1. Расчетные параметры воздуха

1.1 Параметры наружного воздуха

В соответствии с п.5.10 СНиП 41.01-2003 [1] за расчетные параметры воздуха для холодного и теплого периодов года при проектировании систем кондиционирования воздуха следует принимать параметры Б по СНиП 23-01-99 [2].
За параметры Б в ХПГ принимается температура воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 и относительная влажность в 15 часов самого холодного месяца.
за параметры Б в ТПГ принимается температура воздуха обеспеченностью 0,98 и средняя месячная относительная влажность воздуха в 15 часов наиболее теплого месяца.
Расчетные параметры для города Дамбуки Амурской области сведены в таблицу 1.

Таблица 1.
Расчетные параметры наружного воздуха.
Период	Нормируемые	Принятые	
	tС	φ, %	tС	φ, %	J кДж/кг	Рб, МПа	
ТПГ	26,6	61	27	61	60,83	0,101325	
ХПГ	-43	59	-43	59	-32,93	0,101325	

1.2 Параметры внутреннего воздуха

Расчетные параметры внутреннего воздуха принимаются в зависимости от назначения помещения, категории работ и периода года, исходя из требований условий комфортности для людей, а также из условий техпроцесса. Для поточной линии цеха производства сахарных сортов печенья параметры внутреннего воздуха принимаются из таблицы 11.7 [7].
Параметры внутреннего воздуха - относительная влажность и температура, поддерживаемые круглогодично, и, поэтому, для ТПГ и ХПГ принимаются одинаковые параметры.
Расчетные для поточной линии цеха производства сахарных сортов печенья сведены в таблицу 2.

Таблица 2. «Параметры внутреннего воздуха».
Период года	Нормируемые	Принятые	v, м/с	
	tС	 %	tС	 %	I, кДж/кг		
ТПГ	18-25	60	21	60	44,53		
ХПГ	18-25	60	21	60	44,53		

2. Тепловлажностный баланс помещения

Тепловлажностный баланс состоит из: теплопоступлений и теплопотерь помещения, влагопоступлений и влагопотерь. Так же при составлении баланса определяем величины луча процесса ε.

2.1 Определение теплопотерь

Телопотери поточной линии включают в себя потери на вентиляцию, Вт:

В цехе имеется местная вентиляция производительностью для поточной линии Gвент = 3000 м3/ч. Теплопотери от местной вентиляции рассчитываются по формуле:

Тогда теплопотери поточной линии составят:

2.2 Определение теплопоступлений

Теплопоступления в поточной линии определяются следующим образом:

- теплопоступления от остывающей продукции
с - удельная теплоемкость печенья, по заданию 3,57 кДж/(кг·°С),
tн, tк - начальная и конечная температура продукции, по заданию tн=110°С, tк = 30°С;
М - масса продукции, кг.

 - скрытые теплопоступления с водяными парами.

r - скрытая теплота парообразования, кДж/кг

tn - темепратура поверхности испарения (температура пара), принимаемая по табл. 8 [8] равной tn = 58°C, при средней температуре продукции .
W - влагопоступления по заданию для поточной линии 0,25кг/ч·кг печенья, производительность поточной линии 75 кг/ч печенья -

Зная значения всех составляющих теплопоступлений в поточной линии, определим суммарные теплопоступления:

2.3 Определение влагопотерь

Влагопотери для поточной линии определяются как влагопотери через местную вентиляцию:

2.4 Определение влагопоступлений

Влагопоступления для поточной линии составляют только технологические влаговыделения:

W=Wтех, кг/ч

где Wтех - технологические влаговыделения, принимаем по заданию на поточной линии 0,25 кг/ч на 1 кг печенья, производительность одной поточной линии 75 кг/ч печенья, при этом в цехе установлено 2 поточные линии, отсюда

кг/ч.
Таким образом, влагопоступления на поточной линии составят:

кг/ч;

Влажностный баланс определим как разность влагопоступлений и влагопотерь в помещении для поточной линии:

2.5 Определение величины луча процесса

Теплоизбытки или теплонедостатки в помещении определяются по формуле:

При условии, если ΔQ>0, то в помещении определяются теплоизбытки, в противном случае, при ΔQ<0 - определяются теплонедостатки.

Определим явные теплоизбытки и теплонедостатки:

Величина луча процесса определяется следующим образом:

Результаты расчетов и вычислений сведены в таблицу 3.

Таблица 3. Тепловлажностынй баланс помещения.
Период года	Теплопотери, Вт	Теплопоступления, Вт	Влагопотери, кг/ч	Влагопоступления, кг/ч	
	Q
М.вент.	Всего	Q
тех.	Q
скр.	Всего	W
М.вент.	Всего	W
тех.	Всего	
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	
ТПГ	-16309,24	-16309,24	11900	24611,25	36511,25	-15,1	-15,1	37,5	37,5	
ХПГ	77503,91	77503,91	11900	24611,25	36511,25	18	18	37,5	37,5	

Продолжение таблицы 3
Период года	Балансовые составляющие	, кДж/
гр.	
	Qизб.,
Вт	Qнед.,
Вт	W, кг/ч	Qявн.,
Вт	W
М.вент.	
	11	12	13	14	15	
ТПГ	52820,49	-	52,6	28209,24	3,62	
ХПГ	-	-40922,66	19,5	-65603,91	-7,57	

3. Выбор и обоснование схемы обработки воздуха

В цехе производства сахарных сортов печения для теплого периода года принимаем схему обработки воздуха с первой рециркуляцией и вторым подогревом. В соответствии с санитарными нормами снаружи забирается воздух в количестве LН (согласно СНиП принимаем норму на одного человека 100 м3/ч – на 15 человек – 1500 м3/ч=1500∙1,2=1800кг/ч).Перед дождевым пространством к наружному воздуху подмешивается рециркуляционный воздух в количестве Lр1.После смешивания воздух в количестве L0 поступает в оросительную камеру,в которой он охлаждается и осушается, а затем подогревается в теплообменнике второго подогрева до заданной температуры выхода воздуха из кондиционера. При своем движении обработанный воздух повышает свою температуру на 1 0С –в результате он приобретает заданную температуру приточного воздуха, при которой он поступает в кондиционируемый цех.
Для зимнего периода года принимаем прямоточную схему обработки наружного воздуха.Наружный воздух количестве L0 поступает воздухонагреватель первого подогрева в котором его энтальпия будет соответствовать расчетной энтальпии адиабатического процесса увлажнения. Затем воздух поступает в камеру орошения, где происходит адиабатический процесс увлажнения, в результате которого воздух получает заданное влагосодержание при относительной влажности 

4. Построение процессов обработки воздуха на I-d диаграмме

4.1 Теплый период года

4.1.1 По параметра внутреннего воздуха (см. таблицу 2) на J-d диаграмме определяется положение точки В.

4.1.2 В точку В строим луч процесса =3620 Дж/г.

4.1.3 Задаемся расчетной разностью температур t=4C. Определяем температуру приточного воздуха

tП= tВ – t=21 – 4=17C

На пересечении tП=const и луча процесса получаем точку П. По J-d диаграмме определяем параметры приточного воздуха JП=30,3кДж/кг, d П=5,3г/кг.

4.1.4. Определяем расход воздуха на ассимиляцию теплоизбытков GQ и влагоизбытков GW:

В качестве расчетного расхода воздуха принимается наибольшее из 2-х значений LQ=15179ч
4.1.5 Через точку П проводим луч подогрева () до пересечения с кривой ( точка О).Параметры точки О соответствуют состоянию воздуха, покидающего дождевое пространство. Далее наносим точку Н, соответствующую состоянию наружного воздуха и точку , соответствующую состоянию рециркуляционного воздуха перед входом его в камеру смешивания кондиционера.Точки Н и  соединяем прямой линией, которая является линией смеси наружного и рециркуляционного воздуха.

4.1.6 Положение точки С, соответствующей состоянию смеси воздуха найдем по пропорции:

Определяем параметры точки С:tc=22,50C,J=48,5 кДж/м3

4.1.7 Расход рециркуляционного воздуха составит:

Lр1=L0-LН=15179-1800=13379 кг/ч

4.1.8. Определяем полную производительность кондиционера:
Lп=k  L0=1,1  15179=16697 кг/ч

где
k – коэффициент, учитывающий потери воздуха через неплотности в воздуховодах, при длине воздуховода от вентилятора до обслуживаемого помещения l50 м k=1,1;

Определяем объемный расход воздуха в тыс. м3/ч:
,тыс.м3/ч
 тыс.м3/ч

По величине LП подбираем марку кондиционера: КТЦЗ-20.

4.1.9 Охлаждающая мощность камеры будет равна:

4.1.10 Расход тепла в теплообменнике второго подогрева:

Количество влаги, выделившееся из воздуха в результате его обработки в камере орошения, кг/ч:

W=L(dН – dО)10-3=16697 (13,5-5,3 10-3=137 кг/ч.

Результаты построений процесса обработки воздуха в ТПГ заносим в таблицу 4.
Таблица 4.
Точка	tС	J кДж/кг	d г/кг	 %	
В	21	44,5	9,8	60	
Н	24,5	60,1	13,5	61	
П	17	31	5,3	45	
Z	8,8	26,7	5,2	100	
О	6	20	5,3	95	
C	22,5	47,5	10,4	61	
П’	21,5	30	5,3	49	

4.2 Холодный период года

4.2.1. По параметра внутреннего воздуха (см. таблицу 2) на J-d диаграмме определяется положение точки В

4.2.2 Определим ассимилирующую способность приточного воздуха по влаге:

г/кг.сух возд

4.2.3 Влагосодержание приточного воздуха равно:

4.2.4 Через точку В строим луч процесса  до пересечения с линией  - на пересечении cтроим точку П, соответствующую состоянию приточного воздуха
4.2.5 Через точку П проводим луч процесса нагревания воздуха воздухонагревателе второго подогрева до пересечения с кривой .На пересечении определяем точку О, характеризующую состояние воздуха,покидающего дождевое пространство
4.2.6 Наносим точку Н по параметрам наружного воздуха

4.2.7 Проведя через точку С луч процесса нагревания воздуха в воздухонагревателе первого подогрева до пересечения с адиабатой I0 ,получим точку К, характеризующую состояние воздуха перед дождевым пространством.
Рассчитываем отдельные процессы:

4.2.8 Расход тепла в теплообменнике первого подогрева:

4.2.9 Расход тепла в теплообменнике второго подогрева:

Количество влаги, выделившееся из воздуха в результате его обработки в камере орошения, кг/ч:
Количество испаряющейся влаги, кг/ч:

W=GП(dО – dн)10-3=16697(5,5 –0,35) 10-3=86кг/ч.

Результаты построений заносим в таблицу 5.

Таблица 5.
Точка	tС	J кДж/кг	d г/кг	 %	
В	21	44,5	9,2	60	
Н	-43	-32,93	0,35	59	
П	13,2	27,5	5,5	60	
Z	8,8	26,7	7	100	
О	6,5	20,5	5,5	95	
К	20	20,5	5,5	3	

5. Расчет элементов установки кондиционирования воздуха (УКВ)

5.1 Расчет камеры орошения

Определяются параметры предельного состояния воздуха.
В ТПГ энтальпия наружного воздуха больше энтальпии внутреннего воздуха, JН>JВ. Значит процесс обработки воздуха политропный. Тип задачи – обратная
Дано:
GП=16697г/ч – массовый расход воздуха, обрабатываемый в камере орошения;
tВ.Н.=22,5 0C – начальная температура обрабатываемого воздуха;
JВ.Н.=47,5 кДж/кг – начальная энтальпия обрабатываемого воздуха;
tЖН.=5С – начальная температура жидкости, поступающей в камеру
GЖ=34000 кг/ч - массовый расход жидкости в камере орошения
С - относительная разность температур
Необходимо определить:
 – коэффициент орошения;
tВ.К. – начальная температура обрабатываемого воздуха;

JВ.К. – конечная энтальпия обрабатываемого воздуха;
tЖК – конечная температура воды, поступающей в камеру орошения, С;
1)	Коэффициент орошения определяется:

2)	Коэффициент адиабатной эффективности ЕА определяется по графику
Принимаем типоразмер ОКФ-3 02.013.04 Исполнение 2

3)	Энтальпия насыщенного воздуха JВнас соответствует начальной температуре воды tж.н на J-d диаграмме
4)	Конечная удельная энтальпия воздуха определяется:

и  - корректирующие коэффициенты, равные соответственно 0,000716 и 0,00351 кг/кДж, - середина диапазона аппроксимации кривой насыщения  равна 54 кДж/кг

 кДж/кг

5)Конечная температура воздуха:

С

6)Конечная температура воды tЖ.К, поступающей в камеру орошения, определяется по формуле:

0С

7)Необходимое давление воды перед форсунками определяем по номограмме 15.32[3]. Получаем РW=150 кПа.
Задача решена.
Условия работы схемы в ТПГ выполняются.

5.2.1 Холодный период года первая ступень
1)	Расход тепла определяется из расчета процессов (п. 5.2.): QIХПГ=247262 Вт

2)	Требуемое живое сечение по воздуху:

 м2

3)	Согласно требуемому живому сечению подбирается воздухонагреватель ВН2-3 количество рядов – 2 fЖ.С=2,07м2; S=74,6 м2; f’Ж.С по воде=246010-6 м2.
4)	Принимаем обвязку воздухонагревателя:
Параллельно по воздуху – коэффициент m=1;
Параллельно по воде – коэффициент n=1.
5)	Действительная массовая скорость:

6)	Массовый расход воды:

7)	Объемный расход теплоносителя:

8)	
Скорость движения воды в воздухнагревателе:

=VW/(3600fТР10-6)=6,08/(3600246010-6)=0,69м/с
>0,15 м/с.

9)	Воздухонагреватель 2– рядный, коэффициент теплопередачи определяется по формуле:

k=28,03()0,4430,129=25,486,080,185∙0,690,127=33,8

10)	Требуемая поверхность нагрева:

где

t=ТСР – tСР, С
ТСР =(Т1+Т2)/2=(105+70)/2=87,5С;
tСР=(tн+tк)/2=(-43+20)/2=-11,5С;
t=87,5-11,5=76

таким образом: FTP=247262/(33,8*76)=96,3
FP=74,6, м2 – площадь поверхности нагрева одного воздухонагревателя[3].
Определяется расчетное число воздухонагревателей по ходу воздуха:

Принимаем к установке 2воздухонагревателz
Определяем действительную площадь нагрева воздухонагревателя:

 м2

Определяем в процентах запас поверхности нагрева воздухонагревательной установки:

Так как процент запаса больше 15 процентов принимаем 2воздухонагревателя с обводным каналом ВНО 02.11114.

5.2.2 Холодный период года вторая ступень
11)	Расход тепла определяется из расчета процессов (п. 5.1.): QIIХПГ=32466 Вт
12)	Требуемое живое сечение по воздуху:

13)	Согласно требуемому живому сечению подбирается воздухонагреватель ВН2-3 количество рядов – 1: fЖ.С=2,07м2; S=37,3 м2; f’Ж.С по воде=123010-6 м2.
14)	Принимаем обвязку воздухонагревателя:
Параллельно по воздуху – коэффициент m=1;
Параллельно по воде – коэффициент n=1.
15)	Действительная массовая скорость:

16)	Массовый расход воды:

17)	Объемный расход теплоносителя:

18)	Скорость движения воды в воздухнагревателе:

=VW/(3600fТР10-6)=0,931/(3600123010-6)=0,21 м/с
>0,15 м/с.

19)	Воздухонагреватель 1 – рядный, коэффициент теплопередачи определяется по формуле:

k=28,03()0,4430,129=28,034,40,4430,210,129=44,2

20)	Требуемая поверхность нагрева:

где
t=ТСР – tСР, С
ТСР =(Т1+Т2)/2=(70+40)/2=55С;
tСР=(tн+tк)/2=(6+13,5)/2=9,75С;
t=55-9,75)=45,25
таким образом: FTP=32466/(44,245,25)=16,23

FP=37,3м2 – площадь поверхности нагрева одного воздухонагревателя[3].
Определяется расчетное число воздухонагревателей по ходу воздуха:

Принимаем к установке 1 теплообменник.
Определяем действительную площадь нагрева воздухонагревателя:

 м2

Определяем в процентах запас поверхности нагрева воздухонагревательной установки:

Так как процент запаса больше 15 процентов принимаем воздухонагреватель с обводным каналом ВНО 02.11114.

5.2.3 Теплый период года вторая ступень
1)	Расход тепла определяется из расчета процессов (п. 5.1.): QIIТПГ=52820 Вт
2)	Требуемое живое сечение по воздуху:

3)	Согласно требуемому живому сечению подбирается воздухонагреватель ВН2-3 количество рядов – 1: fЖ.С=2,07м2; S=37,3 м2; f’Ж.С по воде=123010-6 м2.
4)	Принимаем обвязку воздухонагревателя:
Параллельно по воздуху – коэффициент m=1;
Параллельно по воде – коэффициент n=1.
5)	Действительная массовая скорость:

6)	Массовый расход воды:

7)	Объемный расход теплоносителя:

8)	Скорость движения воды в воздухнагревателе:

=VW/(3600fТР10-6)=1,51/(3600123010-6)=0,34 м/с
>0,15 м/с.

9)	Воздухонагреватель 1 – рядный, коэффициент теплопередачи определяется по формуле:

k=28,03()0,4430,129=28,037,10,4430,340,129=58,1

10)	Требуемая поверхность нагрева:

где
t=ТСР – tСР, С
ТСР =(Т1+Т2)/2=(70+40)/2=55С;
tСР=(tн+tк)/2=(6+16)|2=11С;
t=55-11=44

таким образом: FTP=52820/(58,111)=82,6
FP=55,25 м2 – площадь поверхности нагрева одного воздухонагревателя[3].
Определяется расчетное число воздухонагревателей по ходу воздуха:

Принимаем к установке 2теплообменник.
Определяем действительную площадь нагрева воздухонагревателя:

 м2

Определяем в процентах запас поверхности нагрева воздухонагревательной установки:

Так как процент запаса больше 15 процентов принимаем 2воздухонагревателя с обводным каналом ВНО 02.11114. F=42,4 м2

5.3 Подбор фильтра, воздушного клапана

1)	Фильтр воздушный сухой для атмосферной пыли ФР1-3 04.21134 – 1шт. (1296 кг)
2)	Клапан воздушный утепленный КЭ 0,5-3 16.33304 – 2 шт. (220 кг).

5.4 Подбор вспомогательного оборудования

Подбор вспомогательного оборудования производится в соответствии с маркой кондиционера по прил. III[3]:
1) Камера орошения ОКФ-3 индекс 02.01404Исполнение 2
– 1 шт. (647 кг);
1)	Камера обслуживания КО-3 02.50004– 3 шт. (67 кг);
2)	Блок присоединительный БПЭ-3 02.51134 – 1шт. (230 кг);
3)	Вентагрегат 04.41234 с электродвигателем 4А132S4, N=7,5 кВт, n=410 об/мин, m=620 кг.

6. Холодоснабжение УКВ (водяной контур)

6.1 Выбор и обоснование принятой схемы холодоснабжения

Система холодоснабжения центрального кондиционера централизованная, с промежуточным холодоносителем, закрытого типа. Промежуточный холодоноситель согласно заданию на проектирование – вода. Подключение камеры орошения к системе холодоснабжения через смесительный клапан.

6.2 Принцип работы схемы холодоснабжения по периодам года

Назначение системы холодоснабжения в данном проекте – охлаждать воду, поступающую в камеру орошения, с помощью промежуточного холодоносителя – воды. Насос холодильной станции (14) через бак-аккумулятор (15) прокачивает промежуточный холодоноситель (воду) в межтрубном пространстве кожухотрубного испарителя холодильной машины (16). Вода, поступающая для охлаждения, входит и выходит через 2 боковых горизонтальных патрубка, расположенных с двух сторон кожуха. Так же испаритель имеет 2 патрубка (17) для входа и выхода хладагента. Хладагент циркулирует в трубках испарителя, в то время как вода омывает трубки с внешней стороны. Далее промежуточный холодоноситель проходит через водо-водяной теплообменник (18), где через стенку трубок холодная вода охлаждает воду, циркулирующую в контуре камеры орошения, с помощью насоса камеры орошения (20). Охлаждение кондиционируемого воздуха в камере орошения регулируется трехходовым клапаном (19), изменяющим количество поступающего в водо-водяной теплообменник промежуточного холодоносителя (воды). Это обеспечивает изменение температуры разбрызгиваемой в камере орошения воды.
Позиции системы холодоснабжения см. на схеме холодоснабжения в графической части проекта.

6.3 Расчет и подбор бака-аккумулятора

Объем закрытого бака-аккумулятора определяется по формуле:

м3

где
Qо – холодопроизводительность камеры орошения, 132185 Вт (п. 5.1.);
Ц – продолжительность цикла, для машин производительностью свыше 186 кВт, 1800 с;
 – плотность холодоносителя, 1000 кг/м3;
с – удельная теплоемкость холодоносителя, 4,187 кДж/кгК;
t – диапазон изменения температуры холодоносителя,
t =tw.к.- tw.н.= 4,0-2,1=1,9С

6.4 Подбор насоса камеры орошения

6.4.1 Максимальны расход разбрызгиваемой воды:

GW=33394 кг/ч
Расход насоса камеры орошения:

Gmax=1,1 GW =1,133394 =36733 кг/ч
Lmax=36,7, м3/ч

6.3.3. Напор насоса:

НН=НФ+1,5+НКОНД+Н

где
Н=0, Па – потерями давления в трубопроводе и арматуре пренебрегаем;

НКОНД=4,845 м
НФ=РW/(g)=20103/(10009,81)=2,039, м
НН=2,039+1,5+4,845 +0=8,38 м

По полученным данным подачи и напора подбирается насос фирмы
GRUNDFOS:
СМ 65/1280Т
НМАХ=12,8 м
G= 50 м3/ч
1,7 кВт

7. Автоматизация

7.1. Автоматизация и регулирование воздушного контура

Автоматизация включает в себя следующие системы:
1) Регулирование температуры внутреннего воздуха осуществляется термодатчиком, расположенным в помещении. Сигнал, поступающий от него, регулирует количество теплоносителя, подаваемого на воздухонагреватель II-го подогрева в ХПГ.
2) Температура и влажность воздуха, прошедшего через камеру орошения, контролируется датчиками температуры и влажности, установленными на выходе из камеры орошения (на воздушной линии). Они осуществляют изменения подачи насоса камеры орошения в зависимости от требуемых параметров воздуха.
3) Количество подаваемого рециркуляционного воздуха контролируется по двум температурам: наружного и внутреннего воздуха. Данные температуры определяются двумя термодатчиками: один внутри помещения, а другой перед воздушным клапаном наружного воздуха. Сигнал от этих датчиков регулирует работу воздушного клапана на рециркуляционной линии.

7.2 Автоматизация и регулирование водяного контура

Система предохраняющая от замерзания воды в камере орошения, заключается в контроле температуры воздуха, поступающего в камеру орошения. Эта температура регистрируется термодатчиком, расположенным на воздушной линии перед камерой орошения. Когда температура воздуха, поступающего в камеру, будет ниже 3С, - по сигналу датчика произойдет отключение насоса камеры орошения, смесительного клапана, прикрытие (или полное закрытие) воздушного клапана наружного воздуха и увеличение подачи рециркуляционного воздуха за счет полного открытия рециркуляционного воздушного клапана.

Список литературы

1. СНиП 41-01-2003 «Отоплении, вентиляция и кондиционирование».
2. СНиП 23-01-99 «Строительная климатология».
3. Справочник проектировщика «Внутренние санитарно-технические устройства» ч. 3 «Вентиляция и кондиционирование воздуха» под ред. Н.Н. Павлова и Ю.И. Шиллера – Москва. «Стройиздат» 1992 г.