Методика расчета воздухоохладителей

Графоаналитический метод теплотехнического и аэрогидродинамического расчета воздухоохладителей центральных кондиционеров, основанный на теоретических и экспериментальных работах, приведенных во ВНИИкондиционере, разработак Б.И. Бялым и А.В. Степановым.

Методика справедлива в широком диапазоне изменения скорости воды 0.1<w<2.0 м/с и массовой скорости воздуха во фронтальном сечении vp=2-5 кг/(м*с).

В основу методики теплотехнического расчета ВО положено представление об условном процессе сухого охлаждения, принимаемом вместо расчетного реального процесса и описываемом безразмерными теплотехническими характеристиками.

Для построения условного процесса (рис. ) через заданные точки с начальными (I_в.н, t_в.н) и конечными (I_в.к, t_в.к) параметрами охлаждаемого воздуха проводится луч процесса обработки воздуха в ВО до пересечения с кривой j=100% в точке t_п.

В режимах с влаговыпадением указанная точка характеризует среднюю температуру поверхности ВО. Через заданные точки роводятся также изоэнтальпы (I_в.н=const, I_в.к=const) до пересечения с линией постоянного влагосодержания d_п=const точки t_п. Значения температур (t^р_в.н и t^р_в.к) в точках пересечения изоэнтальп с линией d_п=const являются расчетными и характеризуют условный процесс сухого охлаждения воздуха.

Теплотехнические характеристики выражаются относительными перепадами температур по воздуху q_в и по воде q_ж, соответствующими относительному охлаждению воздуха и относительному нагреву воды в ВО.

В общем виде относительные перепады температур выражаются зависимостями:

q_в=Dt_в/Dt_н (5.1)

q_ж=Dt_ж/Dt_н (5.2)

где

Dt_в=t_в.н-t_в.к (5.3)

Dt_ж=t_ж.к-t_ж.н (5.4)

Dt_н=t_в.н-t_ж.н (5.5)

Для режимов с влаговыделением рекомендуется использовать зависимости:

q_в=(I_в.н-I_в.к)/(I_в.н-r*d_п-c_в*t_ж.н) (5.6)

q_ж=(t_ж.н-t_ж.к)/((I_в.н-r*d_п)/c_в)-t_ж.н) (5.7)

Рис. 5 Построение условного процесса сухого охлаждения

Относительные перепады температур q_в и q_ж зависят от площади теплопередающей поверхности ВО, массовых расходов воздуха и воды, схем обвязки базовых теплообменников по фронту и по ходу воздуха. Расчетные зависимости для вычисления q_в и q_ж ВО, состоящих из группы базовых теплообменников, сложны и громоздки. Поэтому для упрщения выбора воздухоохладителей ВНИИкондиционером разработаны теплотехнические характеристики установок ВО в виде графиков зависимостей q_ж(q_в), представленные на номограммах рис.

Графики зависимостей q_ж(q_в), расположенные в одном квадранте координатной плоскости, построены для воздухоохладителей блоков тепломассообмена БТМ-2 и блоков теплоутилизации БТЧ-3 и БТОЧ-3 кондиционеров КТЦ3 призводительностью от 10 до 250 тыс. м³/ч с числом рядов трубок n=1-8. Обозначения кривых q_ж(q_в) на номограммах рис. приведены в табл.

Кривые q_в(q_ж) построены при значениях скоростей холодоносителя в трубках ВО от 0.1 до 2 м/с (верхние концы кривых соответствуют меньшим значениям скоростей, нижние – большим) при относительных расходах G_в=G_в/G_ж, равных 0.64, 0.8, 1.0, 1.25 . Выбор номограммы призводится по табл. В зависимости от заданного типоразмера кондиционера, схемы обвязки ВО по теплоносителю.

Таблица №5.1 - Обозначение кривых θ_ж(θ_в) на номограммах

При расчете ВО встречаются два вида задач-прямая и обратная:

Прямая задача-определяется требуеиая площадь теплообменной поверхности, обвязка ВО, начальная температура и расход холодоносителя при заданных расходе, начальных и конечных параметрах обрабатываемого воздуха.

Обратная задача- (поверочный расчет ВО)- определяются конечные параметры воды и обрабатываемого воздуха при заданных расходах воды и воздуха, начальных параметрах воды и воздуха, площади теплообменной поверхности и обвязки ВО.

Теплотехнический расчет воздухоохладителей выполняется в такой последовательности.

1.Прямая задача.Исходные данные: расход воздуха G_в, начальные t_в.н, I_в.н и конечные температуры и энтальпии обрабатываемого воздуха. Требуется определить типоразмер ВО, требуемую площадь теплообменной поверхности F.

1. На I-d-диаграмме строят условный процесс сухого охлаждения по рис. и находят расчетные значения t^р_в.н, t^р_в.к и t_п, d_п. Если луч процесса не пересекает кривую j=100%, то осуществление заданного режима невозможно.

2. Начальную температуру воды t_ж.н выбирают из условия: t_п-t_ж.н=3-6⁰С для режимов с влаговыпадением; t_п-t_ж.н<3-6⁰С для режимов без влаговыпадения.

3. Относительный перепад температур по воздуху q^р_в вычисляют по формулам (5.1), (5.3), (5.5) или (5.6).

4. Относительный расход воздуха Ğ_в определяют по формуле:

Ğ_в=G_в/G^ном_в (5.8)

Где G^ном_в- номинальный расход воздуха для соответствующего типоразмера кондиционера.

5. По табл. Для заданного типоразмера кондиционера выбирают номограммы по рис., описывающие возможные варианты обвязки ВО по теплоносителю.

6. На выбранной номограмме проводят вертикальную линию расчетного значения θ^р_в, соответствующего условному процессу охлаждения, до пересечения с кривыми θ_ж(θ_в) различной рядности при заданном Ğ_в. Каждая из точек пересечения обеспечивает заданную холодопроизводительность в ВО с различным числом рядов трубок. Выбор оптимального варианта определяется на основании технико-экономического сравнения.

7. Расход воды G_ж для каждого варианта определяют по формуле:

G_ж=G_в*((c_в*θ_в)/(c_ж*θ_ж)) (5.9)

Где θ_ж-ордината точки пересечения вертикальной линии θ^р_в=const с выбранной зависимостью θ_ж(θ_в).

8. Конечную температуру воды t_ж.к вычисляют по формуле:

t_ж.к=t_ж.н+θ_ж*(t^р_в.н-t_ж.н) (5.10)