношением наружного и внутреннего воздуха в течение всего года, процессы
увлажнения воздуха в камерах орошения могут происходить при постоянной
энтальпии (изоэнтальпическое увлажнение) и переменной энтальпии. Причем
изменение энтальпии может быть как положительное, так и отрицательное
(увлажнение с нагреванием или охлаждением воздуха). Характер процесса зависит в основном от наружных климатических условий и параметров внутреннего воздуха, а также от количества наружного воздуха.
Рисунок 2. Система комфортно-технологического кондиционирования
с постоянной рециркуляцией и обработкой воздуха в камере орошения,
обслуживающая три помещения
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 42 из 54
Системы комфортно-технологического кондиционирования предусматривают влажностную обработку смеси наружного и внутреннего воздуха в камере
орошения. Такие системы применяют для обслуживания кондиционируемых
помещений, в которых наружный воздух необходимо подавать в количестве 10
% (и более) от производительности кондиционера.
Рисунок 3. Система комфортно-технологического кондиционирования
с постоянной рециркуляцией воздуха и обработкой его
в поверхностном воздухоохладителе
При комфортном кондиционировании основных производственных помещений предприятий мясной и молочной промышленности распространены
также системы кондиционирования, которые используют только наружный
воздух.
Построение на I-d -диаграмме процесса обработки воздуха и принципиальная схема прямоточной системы комфортного кондиционирования с увлажнением его в теплый период приведены на рисунке 4.
На рисунке 1, а изображен процесс обработки, построенный для расчетных параметров наружного воздуха, соответствующих теплому периоду года и
характеризующихся энтальпией IНт < IB (IB - энтальпия внутреннего воздуха).
При таких расчетных параметрах наружный воздух (состояние IНт) частично
обрабатывают в камере орошения, где в результате контакта с водой он принимает состояние, близкое к состоянию насыщения. При этом температура воздуха понижается. Конечная влажность воздуха φ =95 %.
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 43 из 54
а, б - построение процесса обработки воздуха в теплый и холодный периоды;
в - принципиальная схема системы; 1 - клапан наружного воздуха; 2 - фильтр;
3 - воздухонагреватель первого подогрева; 4 - обводной клапан; 5 - камера орошения;
6 - смесительная камера; 7 - вентилятор.
Рисунок 4. Прямоточная система комфортного кондиционирования
с увлажнением воздуха в теплый период года
Другая часть наружного воздуха через обводной канал поступает в смесительную камеру и смешивается с увлажненным воздухом. Затем смесь с заданными параметрами приточного воздуха (точка Ст характеризует одновременно
параметры смеси и приточного воздуха) подают в кондиционируемое помещение.
В холодный период года воздух нагревают в воздухонагревателе первого
подогрева (линия Нх - К на рисунке 4, б) и подают в помещение, т. е. в этот период система кондиционирования работает как система вентиляции.
В таких системах применяют центральные секционные кондиционеры.
Основное оборудование кондиционеров состоит из клапана наружного воздуха,
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 44 из 54
фильтра, воздухонагревателя первого подогрева, обводного клапана, камеры
орошения, смесительной камеры и вентилятора.
Воздухонагреватель включен в работу в холодный период, а обводной
клапан и камера орошения - только в теплое время года.
Построение на I-d - диаграмме процесса обработки воздуха и принципиальная схема прямоточной системы комфортного кондиционирования с охлаждением и осушением воздуха в теплый период года приведены на рисунке 5.
Процесс кондиционирования в теплый период состоит из охлаждения и
осушения наружного воздуха в камере орошения (линия НТ - ОТ на рисунке 5, а)
и нагревания в воздухонагревателе (линия От - Пх на рисунке 5, а); в холодный
период - из нагревания наружного воздуха в воздухонагревателе первого подогрева (линия НХ - К на рисунке 5, б), изоэнтальпического увлажнения его в камере орошения (линия К – ОХ на рисунке 5, б) и нагревания в воздухонагревателе второго подогрева до состояния приточного воздуха (линия ОХ -ПХ на рисунке 5, б).
а, б - построение процесса обработки воздуха в теплый и холодный периоды года.
Рисунок 5. Прямоточная система комфортного кондиционирования с охлаждением и осушением воздуха в теплый период года
Кондиционер состоит из клапана наружного воздуха, фильтра, воздухонагревателя первого подогрева, камеры орошения, воздухонагревателя второго
подогрева, вентилятора, камер обслуживания и секции переходной к вентилятору. В холодный период включены оба воздухонагревателя и камера орошения.
При этом камера работает в режиме изоэнтальпического увлажнения воздуха поддонной водой. В теплый период воздухонагреватель первого подогрева
отключен, а камера орошения работает в режиме охлаждения и осушения воздуха. В это время к камере орошения подводят холодную воду от системы холодоснабжения кондиционеров.
Основные понятия, которые необходимо знать после изучения материала данной лекции:
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 45 из 54
Технологическое кондиционирование, комфортно-технологическое кондиционирование, комфортное кондиционирование.
Вопросы для самоконтроля
1 Постройте процесс обработки воздуха при размораживании мяса с
увлажнением водой в i-d диаграмме.
2 Постройте процесс обработки воздуха при размораживании мяса с
увлажнением паром в i-d диаграмме.
3 Постройте процесс обработки воздуха при размораживании мяса с
увлажнением в калорифере с орошаемой поверхностью в i-d диаграмме.
4 Постройте процесс обработки воздуха при варке колбас в i-d диаграмме.
5 Постройте процесс обработки воздуха при охлаждении колбас в i-d
диаграмме.
6 Постройте процесс обработки воздуха при сушке полукопченых колбас
в i-d диаграмме.
7 Постройте процесс обработки воздуха при сушке сырокопченых колбас
в i-d диаграмме.
8 Постройте процесс обработки воздуха при созревании сыра в i-d
диаграмме.
9 Постройте
процесс
обработки
воздуха
при
комфортнотехнологическом кондиционировании с постоянной рециркуляцией и камерой
орошения в i-d диаграмме.
10 Постройте
процесс
обработки
воздуха
при
комфортнотехнологическом кондиционировании с постоянной рециркуляцией и воздухоохладителем в i-d диаграмме.
11 Постройте
процесс
обработки
воздуха
при
комфортнотехнологическом кондиционировании с переменной рециркуляцией в i-d
диаграмме.
12 Постройте процесс обработки воздуха при прямоточной системе комфортного кондиционирования с охлаждением и осушением в i-d диаграмме.
13 Постройте процесс обработки воздуха при прямоточной системе комфортного кондиционирования с увлажнением в i-d диаграмме.
Рекомендуемые источники
1 Бражников А.М., Малова Н.Д. Кондиционирование воздуха на предприятиях мясной и молочной промышленности. - М.: Пищевая промышленность, 1975. – 256 с.
2 Стефанов Е.В. Вентиляция и кондиционирование воздуха. – СПб.: Издательство «АВОК Северо-запад», 2005. – 399 с.
3 Ананьев В.А., Седых И.В. Холодильное оборудование для современных
центральных кондиционеров. Расчеты и методы подбора. – М.: Евроклимат,
2001. – 96 с.
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 46 из 54
4 Явнель Б.К. Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха. – М.: Пищевая промышленность,
1989. – 215 с.
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 47 из 54
3 ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
Практические занятия – одна из форм учебного занятия, направленная на
развитие самостоятельности студентов и приобретение умений и навыков.
Практические занятия должны способствовать углубленному изучению
наиболее сложных вопросов дисциплины и служат основной формой подведения итогов самостоятельной работы студентов. Именно на этих занятиях студенты учатся грамотно излагать проблемы и свободно высказывать свои мысли
и суждения, рассматривают ситуации, способствующие развитию профессиональной компетентности. Всё это помогает приобрести навыки и умения, необходимые современному специалисту.
Модуль 1. Теоретические основы вентиляции.
Практическое занятие 1. Аналитические расчеты параметров воздуха
Цель занятия. Усвоить понятия: параметры состояния; универсальная газовая постоянная; газовая постоянная. Усвоить в каких единицах измеряются
рассматриваемые величины.
Методические рекомендации. Студент должен внимательно разобрать и
уяснить такие понятия как параметры состояния; универсальная газовая постоянная; газовая постоянная. Усвоить в каких единицах измеряются рассматриваемые величины.
Контрольные вопросы
1 Что называется параметрами состояния?
2 В каких единицах измеряются в системе СИ основные параметры состояния?
3 Как выглядит уравнение Клапейрона-Менделеева для атмосферного
воздуха?
4 По каким шкалам измеряется температура?
5 Как осуществляется пересчет температуры из С в F?
6 В каких единицах измеряется давление?
7 Как рассчитывается абсолютная, относительная влажность и влагосодержание?
8 Как рассчитывается плотность, удельный объем, удельная теплоемкость
и энтальпия?
Рекомендуемые источники
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 48 из 54
1 Бражников А.М., Малова Н.Д. Примеры расчетов систем кондиционирование воздуха на предприятиях мясной и молочной промышленности. - М.:
Пищевая промышленность, 1980. – 280 с.
Модуль 1. Теоретические основы вентиляции.
Практическое занятие 2. Расчеты параметров воздуха с помощью
диаграммы
Цель занятия. Научится строить процессы и определять основные параметры воздуха в i-d диаграмме.
Методические рекомендации. При изучении темы студент должен обратить внимание на особенности изображения процессов обработки воздуха в i-d
диаграмме.
Контрольные вопросы
1 Для чего используются расчетные параметры наружного воздуха
группы А?
2 Для чего используются расчетные параметры наружного воздуха
группы Б?
3 Для чего используются расчетные параметры наружного воздуха
группы В?
4 Что называется микроклиматом?
5 Как определяют основные параметры микроклимата?
6 От чего зависят расчетные параметры внутреннего воздуха?
7 Как изображаются процессы в i-d диаграмме?
Рекомендуемые источники
1 Бражников А.М., Малова Н.Д. Примеры расчетов систем кондиционирование воздуха на предприятиях мясной и молочной промышленности. - М.:
Пищевая промышленность, 1980. – 280 с.
Модуль 1. Теоретические основы вентиляции
Практическое занятие 3. Расчеты составляющих теплового и влажностного балансов
Цель занятия. Научиться рассчитывать тепло- и влагопритоки в кондиционируемые помещения.
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 49 из 54
Методические рекомендации
При изучении темы студент должен уяснить, особенности возникновения
теплопритоков и влагопритоков в летний и зимний периоды.
Контрольные вопросы
1 Чему равен баланс тепла и влаги кондиционируемого помещения?
2 Как определяется поступление тепла через ограждение в теплый и холодный период?
3 Как определяется поступление влаги через ограждение в теплый и холодный период?
4 Как определяется поступление тепла и влаги от обрабатываемого продукта?
5 Как определяется поступление тепла и влаги от оборудования?
6 Как определяется поступление тепла и влаги от людей?
7 Как определяется поступление тепла от электроприборов?
Рекомендуемые источники
1 Бражников А.М., Малова Н.Д. Примеры расчетов систем кондиционирование воздуха на предприятиях мясной и молочной промышленности. - М.:
Пищевая промышленность, 1980. – 280 с.
2 Явнель Б.К. Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха. – М.: Пищевая промышленность,
1989. – 215 с.
Модуль 1. Теоретические основы вентиляции.
Практическое занятие 4. Расчет тепловлажностных коэффициентов,
производительности системы и количества наружного воздуха
Цель занятия. Научиться рассчитывать производительность системы
кондиционирования воздуха по наружному воздуху.
Методические рекомендации. При изучении темы студент должен обратить внимание на те допущения, которые положены в основу определения полезной производительности.
Контрольные вопросы
1 Чем отличается полезная производительность от полной?
2 Как определяется полная производительность?
3 Как определяется полезная производительность по избыткам тепла?
4 Как определяется полезная производительность по избыткам влаги?
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 50 из 54
5 Как определяется полезная производительность по избыткам тепла и
влаги?
6 Как определяется количество наружного воздуха подаваемого в помещение?
Рекомендуемые источники
1 Бражников А.М., Малова Н.Д. Примеры расчетов систем кондиционирование воздуха на предприятиях мясной и молочной промышленности. - М.:
Пищевая промышленность, 1980. – 280 с.
Модуль 2. Конструктивные решения систем кондиционирования
Практическое занятие 5. Расчет и подбор устройств для очистки воздуха от пыли
Цель занятия. Усвоить методику расчета и подбора фильтров.
Методические рекомендации. При изучении темы надо обратить внимание на конструктивные особенности фильтров и зависимость справочных данных от типа последних.
Контрольные вопросы
1 Какие размеры частиц пыли улавливаются при грубой очистке?
2 Какие размеры частиц пыли улавливаются при средней очистке?
3 Какие размеры частиц пыли улавливаются при тонкой очистке?
4 В чем заключается принцип работы сухих пористых фильтров?
5 В чем заключается принцип работы электрофильтров?
6 В чем заключается принцип работы масляных фильтров?
7 В чем заключается принцип работы циклонов?
8 Основные показатели работы фильтров.
Рекомендуемые источники
1 Бражников А.М., Малова Н.Д. Примеры расчетов систем кондиционирование воздуха на предприятиях мясной и молочной промышленности. - М.:
Пищевая промышленность, 1980. – 280 с.
Модуль 2. Конструктивные решения систем кондиционирования
Практическое занятие 6. Расчет и подбор камер орошения и паровых
увлажнителей
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 51 из 54
Цель занятия. Усвоить методику расчета камер орошения и паровых
увлажнителей.
Методические рекомендации. При изучении этой темы надо понять особенности расчета и подбора орошающих устройств, форсунок и паровых
увлажнителей.
Контрольные вопросы
1 Для чего предназначены камеры орошения?
2 Какие типы форсунок используются?
3 Чему равно уравнение теплового баланса для камеры орошения?
4 Как определяется коэффициент эффективности теплообмена для политропических камер орошения?
5 Как определяется коэффициент эффективности теплообмена для изоэнтальпических камер орошения?
6 Как определяется универсальный коэффициент эффективности теплообмена для камер орошения?
7 Как определяется коэффициент орошения?
8 Какие направления процессов взаимодействия воздуха и воды возможны в камере орошения?
Рекомендуемые источники
1 Бражников А.М., Малова Н.Д. Примеры расчетов систем кондиционирование воздуха на предприятиях мясной и молочной промышленности. - М.:
Пищевая промышленность, 1980. – 280 с.
Модуль 2. Конструктивные решения систем кондиционирования
Практическое занятие 7. Расчет и подбор воздухоохладителей
Цель занятия. Усвоить методику расчета и подбора поверхностных воздухоохладителей.
Методические рекомендации. Прежде всего, надо уяснить, что основной
задачей расчета воздухоохладителей является определение теплопередающей
поверхности.
Контрольные вопросы
1 Какой тип оребрения воздухоохладителей используется в установках
кондиционирования?
2 От чего зависит шаг оребрения?
3 Постройте процесс сухого охлаждения в i-d диаграмме.
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 52 из 54
4 Постройте процесс охлаждения и одновременного осушения в i-d
диаграмме.
5 Как определяется площадь теплообмена при сухом охлаждении?
6 Как определяется площадь теплообмена при охлаждении и одновременном осушении?
7 Как определяется коэффициент влаговыпадения?
8 Для чего используют орошаемые воздухоохладители?
Рекомендуемые источники
1 Бражников А.М., Малова Н.Д. Примеры расчетов систем кондиционирование воздуха на предприятиях мясной и молочной промышленности. - М.:
Пищевая промышленность, 1980. – 280 с.
Модуль 2. Конструктивные решения систем кондиционирования
Практическое занятие 8. Расчет систем воздухораспределения
Цель занятия. Усвоить методику расчета систем воздухораспределения.
Методические рекомендации. Прежде всего, надо уяснить особенности
распределения воздуха при канальной и бесканальной подачах.
Контрольные вопросы
1 Как определяется расход воздуха для конических сопел?
2 Как определяется расход воздуха для плоских сопел?
3 Чему равна скорость движения приточного воздуха?
4 Как определяется средняя скорость движения воздуха для круглых
сопел?
5 Как определяется средняя скорость движения воздуха для плоских
сопел?
6 Как определяется площадь поперечного сечения воздуховода?
7 Как определяется диаметр воздуховода круглого сечения?
8 Как определяется сопротивление движению воздуха в воздуховодах?
9 Как определяется полное избыточное давление вентилятора?
10 Как определяется мощность, потребляемая вентилятором?
11 Какие устройства используются для регулирования количества воздуха?
Рекомендуемые источники
1 Бражников А.М., Малова Н.Д. Примеры расчетов систем кондиционирование воздуха на предприятиях мясной и молочной промышленности. - М.:
Пищевая промышленность, 1980. – 280 с.
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 53 из 54
Модуль 3. Процессы обработки воздуха в системах кондиционирования
Практическое занятие 9. Расчет и определение основных показателей
систем технологического и комфортного кондиционирования
Цель занятия. Усвоить методику расчета основных показателей систем
кондиционирования.
Методические рекомендации. При изучении этой темы требуется уяснить, как изображаются процессы обработки воздуха в i-d диаграмме.
Контрольные вопросы
1 Для чего предназначены системы кондиционирования воздуха?
2 Сформулируйте основной недостаток центральных систем кондиционирования.
3 Из каких элементов состоят секционные кондиционеры?
4 В чем особенность блочно- секционных кондиционеров?
5 В чем особенность агрегатных кондиционеров?
Рекомендуемые источники
1 Бражников А.М., Малова Н.Д. Примеры расчетов систем кондиционирование воздуха на предприятиях мясной и молочной промышленности. - М.:
Пищевая промышленность, 1980. – 280 с.
УМКД 042-18-6.1.40/03-2013
Редакция №1 от «__» ___________ 2013 г.
Страница 54 из 54
4 САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА ОБУЧАЮЩЕГОСЯ
При кредитной системе обучения предъявляются высокие требования к
повышению качества организации самостоятельной работы обучающегося, которая включает выполнение различных домашних заданий.
Самостоятельная работа обучающегося под руководством преподавателя
– одна из форм учебной работы при кредитной системе обучения, которая проводится в виде аудиторного занятия в диалоговом режиме, а также в виде консультаций во внеаудиторное время.
Перечень тем для самостоятельной работы обучающихся
1 Требования по кондиционированию жилых, общественных и административно-бытовых зданий. Реферат. СРО 1.
2 Особенности кондиционирования жилых, общественных и административно-бытовых зданий. Реферат. СРО 2.
3 Системы распределения воздуха при комфортном кондиционировании.
Реферат. СРС 3.
4 Защита от шума в системах кондиционирования воздуха. Реферат. СРС
4.
5 Рубежный контроль 1.
6 Рубежный контроль 2 (итоговый).