恒温恒湿空调机系统的设计

随着我国加入WTO步伐的加快,在与国际市场接轨过程中,我们国内企业感觉到无形的压力,这样就强迫他们不断地更新设备、更新工艺、更新观念,不断提高产品档次,提高产品质量。

特别是国内的纺织企业,他们从国外引进大量高速针织设备,淘汰老旧的设备。这种高速针织机对环境要求很高,温湿度太高,太低均会影响针织机的速度及效率,还会引起断针、断线或针头生锈等问题。这就强迫他们须牺牲一部分利润用来购买空调设备,以满足工艺要求。

这类厂房均要求恒温恒湿,按国家相关标准要求,其温湿度基数及其允许波动范围均在:(24~26)±2℃(温度要求);65±5%(相对湿度要求)。

厂房结构一般为单层,砖混结构,高度为 4~5m;   地板遍布高速针织机,一般一台机配一针织工每台针织机占地面积约为23m2。

厂房冷负荷很大,一般达到210~230kW/m;

厂房湿负荷很小,按占地面积折算为10.9g/m2·h。

根据热湿负荷特点可以知道的,其热湿比线ε很陡,ε值达到69300~76800kJ/kg。

根据以上热湿负荷特点,就要求设计者在设计选型时,要特别注意以下几个方面:(1)送风量的确定;(2)加湿量的确定;(3)加热量的确定;(4)空调系统的调节方法的确定;(5)冷却盘管排数的确定。

我们下面以一个750m2的针织车间为例,对上述的几个问题作更详细的阐述。

2 风量的确定

通过计算,车间的夏季最大冷负荷Qmax为155kW,湿负荷W为8.2kg/h;则ε线= Qmax/W=(155×3600)/8.2=68049kJ/kg(热湿比)

从焓湿图上可以查得最大送风温差△tmax=7.5℃; 我们取△t=7℃,则△i=55.44-47.46=7.98kJ/kg(焓差)

Gmax= Qmax/△i=155/7.98=19.4kg/s=69840kg/h(最大送风量)

h= 69840/(750×4.5×1.2)=17.2次/h(换气次数)

显然,该换气次数远远大于一般空调系统的换气次数,那么是否合理呢,我们从焓湿图分析可知是完全合理的,大送风量是高热少湿空调系统的一个显著特点,故选用送风量为75000m3/h。

2 冷却盘管排数的确定

2.1 选型

确定冷冻水进水温度是确定冷却盘管排数的关键,从焓湿图上分析可知冷冻水进水太低,虽然可以降低盘管排数,降低一次造价,但不利于节能,这是因为经盘管冷却后被冷凝掉的水份将大大多于湿负荷,差额为(G×△d)/1000kg/h,从而又要加湿器来补湿,造成湿蒸汽的浪费。

那么,该选用什么样的进水温度呢?

把室内、外空气的混合点1与送风状态O点连接起来并让它延长至100%相对湿度线上。得t1值为16℃,根据经验,则进水温度大约选在13~15℃就可以达到要求。这个进水温度值是平常进水温度值的2倍,因此,高进水温度又是高热少湿空调系统的另一个显著特点。根据焓湿图知:旁通系数BF=l2/l1=7/34=0.20,取盘管迎面风速为2.5m/s;根据公司的样本,我们暂选用4排管,则旁通系数BF=0.33,水流速为1.2m/s。(见图2)

2.2 校核

由于本设计采用13℃进水温度,这与产家提供的技术参数(7℃进水温度)不一样,因此须作校核计算:

(1)条件 新风状态参数为35℃、60%、90.3kJ/kg,室内空气设定参数为24℃、65%、55.44kJ/kg、12g/kg;盘管迎风面积为8.3 m2、迎面风速为2.5m/s;工人人数为35人。

(2)求最小新风量 按每人最小新风量30m3/h·人计算,则G新min=1050m3/h,考虑到车间新风的渗漏,取1500m3/h;

(3)求混合状态点空气参数 从焓湿图上查得:24.2℃、60.5%、55.86kJ/kg;

(4)求总冷量 Q=Qmax+Q新=155+1500×1.2×(90.3-55.44)/3600=172.4kW。

(5)求焓差△i= (172.4×3600)/(75000×1.2)=6.9kJ/kg,则i0=55.4-6.9=48.5kJ/kg。

(6)求空气出口温度t0 ,由ε=68049kJ/kg及i0=48.5kJ/kg,从烩湿图查得t0=18.4℃。

(7)求得显热系数SHF

SHF =1.0×(t1-t0)/ △i

=1.0×(24.2-18.4)/ (55.86-48.5)

=0.79

(8)求传热系数K

由迎面风速Va=2.5m/s查厂家资料表1/αa=0.02544。

由盘管内水流速w=1.2m/s查资料表R/αw=0.00475,则

K=20.1/{(1/αa +SHF)+R/α}

=20.1/ {(0.02544×0.79)+0.00475}

=940.8W/m2·℃·row

(9)求对数平均温差△tm

取进出水温差为5℃,则tw1=13℃,tw2=18℃,

△t1 =t1- tw2 =24.2-18=6.2℃

△t2 =t2- tw1 =18.4-13=5.4℃

△tm =(△t1-△t2)/ {2.3×log10(△t1/△t2)}

=(6.2-5.4)/{2.3×log10(6.2/5.4)}

= 0.8/(2.3×0.06)

=5.8℃

(10)求排数N

N= Q/(K×Aa×△tm)=172400/(940.8×8.3×5.8)=3.8(排)(4排)。

故可以确定选用4排。

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