РАСЧЕТ ВОЗДУХООБМЕНОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПРИТОЧНОГО ВОЗДУХА

5.1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

При создании микроклимата используется качественный способ регулирования параметров воздуха в рабочей зоне. Наибольший не баланс по теплоте в рассматриваемой работе имеется в тёплый период года, в рабочее время. С него и необходимо начать расчёт, чтобы получить максимальное значение подачи воздуха (воздухообмена L) и согласовать его с нормативными требованиями. Полученное значение воздухообмена далее принимается как данное для всех остальных расчётных периодов. Необходимые для расчёта параметры воздуха определяются по h-d диаграмме.

Плотность воздуха в рабочем диапазоне температур меняется незначительно, поэтому ее можно принять постоянной ρ = 1,2 кг/м³.

5.2. РАСЧЁТ ВОЗДУХООБМЕНА В ТЁПЛЫЙ ПЕРИОД ГОДА В РАБОЧЕЕ ВРЕМЯ

Вначале рассмотрим схему воздухообмена «снизу-вниз», так как подача воздуха в рабочую зону является оптимальным решением для обслуживающего персонала.

Угловой коэффициент процесса:

(5.1)

Значение ε очень велико, поэтому примем ε = +∞. То есть в h-d диаграмме процесс поглощения вредностей пойдёт вертикально вверх.

Точка В^т – расчетные параметры воздуха в рабочей зоне в теплый период года:

= 25 ºС; = 65%; = 57,5 кДж/кг_с.в.; = 12,8 г/кг_с.в.;

Необходимо провести оценку воздухообмена при подаче воздуха в рабочую зону (как это было принято предварительно в пункте 4). Для этого случая по [1], приложение 7 допустимая разность температур Δt_доп = 2 ºC. Значит параметры точки О^т следующие:

= 23 ºС; = 73%; = 54,5 кДж/кг_с.в.; = 12,8 г/кг_с.в.;

Воздухообмен при таких параметрах приточного воздуха определяется по формуле:

м³/с. (5.2)

Тогда кратность воздухообмена в помещении:

n , 81> 28. (5.3)

Придётся увеличивать разницу , это в конечном итоге приведёт к понижению температуры подаваемого воздуха, что в свою очередь невозможно без выноса воздухораспределителей за пределы рабочей зоны, то есть вверх. Схемы воздухообмена – «сверху – вниз» изображена на рисунке 5.1.

1 – станки; 2 – источники искусственного света (лампы); 3 – воздухораспределители; 4 – воздухосборники; 5 – технический этаж; 6 – подвесной потолок (высота 4,2 м); 7 – рабочая зона (высота 2 м); 8 – технический этаж или околопотолочное пространство нижнего этажа.

Рисунок 5.1 – Схема воздухообмена

Будет экономично, технически грамотно и визуально комфортно, если воздухораспределители вмонтировать в подвесной потолок. Такая высота расположения является одновременно и самой большой для нашего цеха, то есть мы можем получить максимальную разность .

Для распределения воздуха в цехах по [12] выбираем плафоны, регулируемые многодиффузорные типа 5.904-39 ПРМ_П1 с прямоугольным воздухоотводом.

Масса – 1,6 кг;

Размеры канала (b₀×l₀) – 0,25×0,25 м;

Площадь канала (A₀) – 0,06 м²;

Диапазон расходов – 430 - 18000 м³/ч;

Cкорость (v₀) – 2 - 20 м/с.

Уточняем допустимую разность температур по формуле Абрамовича:

, (5.4)

где – допустимая разность температур воздуха поступившего в рабочую зону и воздуха рабочей зоны, = 2 ºС;

n – коэффициент затухания температуры, принимаем по [11], n = 1,35;

А₀ – площадь канала, А₀ = 0,06 м²;

х – расстояние от выходного сечения воздухораспределителя до рабочей зоны. Определяется как разница между высотой помещения и высотой рабочей зоны: х = H_п. – H_р.з. = 4,2 – 2 = 2,2 м;

k_с – коэффициент стеснения, k_с = 1;

k_в – коэффициент взаимодействия, k_в = 1;

k_н – коэффициент неизотермичности, k_н = 1.

13,3 ºС.

Технологически возможно снизить влажность воздуха до значений лежащих в следующем диапазоне = 90…97%, примем = 95%. Тогда параметры точки О^т' (вынос воздухораспределителей вверх):

= 18,6 ºС; = 95%; = 51 кДж/кг_с.в.; = 12,8 г/кг_с.в.;

Воздухообмен при таких параметрах приточного воздуха:

58,19 м³/с.

Тогда кратность воздухообмена в помещении:

n 35,91 > 28 ч^-1.

Так как кратность воздухообмена больше допустимых значений, в проектируемом цехе необходимо применять доувлажнение. Примем кратность воздухообмена равной 28 ч^-1. Тогда воздухообмен будет равен:

м³/с.

Следовательно:

кДж/кг.

Параметры точки О_доувл определяем по h-d диаграмме:

t_o^доувл = 18,5°С; d_o^доувл = 12 г/кг_с.в.; h_o^доувл = 49,2 кДж/кг; j_о^доувл = 85%.

Определим разность влагосодержаний точек В^т и О^доувл:

г/кг_{с. в.} (5.5)

Изменение влагосодержания находится в пределах допустимых значений для поддержания надежности работы системы доувлажнения.

Сравнивая воздухообмен по пыли с воздухообменом по теплоте:

< .

За расчетный воздухообмен принимаем больший м³/с.

Рассмотрим выбранные воздухораспределители. Для этого необходимо сделать следующее:

1. проверить на соответствие норме скорость воздуха в струе;

2. выбрать количество плафонов;

3. определится с расположением плафонов в помещении.

Согласно [1] максимальная скорость рассчитывается по следующей формуле:

, (5.6)

где k – коэффициент перехода, принимаем по [1], приложение 6: k = 1,8;

– нормируемая скорость воздуха. Минимальная скорость требуется в холодный период времени ≤ 0,3 м/с, примем = 0,3 м/с;

0,54 м/с – то есть на входе в рабочую зону скорость струи не должна превышать 0,54 м/с. Скорость, которую может иметь поток воздуха на выходе из плафона, определяется по формуле Абрамовича:

, (5.7)

где А₀ – площадь канала, А₀ = 0,06 м²;

m – коэффициент затухания скорости струи, принимаем по [12], m = 1,3

х – расстояние от выходного сечения воздухораспределителя до рабочей зоны, х = 2,2 м;

k_с – коэффициент стеснения, k_с = 1;

k_в – коэффициент взаимодействия, k_в = 1;

k_н – коэффициент неизотермичности, k_н = 1.

3,73 м/с;

Определим коэффициенты m и n интерполяцией:

Расход через один плафон определяется по уравнению неразрывности:

L_пл. = ·А₀ = 3,73·0,06 = 0,224 м³/с = 805,7 м³/ч. (5.8)

805,7 м³/ч входит в рабочий диапазон расходов плафона. Тогда количество плафонов:

N = 196 штук. (5.9)

Оптимальное расстояние между плафонами определим по формуле:

0,94 м; (5.10)

Принятые воздухораспределители нам подходят. Примерную схему расположения плафонов и подающих трубопроводов с кондиционерами приведём на рисунке 7.8 (пункт 7), а сам плафон на рисунке 5.2.

Рисунок 5.2 – Плафон регулируемый многодиффузорный

Параметры наружного и внутреннего воздуха в тёплый период года таковы, что применять рециркуляцию будет нецелесообразно, так как это приведет к увеличению затрат холода

5.3. РАСЧЁТ ВОЗДУХООБМЕНА В ТЁПЛЫЙ ПЕРИОД ГОДА В НЕРАБОЧЕЕ ВРЕМЯ

Баланс по вредностям равен нулю, значит – нет необходимости использовать СКВ.

5.4. РАСЧЁТ ВОЗДУХООБМЕНА В ХОЛОДНЫЙ ПЕРИОД ГОДА В РАБОЧЕЕ ВРЕМЯ

Поскольку используем качественный способ регулирования микроклимата, то полученный в подпункте 5.1 максимальный требуемый воздухообмен = , уточняем параметры приточного воздуха при угловом коэффициенте процесса:

1252591 – как и в тёплый период примем ε = +∞.

Точка В^х – расчетные параметры воздуха в рабочей зоне в холодный период года:

= 22 ºС; = 55%; = 45,2 кДж/кг_с.в.; = 9,2 г/кг_с.в.;

Принимаем в холодный период года доувлажнение, равное доувлажнению в теплом периоде года: г/кг_с.в. Тогда влагосодержание точки приточного воздуха:

г/кг_с.в

37,48 кДж/кг_с.в.

На пересечении адиабаты и находим точку О^х.

Сводка параметров О^х:

= 16,2 ºС; = 74%; = 37,48 кДж/кг_с.в.; = 8,4 г/кг_с.в.;

Параметры точки наружного воздуха H^х:

= -36 ºС; = 30 %; = -35,5 кДж/кг_с.в.; = 0,2 г/кг_с.в.;

Для снижения затрат по теплоте в подогревателе первой ступени применяем рециркуляцию воздуха из рабочей зоны. Для этого соединяем в h-s диаграмме точки и . Точка на выходе из камеры орошения имеет , а влагосодержание у нее будет равно влагосодержанию т. О^Х: . Строим т. и проводим линию до пересечения с отрезком и ставим точку . Это точка смеси. Следовательно камера орошения в холодный период года будет ’’адиабатной’’, то есть затрат теплоты и холода не будет.

Найдем долю “свежего” воздуха

Имеем систему уравнений:

Решая эту систему методом подстановки, находим , .

Степень рециркуляции:

ч^-1< 28 ч^-1.

Минимальное количество наружного воздуха в общем воздухообмене определяется по формуле:

, (5.11)

где - минимальное количество наружного воздуха, приходящегося на одного человека. м³/ч; [13]

n – количество людей в помещении, n=10 чел.

60·10=600 м³/ч = 0,167 м³/с

Так как , то норма подачи наружного воздуха выполняется

Расчёт воздухообмена в данный период закончен.

5.5 РАСЧЁТ ВОЗДУХООБМЕНА В ХОЛОДНЫЙ ПЕРИОД ГОДА В НЕРАБОЧЕЕ ВРЕМЯ

Воздухообмен не меняется = = 45,38 м³/с. Угловой коэффициент процесса ассимиляции вредностей ε = -∞, поскольку влага в этот период не выделяется.

Расчётные параметры воздуха в помещении не меняем, В^х:

= 22 ºС; = 55%; = 45,2 кДж/кг_с.в.; = 9,2 г/кг_с.в.;

Находим энтальпию приточного воздуха :

45,74 кДж/кг_с.в..

Сводка параметров :

= 21,7 ºС; = 56%; = 45,74 кДж/кг_с.в.; = 9,2 г/кг_с.в.;

В целях экономии тепла применяем полную рециркуляцию. На этом расчёт воздухообмена завершён.

5.6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК ПО ВОЗДУХУ, ТЕПЛОТЕ И ХОЛОДУ

Нагрузки по воздуху:

Полные расходы воздуха в тёплый и холодный периоды совпадают: = = 163368 м³/ч;

Рециркуляция в холодный период года в нерабочее время: = 163368 м³/ч;

Рециркуляция в холодный период года в рабочее время: = 138672 м³/ч;

Нагрузки по холоду:

Камера орошения в тёплый период года:

190,6 кВт;

Нагрузки по теплоте:

Второй подогреватель в холодный период года в рабочее время:

243,96 кВт;

Второй подогреватель в холодный период года в нерабочее время. Затраты теплоты будут равны небалансу по теплоте в этот период:

29,4 кВт;