Расчет колодца охладителя: Объём канализационного колодца: расчет

Объём канализационного колодца: расчет

Водоснабжение и канализация

Один из обязательных этапов строительных работ – обеспечение водоснабжения в доме и стоков канализации из дома. Поступающая в дом вода после использования выводится как канализация. Канализационные системы отличаются по материалам, по количествам колодцев и по тому, что делается в системе со сточными водами. Стоки либо собираются в сборнике и через некоторое время выкачиваются специальной машиной, после чего вывозятся в отстойники, либо впитываются в самом колодце.

Обязательным условием при возведении строительстве дома является устройство канализационного колодца.

Конечно, любой домовитый хозяин постарается организовать строительство канализационных колодцев так, чтобы его канализация не требовала дополнительного внимания при дальнейшем пользовании. Такой канализационный колодец называется впитывающий или рассасывающий. Возможно даже построить систему, состоящую из нескольких отстойников. Они выглядят как вкопанные бочки, где стоки последовательно очищаются перед рассасыванием в грунте.

Требования к канализационным колодцам

Существует несколько требований к колодцам.

Впитывающий (рассасывающий) колодец надо расположить так, чтобы не происходило загрязнения почвенных вод стоками.

Канализационный колодец должен находиться в 50 м. от родника или питьевого колодца.

В местности, где почвенные воды текут высоко, такие коллекторы не строят. Ориентировочная безопасная глубина протекания почвенной воды составляет 4 метра и глубже. Расстояние между самым высоким стоянием почвенной воды весной и низом сливной ямы должно быть больше одного метра. Если недалеко есть родник или колодец, то минимальное расстояние от сточной ямы до родника/колодца должно быть 50 метров. Расстояние от впитывающей ямы до жилой постройки рекомендуют сохранить не меньше десяти метров.

Как видно из цифр, для строительства рассасывающей сточной ямы необходимо пространство на участке.

При ограниченности участка или при высоком залегании природных вод приходится строить выкачиваемый канализационный колодец. Он выполняется герметично, место для его расположения стараются выбрать поближе к наружному забору, так чтобы откачивающая машина без труда смогла подъехать и выкачать нечистоты из сточной ямы.

Расчет объема канализационного колодца

Строительство колодцев начинают с выбора места и расчета объема колодца. И, пожалуй, сначала надо посчитать необходимый объем, а потом выбирать место для сточного объема.

Объем канализационного колодца напрямую зависит от количества человек проживающих в доме и имеющихся санузлов.

Объем колодца, предназначенного для канализации, напрямую зависит от потребности расхода воды. Средние нормы сточной воды на одного человека составляют 150-170 л воды в сутки без наличия ванны и 230-250 л воды в сутки при наличии ванны. Для среднестатистической семьи (два взрослых и два ребенка) расход воды в сутки может быть от 600 до 1000 литров (один кубометр). Принято считать, что рассасывающий сточный колодец с площадью дна 1 кв. м способен принять и впитать до одного кубометра воды в сутки (при условии, что почва неглинистая). Для обеспечения некоторого запаса рабочий объем ямы рассчитывается как троекратная суточная норма, то есть для нашей среднестатистической семьи из четырех человек необходимо построить яму объемом три куба. При этом надо понимать, что труба, по которой нечистоты будут поступать в яму, должна быть расположена на глубине около 70 см и рабочий объем колодца для канализации располагается ниже сливной трубы. Также возможно вывести в канализационную яму имеющийся дренажный водоотвод. Глубина его залегания также не превышает 70 см.

Теперь, зная необходимый объем канализации, мы можем прикинуть ее размер. Глубину колодца обычно делают от 2,5 до 3 метров. Отнимем 70 см, лежащие выше сливной трубы, получим максимальную рабочую глубину 2,3 метра.

Вспомним из школьного курса геометрии, что объем – это площадь днища, умноженная на высоту.

Самыми распространенными являются круглые колодцы, так как они более удобны в монтаже, ремонте и эксплуатации.

Дно колодца может быть круглым (колодцы-бочки) или в форме четырехугольника (квадрат или прямоугольник). Конечно, возможно сделать канализационную яму овальной или пирамидальной, но это уже при особенном интересе к подобного рода строительству. Мы же рассмотрим простые и наиболее распространенные формы.

Площадь круга вычисляется по формуле S = πR². Получаем, что требуемый объем колодца 3 куба равен произведению высоты (2,3 м) на число π (3,14) и на квадрат радиуса (R²).

3 м³ = 2,3 м *3,14* R²

Проведя расчеты, находим значение R, оно получается равным 0,65 метра или 65 см, значит, диаметр ямы должен быть 1,3 метра при глубине 3 метра.

Если колодец предполагается вырыть не круглым, а квадратным или прямоугольным, тогда вспоминаем, что площадь прямоугольника – это длина, умноженная на ширину. Объем колодца – это глубина, умноженная на площадь дна. То есть 3 м³ = 2,3 м * площадь дна.

Площадь дна = 1,3 квадратных метра. Значит, либо дно квадратное со стороной квадрата 1 м 15 см, либо дно прямоугольное со сторонами 1,5 м и 0,9 м. При глубине колодца 3 м.

Копая яму под колодец нужно не забывать, что на дне будет 30-40 см. подушка из песка и щебня.

Канализация копается с учетом дополнительной ширины, длины и глубины, которые будут заняты укрепляющими стенками, предохраняющими землю от осыпания. Стенки внутри колодца возводятся как опалубка и могут быть выполнены из кирпича, бетона или из железобетонных колец. На дно ямы необходимо будет насыпать слой песка и слой щебня общей высотой 30-40 см для фильтрации впитывающихся стоков. Если принять во внимание размер кирпича в кладке 12 см, то получится, что копать яму надо шире на 25 см (по 12 см ширины кирпича с каждой стороны) и глубже на 40 см (слой песка, слой щебня).

Расчеты объема канализационного колодца и ямы для него позволяют быть приближенными, здесь возможно округление значения величин в большую сторону. По принципу «пусть лучше колодец будет с небольшим запасом, чем его объема будет не хватать».

К тому же надо знать, что железобетонные кольца выпускаются стандартных размеров (0,7, 1, 1,5 и 2 метра – диаметр кольца). Поэтому, проведя расчеты и выяснив, какой диаметр колодца вам необходим, сверяем его с готовыми стандартными размерами бетонного кольца. Получив расчетный диаметр 1,3 метра, мы выбираем кольца диаметром 1,5 метра, так как колец с диаметром 1,3 метра промышленность не выпускает.

Материалы для строительства канализационного колодца

Объем канализационного колодца и диаметр кольца определен, место выбрано и яма выкопана, теперь необходимо возвести опалубку. Это та внутренняя часть колодца, которая будет предохранять земляные стены от осыпания. Традиционно стены опалубки выкладывают из красного кирпича, при выкладывании стены оставляют между кирпичами отверстия, делая стену как бы «дырявой». Опалубка из кирпича доступна по цене, к тому же не требует использования грузоподъемной техники. Кирпичи опускаются в колодец вручную.

Долговечная канализация может быть оборудована без кирпича, при этом для укрепления земляных стен будут необходимы железобетонные кольца. Это более дорогостоящий вариант, при установке необходим подъемный кран для укладывания каждого кольца в яму и возможность подъехать на грузоподъемной машине к месту строительства канализационного отверстия.

Канализация в последнее время часто строится с использованием готовых пластиковых емкостей. Эти емкости-бочки устанавливаются в выкопанные ямы, укрепляются в ней, засыпаются землей и работают как накопительная канализация, требующая периодического выкачивания. Также пластиковые емкости-бочки могут быть использованы в роли промежуточных отстойников, где из канализационной жидкости оседают мусор, взвешенные частицы и другие твердые отходы. Возможно даже не вкапывать бочки-отстойники полностью, главное – сохранить перепад высот между выходной канализационной трубой в доме и входной трубой в сливной бочке.

И еще: если работы выполняются наемными работниками, если вы сооружаете несколько колодцев в виде фильтрующей впитывающей системы, попросите составить для вас описание сооружения в виде таблицы канализационных колодцев. Эта схема может пригодиться вам в будущем.

Водяной охладитель для прямоугольных каналов WHR-W 700*400-3

Область применения

Охладители серий WHR-W, WHR-R устанавливаются непосредственно в прямоугольные каналы систем приточной вентиляции жилых, общественных и производственных помещений, в которых требуется охлаждение подаваемого воздуха.

Описание

Корпуса воздухоохладителей серий WHR-W и WHR-R изготовлены из оцинкованного стального листа.

Теплообменник выполнен из медных труб с алюминиевым оребрением. Стандартно имеет трехрядное исполнение. Шаг оребрения составляет 2,1 мм (вместо общепринятого для наборных систем вентиляции 2,5 мм). Уменьшенный шаг позволяет существенно увеличить теплоотдачу и оптимизировать массогабаритные показатели при незначительном увеличении аэродинамического сопротивления теплообменника. Для увеличения теплоотдачи трубы механически расширены и тем самым жестко соединены с оребрением. Пайка калачей теплообменника осуществляется припоем с 2 % содержанием серебра, что обеспечивает высокое качество паяных деталей.

В качестве теплоносителя водяных охладителей могут использоваться как вода, так и незамерзающие смеси. Максимальное рабочее давление 16 бар. Все охладители испытаны на герметичность при давлении 24 бар.

Блок каплеуловителя изготовлен из отрезков пластикового профиля шириной 100 мм, установленных с шагом 33 мм по всей ширине теплообменника. Пластиковый профиль имеет специальное криволинейное сечение, что позволяет задерживать капли влаги при прохождении воздуха через теплообменник и блок каплеуловителя. Влага стекает и скапливается в поддоне из оцинкованной стали с патрубком для отвода конденсата. Наружная поверхность поддона покрыта теплоизолирующим материалом.

Подвод хладагента в стандартном исполнении – слева по ходу движения воздуха.

Регулирование температуры воздуха с помощью водяных охладителей осуществляется посредством изменения температуры теплоносителя, поступающего в теплообменник. Обычно это реализуется за счет происходящего в смесительном узле смешивания в необходимых пропорциях холодного прямого и нагретого обратного потоков теплоносителя.

Преимущества

• Прочный корпус из оцинкованной стали.
• Шаг оребрения 2,1 мм.
• Устанавливаются непосредственно в канал.
• Медно-алюминиевый теплообменник.
• Наружная поверхность дренажного поддона покрыта теплоизолированным материалом.
• Встроенные патрубки для отвода воздуха и слив теплоносителя.
• Изготавливаются в восьми типоразмерах и стандартно имеют 3-рядное исполнение.

Монтаж

Воздухоохладители поставляются готовыми к подключению. Охладители устанавливаются внутри помещения. Монтаж воздухоохладителя осуществляется путем его крепления к ответным фланцам воздуховодов или других агрегатов вентиляционной системы. Рекомендуемое при монтаже расстояние до решетки, отвода или другого вентиляционного устройства должно быть не менее диагонального размера охладителя.

Воздух, проходящий через теплообменник, не должен содержать в себе клейких, абразивных, волокнистых или агрессивных примесей. Перед охладителем требуется установка фильтра для защиты охладителя от загрязнения и, как следствие, снижения его производительности.

Водяные воздухохладители следует монтировать в горизонтальном положении для обеспечения отвода воздуха и конденсата. Если при монтаже водяных воздухоохладителей устанавливается воздухоотводчик, то он должен монтироваться в наивысшей точке. Рекомендуется выбирать конфигурацию водяного охладителя с общим движением хладагента навстречу потоку воздуха.

Сертификат

Декларация о соответствии ТР ТС.

Метод расчета системы круглогодового охлаждения молока на фермах с использованием природного холода Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

личеством внесенных в почву минеральных удобрений.

3. Минимальная энергетическая себестоимость

основной и побочной продукции (3,7____9,1 ГДж/т)

и максимальный уровень рентабельности при возделывании озимой тритикале (95,4_320,4 %) получены при уровне запланированной урожайности 3,5 т/га и КПД ФАР 1,5 %. Дальнейшее повышение фона минерального питания под планируемую урожайность зерна 5 т/га вызывает снижение коэффициента энергетической эффективности на 0,1_0,2, уменьшение КПД посева на ту же величину и увеличение энергетической себестоимости продукции на 0,2_0,6 ГДж/т. Одновременно уровень рентабельности при производстве зерна снизился

на 9,6 %, а в расчете на основную и побочную продукцию — на 20,6 %.

4. Затраты совокупной энергии на 100 калорий произведенной продукции на богатых фонах минерального питания были ниже контрольного варианта, что дает основание считать разработанную технологию умеренно затратной и рекомендовать ее для внедрения в производство.

Список литературы

1. Каюмов, М.К. Агрохимические основы программирования урожаев сельскохозяйственных культур / М.К. Каюмов, Н.П. Чернавский. — М.: ВСХИЗО, 1988. — С. 12-16.

2. Посыпанов, Г.С. Энергетическая оценка технологии возделывания полевых культур / Г. С Посыпанов., В.Е. Дол-годворов. — М.: МСХА, 1995. — 32 с.

УДК 631.3.004.5:621.31; 637.133.1.001.24

А.И. Учеваткин, доктор техн. наук, профессор Т.А. Ноздрина, ассистент

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина»

МЕТОД РАСЧЕТА СИСТЕМЫ КРУГЛОГОДОВОГО ОХЛАЖДЕНИЯ МОЛОКА НА ФЕРМАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИРОДНОГО ХОЛОДА

В нашей стране и за рубежом активно разрабатывают установки круглогодового охлаждения молока, использующие естественные источники холода, атмосферный воздух, артезианскую воду и намороженный лед. Причем использование льда для аккумуляции холода, благодаря простоте его получения, доступности и высокой теплотворной способности, наиболее эффективно.

Система охлаждения молока на базе льдоак-кумулятора [1] имеет ряд преимуществ по сравнению с другими холодильными установками: простота и высокая надежность; более широкий диапазон регулирования холодопроизводительности системы; существенно меньшие энергетические затраты при производстве и отборе холода; отсутствие дефицитных хладоагентов, масел и других материалов, применяемых в холодильных установках.

Технологическая схема льдоаккумулятора представлена на рисунке. На схеме изображены хранилище льда 1, «сухой» и «мокрый» колодцы, вентиляторы 2 и 3 подачи холодного воздуха соответственно в морозильную камеру и в «мокрый» колодец, насосы 4 и 5 подачи хладоносителя соответственно в проточный охладитель и трубу с распылителями 6. Над «мокрым» колодцем установлены распылители 7.

В зимнее время года система охлаждения воды в «мокром» колодце работает следующим образом:

из системы водоснабжения фермы вода в «мокрый» колодец подается сначала по трубопроводу 8, а затем насосом 4 через вентили 9 и 10 — на распылители 7. В зону распыления воды вентилятором 3 подается воздух для охлаждения воды, подаваемой в морозильную камеру или проточный охладитель.

В «сухом» колодце установлены насосы 4 и 5. Для предотвращения замерзания воды в неработающих насосах в зимнее время года предусмотрен обогрев колодца (поддержание положительной температуры). Для обеспечения надежной работы установок естественного холода в зимнее время имеет важное значение исключение замерзания трубопроводов. Трубы, находящиеся в зоне замерзания, должны быть теплоизолированы или освобождены от воды при отключении насосов.

В режиме намороживания льда в зимнее время насос 5 подает воду из «мокрого» колодца на распылители 6, размещенные в верхней части льдоак-кумулятора.

В режиме охлаждения молока в теплое время года насос 4 подает воду из «мокрого» колодца в проточный охладитель. Отепленная вода от охладителя поступает в дальний конец льдоаккумуля-тора и, стекая по дну, охлаждается. Таким образом, обеспечивается таяние льда снизу. Из подледного пространства холодная вода по трубе собирается

55

Из системы водоснабжения

От проточного

охладителя

К проточному

охладителю

В канализацию

Технологическая схема льдоаккумулятора:

1 — хранилище льда; 2, 3 -вентиляторы; 4, 5 — насосы; 6, 7 — распылители воды; 8 -трубопровод; 9, 10 — вентили

в «мокрый» колодец (поддерживание уровня воды). По мере таяния льда в нижней части весь его массив оказывается опирающимся на бетонные опоры, положенные на дно.

Основным фактором, определяющим аккумулирующую способность льдохранилища, является его вместимость.

Количество заготовляемого льда Мл зависит от количества молока Мм, производимого летом.

Количество молока, производимого за теплый период года, вычисляют по формуле

Сезонный запас холода (нагрузка по молоку О ) на лето

м

О = Ом = муСш д*м,

(3)

Шт ЫпК} 365 :

(1)

где Жг = 8000 кг/год — среднегодовой удой от одной коровы; N = 400 — поголовье, обслуживаемое линией обработки молока; п — продолжительность теплого периода (т. е. использования льда для охлаждения молока), дн.; К = 1,25 — коэффициент, учитывающий сезонность поступления молока.

Продолжительность теплого периода года

п = 365 – псд, (2)

где псд — длительность работы установки сезонного действия («мокрого» колодца) для охлаждения молока.

Принимая п = 120 дн., находим

где См = 4,19 кДж/(кг-К) — теплоемкость молока; Дґм — разность температур ґп поступающего и ґо охлажденного молока, К.

При наличии камеры предварительного охлаждения молока £п = 15 °С = 288 К, £о = 3 °С = 276 К. Тогда температура охлажденного молока

Д*т = *п – *о = 288 – 276 = 12 К. (4)

Используя полученные значения параметров, находим

Ол = 2685 • 4,19 • 103 = 135 • 106 кДж.

Масса намороженного льда

м„=а, к 2=.,,25=

л г 2 335

= 504 000 кг = 504 т,

(5)

где г = 335 кДж/кг — теплота плавления льда; К2 = 1,25 — коэффициент запаса.

Вместимость льдоаккумулятора

п = 365 – 120 = 245 дн.

=-

м.

504

Улрл 0,9 • 0,917

= 610 м3,

(6)

Тогда

м„ =

8000 – 400 – 245 -1,25 365

= 2 684 931 кг /год – 2685 т/год.

где ул = 0,9 — коэффициент заполнения помещения льдом; рл = 0,917 т/м3 — плотность льда.

Форма ледяного массива и его расположение относительно уровня земли должны обеспечивать

минимальные тепловые потоки на единичный объем льда. Кубическая форма в наибольшей степени отвечает этому требованию. Однако в сочетании с эффективной организацией плавления, оптимальной следует считать форму параллелепипеда со следующим соотношением сторон:

h : a : l = 1 : (3…4) : (5…6), (7)

где h, a, l — соответственно высота, ширина и длина параллелепипеда.

Исследованиями [1] установлены следующие наиболее эффективные значения параметров h = 3 м, a = 12 м, l = 18 м при объеме льдоаккумулятора 650 м3.

Основные энергетические показатели льдоак-кумулятора — аккумулирующая способность и хла-допроизводительность.

По выражению (3) рассчитан сезонный запас холода 135 • 106 кДж для фермы с поголовьем 400 коров. Однако с учетом коэффициента запаса

К2 = 1,25 и при наличии предварительного охлаждения молока запас холода для этой фермы должен составлять в среднем 170 106 кДж, что и определяет аккумулирующую способность льдохранилища до 50 000 кВт/ч.

Требуемая хладопроизводительность определена исходя из режимов работы системы охлаждения молока. Установлено, что при длительности сезона охлаждения молока 245 дней и работе системы охлаждения 6 ч в день хладопроизводительность льдоаккумулятора должна составлять не менее 35 кВт.

Использование льдоаккумуляторов позволяет усовершенствовать системы охлаждения молока, существенно сокращая расход электроэнергии и тем самым улучшая энергетический баланс фермы. Однако процесс аккумуляции холода в льдоак-кумуляторе сложен для ручного управления, поэтому автоматизация данного процесса важна и перспективна.

УДК 631. 31.001.5(624)

Я.П. Лобачевский, доктор техн. наук, профессор А.Х Эльшейх, аспирант

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина»

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОМБИНИРОВАННОГО АГРЕГАТА ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ РЕСПУБЛИКИ СУДАН НА ПРИМЕРЕ ПРОЕКТА «ДЖАЗИРА»

Республика Судан расположена в северо-восточной части Африки на умерено возвышенном плато (500_1000 м над уровнем моря). Годовая сумма осадков составляет 1000 мм [1]. Однако из-за высокой средней годовой температуры (25_30 °С) темп испарения влаги очень велик и составляет около 1000 мм, что существенно влияет на состояние пахотных земель. Среди 110 типов почв Судана более 50 млн га занимают темно-слитые верти-соли. На этих почвах расположен проект «Джази-ра», охватывающий около 1 млн га и занимающий почти половину орошаемых земель страны. Он находится между реками «Белый Нил» и «Голубой Нил», где среднемесячная температура воздуха колеблется от 20 до 41 °С, а поверхности нагреваются до 65_75 °С при годовом количестве осадков 300_400 мм.

На территории проекта преобладают иловатолегкоглинистые и иловато-тяжелосуглинистые почвы. В сухом состоянии они характеризуются образованием трещин на большую глубину и высокой

твердостью, а при увлажнении — липкостью и вязкостью. При влажности 18_22 % плотность почв составляет 1,66 г/см3 [2]. Рельеф равнинный (уклон не более 3 %). В проекте используют пятипольный севооборот с чередованием пара.

На орошаемых участках посев пропашных культур производят в гребни, а зерновых (пшеницу) — на ровных участках. Вспашку производят один раз в севообороте под пар. Почву под посев хлопчатника готовят с применением тяжелых борон, а для нарезания гребней используют четырехкорпусные окучники.

Такая подготовка почвы в последнее время привела к очень сильному переуплотнению подпахотного слоя почвы [3], что отрицательно отражается на урожайности всех культур. Более того, из-за ухудшения водного режима почвы проект «Джа-зиры» испытывает проблемы в ирригации. На рис. 1 показаны профиль обрабатываемого пласта и негативное действие существующей технологии обработки почвы.

57

3.2.2. Тепловые схемы котельных с паровыми котлами и их расчет

Отпуск пара технологическим потребителям часто производится от производственных котельных, в которых вырабатывается насыщенный или слабо перегретый пар с давлением до 1,4 или 2,4 МПа. Пар используется технологическими потребителями и в небольшом количестве – на приготовление горячей воды, направляемой в систему теплоснабжения. Приготовление горячей воды производится в сетевых подогревателях, устанавливаемых в котельной.

Принципиальная тепловая схема производственной котельной с отпуском небольшого количества теплоты на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения в закрытую систему теплоснабжения показана на рис. 3.3.

Рис. 3.3. Тепловая схема производственной котельной: 1 – паровой котел; 2 – расширитель непрерывной продувки; 3 – насос сырой воды; 4 – барботер; 5 – охладитель непрерывной продувки; 6 – подогреватель сырой воды; 7 – химводоочистка; 8 – питательный насос; 9 – подпиточный насос; 10 – охладитель подпиточной воды; 11 – сетевой насос; 12 – охладитель конденсата; 13 – сетевой подогреватель; 14 – подогреватель химически очищенной воды; 15 – охладитель выпара; 16 – атмосферный деаэратор; 17 – редукционно-охладительная установка

Насос сырой воды подает воду в охладитель продувочной воды, где она нагревается за счет теплоты продувочной воды. Затем сырая вода подогревается до 20–30 °C в пароводяном подогревателе сырой воды и направляется на химводоочистку. Химически очищенная вода направляется в охладитель деаэрированной воды и подогревается до определенной температуры. Дальнейший подогрев химически очищенной воды осуществляется в подогревателе паром. Перед поступлением в головку деаэратора часть химически очищенной воды проходит через охладитель выпара деаэратора.

Подогрев сетевой воды производится паром в последовательно включенных двух сетевых подогревателях. Конденсат от всех подогревателей направляется в головку деаэратора, в которую также поступает конденсат, возвращаемый внешними потребителями пара.

Подогрев воды в атмосферном деаэраторе производится паром от котлов и паром из расширителя непрерывной продувки, в котором котловая вода частично испаряется вследствие снижения давления. Продувочная вода после использования в охладителе непрерывной продувки сбрасывается в продувочный колодец (барботер).

Деаэрированная вода с температурой около 104 °С питательным насосом подается в паровые котлы. Подпиточная вода для системы теплоснабжения забирается из того же деаэратора, охлаждаясь в охладителе подпиточной воды до 70 °С перед поступлением к подпиточному насосу. Использование общего деаэратора для приготовления питательной и подпиточной воды возможно только для закрытых систем теплоснабжения ввиду малого расхода подпиточной воды в них. В открытых системах теплоснабжения расход подпиточной воды значителен, поэтому в котельной следует устанавливать два деаэратора: один для приготовления питательной воды, другой – подпиточной воды. В котельных с паровыми котлами, как правило, устанавливаются деаэраторы атмосферного типа.

Для технологических потребителей, использующих пар более низкого давления по сравнению с вырабатываемым котлоагрегатами, и для подогревателей собственных нужд в тепловых схемах котельных предусматривается редукционная установка для снижения давления пара (РУ) или редукционно-охладительная установка для снижения давления и температуры пара (РОУ).

Расчет тепловой схемы котельной с паровыми котлами выполняется для трех режимов: максимально-зимнего, наиболее холодного месяца и летнего. В основе расчета тепловой схемы котельной с паровыми котлами, лежит решение уравнений теплового и материального балансов, составляемых для каждого элемента схемы. Вид уравнения теплового баланса зависит от количества участвующих в теплообмене сред, их фазового состояния и происходящих фазовых превращений. Если в рассчитываемом элементе схемы не происходит изменения фазового состояния нагреваемой и охлаждаемой сред, уравнение теплового баланса описывается формулой (3.1).

Если охлаждаемый теплоноситель меняет свое фазовое состояние, то уравнение теплового баланса примет вид

,

(3.2)

где – соответственно, начальная и конечная удельные энтальпии (теплосодержания) охлаждаемого теплоносителя, кДж/кг.

Если меняет свое фазовое состояние нагреваемый теплоноситель

,

(3.3)

где – соответственно, начальная и конечная удельные энтальпии нагреваемого теплоносителя, кДж/кг.

Если оба теплоносителя меняют свое фазовое состояние

,

(3.4)

По результатам расчета из каталогов подбираются котельные агрегаты с требуемыми паропроизводительностью и параметрами пара.

Корки Белл – Maximum Boost Турбонаддув(Промежуточное охлаждение) Глава 5

 

Общая схема системы турбонаддува с промежуточным охлаждением.

Промежуточный охладитель это радиатор или, используя более правильную терминологию, теплообменник, расположенный между турбонагнетателем и впускным коллектором. Основная его задача состоит в том, чтобы забрать ненужную теплоту из нагнетаемого воздуха, которую туда добавил турбонагнетатель в процессе сжатия. Очевидно, что качество промежуточного охладителя должно оцениваться его способностью по переносу этой теплоты. К сожалению, это только верхушка айсберга, поскольку простое по сути добавление промежуточного охладителя создает множество разнообразных проблем. Извлечение большей пользы от установки промежуточного охладителя при уменьшении проблем, которые он может принести – техническая задача, которая должна быть решена прежде, чем можно будет создавать систему турбонаддува с промежуточным охлаждением воздуха.

Будет ошибкой думать, что “любой интеркулер лучше, чем отсутствие интеркулера “.

Отвод теплоты от нагнетаемого воздуха имеет два огромных достоинства. Во-первых, понижение температуры увеличивает плотность воздуха. Увеличение плотности пропорционально изменению температуры (измеренное по абсолютной шкале). Более плотный воздушный заряд производит больше энергии. Вторым, но не менее важным эффектом является потрясающий выигрыш в процессе сгорания, вызванный уменьшением вероятности возникновения детонации вследствие пониженных температур воздушного заряда. Эти два достоинства являются причиной того, что правильно выбранный промежуточный охладитель может увеличить мощность и/или запас прочности двигателя с турбонагнетателем. Чтобы уточнить, какие испытания проводятся при оценке системы промежуточного охлаждения, обратитесь, пожалуйста, к главе “Испытания системы”.

Фронтальный интеркулер

Оптимальная конструкция интеркулера

Факторов, определяющих оптимальность конструкции при создании промежуточного охладителя много, и они различны по своей природе. Эти факторы определяют направления приложения инженерной мысли для постройки промежуточного охладителя, который максимизирует отвод тепла и минимизирует потери давления наддува и любые негативные проявления инерционности.

Жидкостное охлаждение на Toyota Celica

Площадь теплопередачи.

Площадь теплопередачи – сумма площадей всех пластин и оболочек в ядре теплообменника, которые отвечают за передачу теплоты из системы. Легко заметить, что чем больше площадь теплопередачи, тем более эффективен промежуточный охладитель. Не ждите, однако, что вдвое большая площадь удваивает эффективность. Увеличение ядра на 10% даст вам уменьшение приблизительно на 10% «неполноты эффективности». То есть, увеличение на каждые 10% станет все менее и менее весомым. Например, если существующее ядро промежуточного охладителя имеет эффективность 70%, увеличение ядра на 10% должно дать  приблизительно 10% от отсутствующих 30%, другими словами, эффективность увеличенного ядра составит 73%.

 Два наиболее популярных варианта ядра промежуточного охладителя – “пластинчатый” (сверху) и «трубчатый» (снизу). Пластинчатый промежуточный охладителъ обеспечивает меньшее сопротивления потоку, в то время как трубчатыйнромежуточный охладитель имеет тенденцию быть более эффективным с точки зрения теплообмена. ” Трубы ” обычно делаются 1/4 11 толщиной и 1 1/2-3 ” шириной.

Внутреннее проходное сечение.

Конструкция с прямым потоком воздуха через ядро плоха с точки зрения эффективности. Чем более извилист путь воздуха сквозь ядро, тем более вероятно, что он отдаст свою теплоту, а это и есть наша главная задача. Обратной стороной медали является то, что плохая обтекаемость внутри ядра может создавать большие потери давления наддува. Для компенсации плохой обтекаемости внутреннее проходное сечение должно быть сделано достаточно большим, чтобы замедлить скорость движения воздуха внутри ядра промежуточного охладителя и свести потери давления к приемлемому уровню.

Сейчас практически все after-market производители предлагают комплекты для установки интеркулеров. Комплект интеркулера воздух-воздух от Greddy.

Наиболее важный аспект конструкции промежуточного охладителя – низкие внутренние потери давления.

Внутренний объем.

Сначала весь внутренний объем системы промежуточного охлаждения должен наполниться воздухом под давлением, и лишь тогда какое-то давление будет создано во впускном коллекторе. Хотя этот объем вносит не самый существенный вклад в задержку (лаг), однако и этот аспект конструкции неплохо бы оптимизировать в процессе создания хорошей системы промежуточного охлаждения. Весьма полезно в процессе конструирования представлять себе объем системы и постоянно пытаться убрать излишек. Чтобы количественно представить взаимосвязь между объемом и задержкой, предлагается разделить внутренний объем на расход воздуха через систему на определенных оборотах двигателя и умножить результат на 2. (Коэффициент 2 – результат приблизительного удвоения расхода воздуха через систему при переходе от простой езды к работе двигателя с наддувом). Приблизительное время задержки в этом случае равно

Пример: Пусть объем системы впуска 8,2 литра. Расход воздуха – 8,415 м3/мин на режиме приблизительно 5000 оборотов в минуту. Тогда

Совершенно точно можно сказать, что приемистость будет плохой, если двигатель оборудован датчиком расхода воздуха, размещенным слишком далеко от корпуса дроссельной заслонки. Открытие дроссельной заслонки формирует импульс низкого давления, перемещающийся к датчику расхода воздуха. Как правило, этот импульс должен пройти расстояние от корпуса дроссельной заслонки до промежуточного охладителя, сквозь промежуточный охладитель, назад к турбонагнетателю, потом на расходомер, чтобы тот зарегистрировал изменение. Только когда расходомер получит этот импульс, отношение воздух/топливо может измениться топливным контроллером с учетом новых условий нагрузки на двигатель. Надо заметить, что в этой схеме возможны усложнения, связанные с наличием датчика положения дроссельной заслонки, которым может быть оборудован двигатель. И всё-таки, как правило, чем дальше дроссельная заслонка отдатчика расхода воздуха, тем хуже приемистость. Таким образом, длине этой траектории необходимо также уделить некоторое внимание на этапе проектирования.

Серьезный подход к промежуточному охлаждению.

Когда двигатель оборудован системой впрыска, оснащённой датчиком давления во впускном коллекторе, и при этом не используется датчик расхода воздуха, либо же речь идёт о двигателе с карбюратором, установленным после турбонагнетателя, длина впускного тракта может быть достаточно длинной без отрицательных последствий, поскольку приемистость при этом не пострадает.

Таким образом, основная задача при проектировании системы промежуточного охлаждения состоит в том, чтобы максимизировать способность системы по отводу теплоты от сжатого воздуха и при этом снизить такие неблагоприятные воздействия, как потеря давления наддува, потеря приемистости или любая задержка при повышении давления наддува.

Расчёт параметров промежуточного охладителя

Изменение плотности впускного воздуха может быть вычислено относительно изменения температуры, вызванного промежуточным охладителем. Например, предположите, что турбонагнетатель имеет компрессор, повышающий температуру на 90°С выше температуры атмосферного воздуха, то есть до 383° абсолютной температуры при нормальной температуре 20°С (нуль градусов Цельсия соответствует 273° по абсолютной шкале температуры; прибавьте 20°С, получим 293°, 90° С выше этой температуры – 383° абсолютной температуры). Если мы используем в системе промежуточный охладитель с эффективностью 60 %, мы понизили бы температуру воздуха на 0,6 х 90″С = 54()С, уменьшив повышение температуры до 36°С в отличие от первоначальных 90°С или абсолютную температуру 293° + 36° = 329°. Изменение плотности в этом случае может быть вычислено из отношения первоначальной абсолютной температуры к конечной абсолютной температуре:

Вычисление эффективности промежуточного охладителя.

Поэтому, этот промежуточный охладитель даст увеличение плотности воздушного заряда приблизительно 16 %. Это означает, что на 16 % большее количество воздушных молекул окажется в камере сгорания, нежели при отсутствии интеркулера. При неизменных прочих условиях можно было бы ожидать пропорциональное увеличение мощности. Этого, к сожалению, не происходит вследствие потерь давления, вызванных аэродинамическим сопротивлением внутри промежуточного охладителя. Соответствующее уменьшение мощности, вызванное потерей давления, может быть оценено посредством вычисления отношения абсолютного давления с использованием промежуточного охладителя к давлению без промежуточного охладителя и вычитанием результата из 100%.

Пример: Если из 0,68 бар, созданного компрессором давления, 0,14 потеряны из-за сопротивления промежуточного охладителя:

Этот расчёт показывает, что потери при прохождении воздушного потока сквозь промежуточный охладитель составляют 8 %. Мысль о том, что потерянное давление наддува может легко быть восстановлено путем регулирования вестгейта, является не совсем правильной, несмотря на всю свою притягательность. Конечно, если давление наддува будет увеличено, мощность увеличится, но последствием этого будет то, что давление на входе в турбину увеличится, поскольку Вы попытаетесь заставить турбину работать при большей нагрузке. Большее давление на входе в турбину создает большее обратное давление, которое увеличивает количество теплоты в камере сгорания, которая понижает плотность воздуха на впуске и так далее, и так далее. Таким образом, можно видеть, что идея восстановления потерянной, из-за наличия интеркулера, мощности, путем повышения давления наддува – это, в некотором роде, попытка ухватить собственный хвост. Слишком бесполезной затеей будет попытка разработать и изготовить мифический промежуточный охладитель с нулевыми потерями.

Промежуточные охладители воздух /воздух, установленный на GTR35.

Вычисление КПД промежуточного охладителя.

Идея состоит в том, чтобы сравнить увеличение температуры воздуха, вызванного турбонагнетателем, с понижением температуры при прохождении воздуха через промежуточный охладитель. Увеличение температуры после компрессора – это разность температуры воздуха на выходе из компрессора (Т_со) и температуры окружающей среды (Т_a).

Увеличение температуры = Т_со– Т_a;

Количество тепла, отведенного промежуточным охладителем характеризуется разностью температуры воздуха, выходящего из компрессора (Т_со) и температуры воздуха, выходящего из промежуточного охладителя (Т_iо).

Уменьшение температуры = Т_со– Т_iо;

Эффективность промежуточного охладителя (Е_j) определяется как отношение понижения температуры к увеличению температуры:

Пример: Пусть Т_a = 20° С, Т_со= 120° С, иТ_iо= 40⁰ С. Тогда:

 

Выбор типа промежуточного охладителя

В настоящее время имеются два типа промежуточных охладителей, подходящих для использования: воздух/ воздух и воздух/жидкость. Каждый имеет свои особенности. Решение, о том, какой из них является наиболее подходящим для конкретного приложения, должно основываться на достоинствах и недостатках каждого из типов применительно к конфигурации транспортного средства.

Агрегат воздух/воздух будет проще, имеет большую тепловую эффективность на высоких скоростях, большую надежность, более простое обслуживание, и, наконец, низкую стоимость. Агрегат воздух/жидкость будет иметь лучший термический к.п.д. на низких скоростях, обеспечивает лучшую приемистость в случаях, когда система впрыска оборудована измерителем массового расхода, меньшую потерю давления и снижает вероятность работы компрессора на неустойчивых режимах. Габаритные ограничения или сложности прокладки воздуховодов могут диктовать невозможность использования агрегатов воздух/воздух. В подобных случаях выбор осуществляется сам собой.

Ядро промежуточного охладителя трубчатого и “plate & bar” вида обеспечивает хороший теплообмен за счет развитых турбулизаторов, но меньшую внутреннюю площадь проходного сечения.

Промежуточный охладитель воздух/воздух

При конфигурировании промежуточного охладителя воздух/воздух необходимо в равной степени уделять адекватное внимание самым разнообразным факторам. Хорошо сбалансированная и оптимизированная конструкция может получиться только вследствие кропотливой работы над деталями, пока все нюансы конструкции не будут соответствовать техническим требованиям, перечисленным в следующих параграфах.

Внутреннее проходное сечение.

В первую очередь потери давления при прохождении воздуха сквозь промежуточный охладитель зависят от внутреннего проходного сечения ядра теплообменника. Не существует никакой волшебной формулы для вычисления правильного проходного сечения при заданном расходе воздуха, но опыт показал, что следование рекомендациям, отражённым на рисунке, приносит удовлетворительные результаты. Если бы не завихрители, которые будто палка о двух концах, мы могли обойтись намного меньшими проходными сечениями, но тогда теплопередача была бы значительно меньшей. Задача завихрителей состоит в том, чтобы внутри ядра не существовало никакого ламинарного течения. Если эта задача выполнена, каждая молекула впускного воздуха получит шанс достигнуть стенки ядра и передать ей часть своей энергии в виде теплоты. При частом расположении завихрителей теплообмен лучше, но и потери давления выше. Если имеется пространство для размещения большого ядра, вполне можно выбрать ядро с частыми завихрителями и найти компромисс между высоким сопротивлением завихрителей и большим внутренним проходным сечением. В противном случае: там, где пространство строго ограничено, должно быть выбрано ядро с низкой плотностью завихрителей.

Компоненты ядра промежуточного охладителя. Воздух из турбонагнетателя подается в каналы для нагнетаемого воздуха. Сторона окружающего воздуха размещается так, чтобы набегающий воздух охлаждал ядро. Крайние пластины, паянные к внешней поверхности, обеспечивают зазор и жесткость. Завихрители способствуют передаче тепла от труб к разделительным пластинам и оттуда к окружающему воздуху сквозь каналы охлаждающего воздуха.

Измерение проходного сечен и я ядра.

Выбор размера ядра.

Как только внутреннее проходное сечение будет рассчитано, могут быть определены габаритные размеры ядра и его форма. У большинства ядер воздух может пройти через примерно 45% площади стороны для нагнетаемого воздуха. Чтобы найти заданную площадь стороны для нагнетаемого воздуха, разделите внутреннее проходное сечение на это число 45 %. Ядра обычно имеют толщину 50 и 75 мм, длину (высоту) каналов 150, 200, 250, и 300 мм, и ширину 225, 450, и 600 мм (которая может быть уменьшена до конкретного точного размера). Существуют ядра с более длинными каналами, но они имеют свойство ухудшать внутреннее проходное сечениею.

Пусть расход воздуха составляет 14 м³ Рисунок  показывает, что типичный промежуточный охладитель требовал бы внутреннего проходного сечения приблизительно 170 см².

Поэтому, для ядра толщиной 75 мм. – Ширина =170 см²/7,5см = 22,7см

              для ядра толщиной 50мм. – Ширина =170 см²/5см = 34см

Если имеется пространство для ядра толщиной 50 мм, эффективность окажется немного больше, поскольку увеличится ширина и, следовательно, возрастёт лобовая площадь. Хотя более тонкое ядро является лучшим выбором, тем не менее, толстое ядро также полностью работоспособно. Длина воздушных каналов каналов (высота), умноженная на ширину ядра – фактическая лобовая площадь.

Оценка требуемого внутреннего проходного сечения ядра.

Фронтальная площадь

Фронтальная площадь интеркулера влияет на количество окружающего воздуха, проходящего через ядро и охлаждающего надувочный воздух. Чем больше количество окружающего воздуха проходит через ядро, тем выше охлаждающие возможности интеркулера. Расход воздуха определяется как произведение скорости движения и фронтальной площади ядра.

Расход воздуха = V*S Пример: Пусть V = 90 километров в час и S =355 см² ЛГ = 53 мин

Таким образом, видно, что из двух ядер с фактически равным внутренним проходным сечением, ядро с большей лобовой площадью будет лучше.

Оценка количества охлаждающего воздуха, проходящего через п ромежуточный охладитель

Коэффициент лобового сопротивления интеркулера

Коэффициент лобового сопротивления определяет легкость, с которой окружающий воздух проходит через ядро. Конечно, чем легче воздуху проходить сквозь ядро, тем больше будет расход окружающего воздуха и, следовательно, выше охлаждающий эффект. Например, если трубы, по которым проходит впускной воздух, в ядре имеют скругленные края, расход поступающего окружающего воздуха, вероятно, будет несколько большим. В большинстве выпускаемых интеркуллеров, коэффициент лобового сопротивления для окружающего воздуха – упущенная деталь конструкции.

Поток окружающего воздуха сквозь ядро пропорционален коэффицценту лобового сопротивления ядра.

Экструдированное ядро с закругленными краями обеспечит прохождение большего колличества охлаждающего воздуха.

 

Воздухозаборники

Форма воздухозаборников также определяет количество проходящего через интеркулер воздуха. Они заставляют молекулы воздуха проходить сквозь ядро. Не недооценивайте способность воздухозаборников улучшить эффективность промежуточного охладителя. Можно предложить, что при хорошем подходе можно достичь увеличения эффективности на 20 %. При изготовлении воздухозаборников стоит приложить дополнительные усилия, чтобы быть уверенным, что молекулы воздуха не имеют никакого другого пути, кроме как через ядро интеркулера. То есть герметизируйте все ребра, углы, и соединения.

Минимальная площадь входного канала не должна быть меньше одной четверти площади ядра.

Правильная система подвода воздуха направит большее количество охлаждающего воздуха сквозь промежуточный охладитель

 Нет необходимости в том, чтобы входной канал был столь же большим как лобовая площадь ядра интеркулера. Практическое правило состоит в том, чтобы входной канал был по крайней мере размером в четвертую часть площади ядра. Это довольно странное правило вызвано тем фактом, что меньше чем четверть количества воздуха прошла бы через ядро без влияния трубок интеркуллера.

Толщина Ядра

Выбор толщины ядра промежуточного охладителя немного похож на жонглирование. Это вызвано тем фактом, что вторая половина любого ядра делает только четвертую часть работы по охлаждению. Добавление толщины ядра действительно улучшит эффективность, но увеличение будет все меньше и меньше. Другой отрицательный эффект, играющий роль, при увеличении толщины: увеличивающийся коэффициент лобового сопротивления интеркулера. Разумный способ установки ядра, когда лобовая площадь недостаточна и имеется избыточная глубина – интеркулер с разделенным ядром, обсуждаемый позже.

При выборе промежуточного охладителя, расценивайте интеркулер с толстым ядром как необдуманное решение.

 

Увеличение толщины ядра не увеличивает пропорционально возможности теплопередачи. Каждое следующее увеличение толщины ядра получит более горячий охлаждающий воздух.

Направление потока в ядре интеркулера

Когда имеется достаточно пространства для размещения большого интеркулера необходимо определить ориентацию ядра интеркулера. Если какие-либо причины не диктуют особенных требований, ядро всегда должно быть ориентировано для обеспечения самого большого возможного внутреннего проходного сечения. Направление потока не так важно. Например, интеркулеры на рисунке ниже занимают одинаковое пространство, но агрегат с вертикальным потоком имеет большую внутреннюю площадь и, следовательно, дает создает меньшее сопротивление потоку воздуха.

 

Верхнее и нижнее ядра имеют одинаковую особую площадь, площадь теплопередачи, и эффективность, но нижнее ядро, имеет намного большое внутреннее проходное сечение, из-за большего числу каналов для воздуха и, поэтому, более низкие потери давления.

Конструкция концевых резурвуаров промежуточного охладителя

Несколько деталей в проекте концевых резервуаров, присоединяемым к ядру интеркулера, могут улучшить термический к.п.д. и уменьшить потери давления. Это конечно не лучшая идея думать, что все молекулы воздуха легко и просто найдут свой путь «в» и «из» промежуточного охладителя. Думайте о них как о пасущихся овцах. Дайте им направление и сделайте перемещение легким для них.

Правильное внутреннее экранирование может обеспечишь рвномерное распределение воздушного потока внутри ядра и, таким образом, больший отвод тепла. Добавьте перегородку, направляющую одну половин впускного воздуха в одну половину ядра, а оставшуюся часть во вторую половину ядра.

Конструкция входного резервуара

Совершенно ясно, что термический КПД увеличится, если мы можем получить равномерное распределение воздушного потока сквозь трубы ядра. Необходимые усилия для выполнения этого могут быть сделаны путем установки соответствующих перегородок во входном резервуаре.

Положению входа во входной резервуар необходимо уделить внимание в нескольких областях. Всегда помните о требованиях равномерного распределения воздуха и легком входе потока в резервуар.

Конструкция выходного резервуара

После того, как работа по распределению сделана во входном резервуаре, теперь необходимо в выходном резервуаре собраться все молекулы и направить их в двигатель. При этом нужно уделить внимание, как спрямлению потока, так и к сведению потерь давления к минимуму. Заострите внимание на направлении выхода, и не заставляйте поток внезапно менять направление.

Удачные и не очень варианты выходного резервуара интеркулера.

Размеры и форма труб

Вероятно есть магическая скорость, которую не должна превышать скорость воздушного потока в трубе, из-за быстро увеличивающегося сопротивления и последующей потери давления. Значение этой критической скорости около 0,4 М или приблизительно 140 м/с, поскольку после достижения этой скорости сопротивление, а за ним и потери давления, значительно увеличиваются. Можно легко выбрать нужный диаметр трубы, вычислив максимальный расход воздуха и разделив его на площадь сечения трубы. Приближенное значение максимального расхода воздуха можно узнать, умножив желаемую мощность в л.с. на 0,05.

Пример: Допустим максимальный расход воздуха равен приблизительно 8,415 м’/мин, и диаметр воздуховода = 50 мм. Тогда 

Скорость звука – приблизительно 340 м/с. Поэтому

Таким образом, трубы диаметром 50 мм будет достаточно для подачи 8,5 м³/мин без значительного возрастания сопротивления. Не поддайтесь искушению, чтобы использовать трубы большего диаметра, чем необходимо, так как в гладких трубах с плавными изгибами обеспечивается небольшое сопротивление. Большие трубы только увеличат объем системы промежуточного охлаждения, и поэтому не стоит делать этого.

Толстая труба не обязателъно лучше, чем тонкая труба.

Изгибы и изменения сечения

Любой изгиб трубы или внезапное изменение поперечного сечения должны рассматриваться как потенциальные места потери расхода или источники увеличенного сопротивления. Необходимо заметить, что каждый раз при повороте потока воздуха на 90° происходит потеря 1 % расхода. Три 30” изгиба составят в целом 90°. Всегда используйте самый большой возможный радиус для любого изменения направления.

Конечно изгиб 90° с малым радиусом будет давать большие потери, чем изгиб с большим радиусом. Изменение от одного размера трубы к другому, часто необходимо для подсоединения к корпусу дроссельной заслонки, выходу из турбонагнетателя, входу и выходу из промежуточного охладителя. Эти изменения сечения нарушают плавность потока и создают потери. Плавные изменения сечения лучше всего могут быть выполнены в виде конических сегментов. Нужно следовать практическому правилу для определения угла конуса – одно изменение диаметра на длине в четыре диаметра.

Шланги и соединения

Все шланги и соединения являются местами потенциальных неисправностей. В начале проектирования системы турбонаддува рассматривайте все шланги и соединения как слабые места системы впуска. Неисправность соединения шлангов конечно означает потерю давления наддува. Однако, в случае если система управления двигателем использует датчик массового расхода воздуха, двигатель не будет работать должным образом. Когда шланг поврежден, воздух может поступать двигатель минуя расходомер, и поэтому датчик массового расхода воздуха будет вырабатывать сигнал, не соответствующий реальному расходу воздуха. Без правильного сигнала, двигатель будет работать плохо или вообще не будет работать. Проблема с соединениями шлангов и трубопроводов состоит в том, что к каждому соединению приложена нагрузка, стремящаяся разорвать его. Эта нагрузка равна площади поперечного сечения трубы умноженному на давление наддува.

В соединениях труб могут возникать различные препятствия для потока воздуха.

Угол раствора конуса большее 15″ может вызвать отрыв пограничного слоя воздушного потока и увеличение сопротивления. 

Если в системе воздух под давлением 1,4 бара подается в трубопровод диаметром 50 мм, его соединения будут подвергаться нагрузке около 30 килограмм, стремящейся разъединить их. Эта нагрузка будет стягивать шланг с трубы, если на трубе отсутствуют какие либо препятствия от стягивания шланга, или нагрузка не направлена по другому пути. Во многих случаях шланг может быть закреплен на трубе настолько ужасно, что это может вызвать разъединение соединения. Легкое решение этой проблемы – соединительная тяга между трубами для передачи нагрузки минуя шланг. При этом обеспечить требуемый ресурс шланга гораздо проще.

Соединительные тяги на трубах промежуточного охладителя разгружают соединение от растягивающих нагрузок.

Несчастный шланг пытается вынести эти нагрузки при высокой температуре, в среде с насыщенной парами углеводородов. Необходимо найти материал для шланга непроницаемый для углеводородных топлив и имеющий незначительное ухудшение свойств при высоких температурах. Такие шланги обычно изготавливаются из кремний-органических материалов, как правило – из фтор-силиконовых каучуков.

Размещение промежуточного охладителя

Поиск места для размещения промежуточного охладителя часто сводится к поиску доступного пространства для достаточно большого агрегата. Для этого не требуется научных знаний. Однако, необходимо соблюсти несколько правил. Недопустимо размещение промежуточного охладителя воздух/воздух в двигательном отсеке. Размещение его за радиатором системы охлаждения также не годится.

Помните, что воздух, прошедший через радиатор системы охлаждения имеет температуру около 50°С или более, он горячей окружающего воздуха и поэтому не способен охладить что-нибудь. Действительно, турбонагнетатель при низких давлениях наддува, не может нагреть впускной воздух до температуры подкапотного воздуха, который якобы должен охладить интеркулер. Когда это происходит, промежуточный охладитель становится «промежуточным нагревателем», а не нужной частью системы турбонаддува. Когда наддув повышается и температура впускного воздуха превышает температуру подкапотного пространства, промежуточный охладитель, начнет немного охлаждать, но будет всегда страдать от серьезной потери своей эффективности. А это не то, что мы хотим получить. Так же нежелательным является излучение тепла под капотом от нагретых деталей двигателя. Термоизоляция и правильно проложенные трубы могут помочь решить эти задачи, но, совершенно очевидно, что моторный отсек неподходящее место для промежуточного охладителя.

Интеркулер должен стоять первым на пути охлаждающего воздуха.

Всегда будьте в поисках злодея называемого ” промежуточный нагреватель”

Промежуточный охладитель с разделенным ядром

В ситуации, когда фронтальное пространство для интеркулера ограничено, но имеется избыточная глубина, необходимо рассмотреть интеркулер с разделенным ядром. Вообще интеркулер с разделенным ядром – простой интеркулер с более толстым ядром с перемещенной назад одной половиной. Некоторое количество свежего воздуха подводится к нему, в то время как отработанный воздух от переднего ядра проходит вокруг второго ядра. Компактный, с высоким расходом интеркулер может быть смонтирован при помощи компоновки с разделенным ядром. Эффективность может быгь достаточно высока, потому что задняя половина интеркулера делает свою часть работы.

Промежуточный охладитель воздух/жидкость

Когда пространство или сложности прокладки трубопроводов исключают использование агрегатов воздух/воздух, жидкостная система промежуточного охлаждения становится хорошей альтернативой. Большинство требований к конструкции для интеркулера воздух/воздух также применимо к жидкостному интеркулеру. Хотя имеются различия, вызванные подачей жидкости. В то же время сложная система жидкост- ного охлаждения имеет одно потрясающее преимущество – гораздо больший коэффициент теплопередачи между жидкостью и металлом в отличии от теплопередачи между воздухом и металлом.

Интеркулер на спортивном автомобиле Ferrari 126. На спортивных автомобилях всегда будут установлены интеркулеры воздух/воздух.

Эта большая разница будет играть свою роль, только если все барьеры теплопередачи будут оптимизированы, таким образом можно получить значительное увеличение эффективности промежуточного охладителя. Это путь к системе промежуточного охлаждения, которая имеет термический КПД более 100 %. В настоящее время это не имеет практического применения кроме автомобилей для дрэг рэйсинга, машин для максимальной скорости, или для морского применения. Решение этой задачи требует услуг гениального изобретателя. Без любых изобретательных решений, жидкостные системы промежуточного охлаждения перевращаются в агрегаты воздух/воздух, в которых теплоту впускного воздуха, для передачи в атмосферу, переносит жидкость, в отличие от использования для этого непосредственно воздуха. Основные проблемы при использовании жидкости в значительной степени сосредоточены вокруг расхода жидкости, ее количества в системе, и последующем ее охлаждении.

Общая схема жидкостной системы промежуточного охлаждения 

Теплообменник впускного воздуха.

Внутри жидкостного интеркулера легко можно получить большое внутреннее проходное сечение, так как наиболее подходящие для этой цели ядра часто являются воздушными агрегатами, в которые воздух подается с другой стороны.

При использовании типичного ядра воздух/воздух в качестве жидкостного теплообменника, полностью измените направление воздушного потока, чтобы получить большее проходное сечение.

Типичное ядро теплообменника воздух-воздух Охлаждающая жидкость Типичное ядро теплообменника воздух-жидкость Хотя алюминий гораздо более удобный материал для использования в любых интеркулерах, медные элементы ядра, когда условия позволяют их использовать, могут обеспечивать больший коэффициент теплопередачи. Большие проходные сечения, обычно связанные с водяными интеркулерами, позволяют увеличить толщину ядра настолько, насколько позволяет пространство.

Можно предполагать, что жидкость найдет равный доступ ко всем трубам ядра, но распределению воздуха в верхних частях ядра нужно уделить внимание. Простые каналы для воздуха могут предотвращать воздушные ямы. Лучшее решение состоит в том, что жидкость необходимо подводить в самой холодной точке и отводить ее в самой горячей точке.

Небольшие утечки воздуха в интеркулере воздух/воздух некритичны, но любая протечка жидкости в основном ядре теплообменника может быть бедствием. Таким образом интеркулер должен быть обязательно отпрессован и проверен на утечки перед использованием. Давление в 0,5 – 0,7 бара, при наполненном водой ядре, будет подходящим для этого. Не сильно удивляйтесь, когда увидите воздушные пузыри, выходящие через алюминиевые стенки.

Вариант жидкостного промежуточного охладителя, интегрированного во впускной коллектор на двигателе 3S-GTE

Насосы

Наиболее полезные насосы – 12-вольтовые морские трюмные насосы. Они могут быть соединены последовательно или параллельно, в зависимости от давления и расхода жидкости через них. Нельзя упустить тот факт, что чем больше прокачка воды, тем выше эффективность интеркулера. Рассматривайте расход воды 40 л в минуту как минимальный. Необходимо найти компромиссное решение относительно ресурса насоса с одной стороны и эффективностью интеркулера с другой, если требуются, чтобы насосы работали постоянно. Имея в виду важность характеристик, ответ должен быть – насосы должны работать непрерывно. Если насосы работают непрерывно, происходит интересная вещь – когда нет давления наддува, впускной воздух будет охлаждать воду в интеркулере.

Подключение насосов к 12-вольтовому источнику питания обеспечит полную проверку их работоспособности при включении зажигания. Насосы должны быть установлены как низшие точки системы промежуточного охлаждения, так, чтобы они всегда были заполнены водой и таким образом, исключалась возможность их работы всухую.

Теплоноситель

Вода самая лучшая охлаждающая среда. Гликоль и другие незамерзающие вещества ухудшают способность воды переносить теплоту и должны использоваться только в количествах, требуемых для предотвращения замерзания теплоносителя и коррозии элементов системы.

Используйте то же самое соотношение воды и антифриза в интеркулере, которое используется в системе охлаждения двигателя. Использование современного антифриза улучшит антикоррозионные свойства и предотвратит коррозию алюминия. Дистиллированная или деминерализованная вода обеспечит содержание системы в чистоте.

Резервуары

Размер резервуара имеет важное значение в эффективности жидкостного интеркулера. Имейте ввиду, что большинство применений наддува продолжается всего несколько секунд – скажем, 15 в среднем. Тогда разумно убедиться, что в этом промежутке времени любая данная часть воды не должна дважды попасть в интеркулер. Насос с производительностью 40 л в минуту будет перемещать 10 л за 15 секунд: таким образом, здесь подходящий размер резервуара – 10 л. Такой объем может показаться большим, но мы сделали вывод, что чем больше резервуар, тем больше время потребуется воде, чтобы повторно пройти через интеркулер. Не трудно заметить, что поскольку используется большой резервуар, уменьшается потребность в передних радиаторах. Имейте ввиду, что чем больше масса воды, тем больше тепловая инерция.

Передний радиатор

Передний радиатор – наименее важная часть системы промежуточного охлаждения, поскольку он выполняет свою работу, когда наддува нет. В начале работы под наддувом, вся система будет иметь приблизительно температуру окружающей среды. Когда давление начнет расти, нагревая жидкость в основном ядре интеркулера, нагретая жидкость должна попасть в радиатор прежде, чем возникнет перепад температур, чтобы вытеснить теплоту. Она попадет в радиатор, может быть через 7 или 8 секунд, в зависимости от размера резервуара. Этот интервал времени типичен для работы под наддувом. Теперь ясно, что передний радиатор будет выполнять большинство своей работы после работы под давлением. Так как перепад температур между водой и передним радиатором мал по сравнению с перепадом температур между нагнетаемым воздухом и водой, время, требуемое для охлаждения воды намного больше, чем время, требуемое для ее нагрева. Это еще одна причина для того, чтобы водяные насосы работали постоянно. Передний радиатор не должен быть столь большим, как это может казаться на первый взгляд, потому что при установке двух радиаторов друг за другом, через передний радиатор будет проходить гораздо больше воздуха, чем через задний. Например, при скорости около 90 километров в час сквозь охладитель площадью 0,1 квадратный метр потенциально может пройти 150 м3/мин охлаждающего воздуха. Конечно это тот случай, когда больше значит лучше, но не настолько лучше, чтобы бежать за огромным передним радиатором.

Распыление воды на промежуточный охладитель

Распыление воды на ядро интеркулера воздух/воздух, является методом повышения его термического КПД. Предварительное испытание такого механизма показало небольшое увеличение на 5 -10 %. Конструкцию и использование любой системы охлаждения, основанной на расходе жидкости, лучшие рассматривать только для специальных мероприятий.

Впрыск воды

Распылитель воды – не очень интересное устройство. Оно не имеет места в хорошо спроектированной системе турбонаддува. В двух обстоятельствах это устройство жизнеспособно: турбонагнетатель домашнего изготовления с протяжкой воздуха через карбюратор, или нагнетатель Рутса, установленный между огромным двигателем и двумя еще более огромными карбюраторами. Увеличение запаса прочности двигателя с турбонагнетателем при помощи, по существу, ненадежного устройства – это идея, чье время давно прошло. Пусть покоится с миром.

В этой карбюраторной системе турбонаддува, смонтированной на двигателе Pontiac V8, установлен впрыск воды.

Вода подается по белой трубке к форсунке и распыляется на входе в карбюратор. Это вынужденная мера, так как в системе отсутствует интеркулер.

Впрыск воды на автомобиле с турбонагнетателем – неоправданная «скорая помощь» для неправильно выполненой на первых этапах работы.

Одноразовый промежуточный охладитель

Специализированные события, такие как дрэг-рейсинг или разгон на максимальную скорость, представляют особый интерес для использования одноразового суперэффективного промежуточного охладителя. В то время как он является непрактичным для повседневного использования, промежуточный охладитель, хорошо работающий с эффективностью более 100 %, легко может быть создан и использован при короткой продолжительности работы с высоким давлением наддува. Принцип действия промежуточного охладителя с эффективностью более 100 % состоит в том, чтобы обеспечить охлаждающую среду для ядра теплообменника, которая имеет температуру или ниже температуры окружающей среды или может поглощать огромные количества теплоты в процессе испарения при контакте с ядром. Примером такой охлаждающей среды является омываемый водой теплообменник, наполненный льдом, или теплообменник с распылением жидкого азота. Независимо от используемой охлаждающей среды, она должна постоянно двигаться, чтобы избежать формирования пограничного слоя. Стационарный пограничный слой удерживает тепло и сильно снижает теплообмен между ядром и средой охлаждения. Не поддавайтесь восторженным мыслям о том, насколько хорош промежуточный охладитель с эффективностью более 100 % и не упустите не менее важную сторону конструкции интеркулера – потери давления в ядре.

Итоги главы

Что такое промежуточный охладитель, и почему on настолько важен?

Промежуточный охладитель это теплообменник (радиатор), помещенный на выходе компрессора турбонагнетателя. Его цель – понизить температуру сжатого воздуха, выходящего из турбонагнетателя, увеличить плотность воздуха и следовательно – обеспечить более высокое давление наддува.

Понижение температуры воздуха имеет два основных плюса: оно увеличивает мощность, и предотвращает детонацию на значительно более высоких давлениях наддува. Охлаждение нагнетаемого воздуха делает его более плотным – т.е., большее количество молекул в кубическом сантиметре. Увеличение плотности составляет около 10 – 15 %, в зависимости от уровня наддува и эффективности охладителя. Мощность увеличивается пропорционально плотности. Это, конечно, полезное увеличение мощности, но это не все, что мы имеем. Увеличение зоны, безопасной от детонации, настолько велико, из-за понижения температуры, что часть этой увеличенной зоны может использоваться, чтобы повысить уровень наддува. При использовании хорошего промежуточного охладителя граница детонации может быть отодвинута на 0,25 – 0,3 бара наддува (конечно при обеспечении правильного соотношения воздух/топливо). Давление наддува может и должно тогда быть поднято на 0,2 – 0,25 бара. Улучшение характеристик в результате этих дополнительных 0,2 – 0,25 интеркуллерных бара приблизительно то же самое как характеристика, обеспечиваемая первыми 0,35 – 0,4 бара наддува.

Однако, здесь могут быть ловушки. Во-первых, теперь модно предлагать интеркуллер как замену правильному соотношению воздух/топливо. Он не может заменить его. Правильное соотношение воздух/топливо обязательно. Если вы выбираете одно или другое, Вы должны выбрать правильное соотношение воздух/топливо. И то и другое – гораздо лучше.

Во-вторых, слишком большие потери давления в промежуточном охладителе могут увеличить давление в выпускном коллекторе на- столько, что фактически могут свести на нет все увеличение мощности, обеспечиваемое промежуточным охладителем. Промежуточный охладитель с нулевым сопротивлением идеален, подберитесь к нему так близко, насколько это возможно. Знайте то, что Вы покупаете. Узнайте падение давления при расходе воздуха в 1,5 раза больше, чем у вашего двигателя. Оно должно быть менее 0,15 бара. Немногие будут удовлетворять этому требованию, включая и штатные интеркулеры.

Какого типа бывают промежуточные охладители ?

Имеются два основных типа промежуточных охладителей: “воздух/ воздух” и “воздух/жидкость”. Каждый из них имеет преимущества, и каждый имеет свои недостатки. Интеркулер “воздух/воздух” является самым простым. Он не имеет никаких подвижных частей и столь же прост как кирпич.

Его способность охлаждать нагнетаемый воздух вполне удовлетворительна, но потери давления могут быть высоки, особенно с, обычно используемыми, небольшими ядрами. Данная потеря давления в промежуточном охладителе обнаружится как увеличение вдвое противодавления в выхлопном коллекторе – извечного врага турбокомпрессора. В целом, хороший узел выбирается для адекватного отвода тепла и минимальной потери давления.

Система VMaunt, с расположением интеркулера под углом

Агрегаты “воздух/жидкость” немного сложнее, но прекрасно выполняют свою работу. Такая система состоит из двух радиаторов, один между турбонагнетателем и двигателем и меньший перед стандартным радиатором системы охлаждения. Жидкость прокачивается электрическим насосом.

Решения, на основе которых выбирается тот или иной вариант должны быть основаны на двигателе, доступном пространстве, датчиках расхода воздуха системы впрыска топлива и разнообразных других факторах. Пример каждого выбора: очевидный выбор для 6-цилиндро-вого BMW – жидкостный интеркулер, так как отсутствует пространство для соответствующего ядра воздух/воздух. Дальнейшая сложность в установке интеркулера воздух/воздух в BMW – полное отсутствие высокоскоростного потока воздуха в единственном месте, где можно уста- новить только небольшое ядро. С другой стороны, Форд Mustang GT предлагает во всех отношениях идеальное место для интеркулера воздух/ воздух. Существует пространство для достаточно большого интеркулера воздух/воздух (целых три ядра), и к нему легко можно подать огромное количество охлаждающего воздуха.

Что такое впрыск воды, и когда он необходим ?

Впрыск воды – распыление потока Н₂О в систему впуска. Теплота, поглощенная при парообразовании воды дает сильный эффект охлаждения для горячего сжатого воздуха, выходящего из турбонагнетателя. Понижение температуры воздуха на впуске снижает тенденцию к детонации. Не будьте слишком поспешны, чтобы создать защиту от детонации, основанную на таком устройстве. Впрыск воды лучше использовать, когда желателен уровень наддува более 0,4 бара, но в системе отсутствует промежуточный охладитель. Не допускайте использования впрыска воды как оправдания за несоответствующее соотношение воздух/топливо. Рассмотрев все вышесказанное, Вы должны быть далеки от идеи использовать впрыск воды.

 

ROMEZHUTOCHNOE OKHLAZHDENIE

1.Химические и физические свойства воздуха – Комплект шпор по специальности теплоэнергетика ГГТУ им П.О.Сухого

-вод.пар, гелий,криптон, роддон,неон,ксенон,азон.

Сод-ние углекислоты в атмосферном воздухе для расчетов принемается равным 0,04%

Облад.св-вами ид.газа и к нему применимы все те же з-ны Бойля-Мар.,Гей-Люссака и т.д.

В вентиляц.расчетах весовая и обьемная уд.теплоемкости воздуха.Вес.уд.теплоемкостью

наз.кол-во тепла необходимое для того,чтобы нагреть 1кг воздуха с 0°С до 1°С

При пост. давлении Ср=1,005 кДж/кг*К

Обьемной уд.теплоемкостью наз.кол-во тепла которое необход.нагреть1м3 воздуха на1°С

Влажность воздуха.

Абсол.влажн.возд.наз.вес.вод.паров,сод-ся в 1м3 влажного воздуха.

Влагосод-ние влажн.воздуха наз.вес.вод.паров,наход-ся во влажном воздухе,

Относит.влажностью наз. отношение весового кол-ва водюпаров сод-ся в воздухе

к весу вод.паров насыщающих воздух при данной температуре,или более точно

отношению парц. давления вод.паров к парц.давл.во влажн. воздухе к парц. давл.

вод.паров нсыщ.воздух.

Из послед. ур-ия следует ρвв=ρ

Энтальпии вл.возд.наз.кол-во тепла, содержа-гося во влажном воздухе,сухая часть

которого весит 1кг. hсв=1,005 кДж/кг

2492-скрытая теплота испарения 1кг воды при t=0°С

Энтальпия возд.,связанная с измен.тем-ры воздуха,хар-ет изменение явной теплоты.

При поступлении в воздух вод.паров с той же темп-ой воздуху передается скрытая

теплота.

Диаграмма влажного воздуха была предложена Рамзиным и предст. собой взаимн.

зависимость 5-и параметров: воздуха,энтальпия, тем-ра,относ.влажн., абсолют.

влажн. и парц.давл.вод.паров.

Н-d диагр. строится след.образом.

(1)опред-ся явное теплосодержание 1кг сухого возд. и заключающихся в нем вод.паров.

(2)скрытое содержание вод.паров.

Разница между ними сост. в том, что увеличение явного теплосодержания воздуха

сопровожд. увелич. его температуры.

Скрытое теплосодержание связано с увелич. влагосод.воздуха.

На превращение влеги из жидкого в газ-ое состояние требуется тепло, которое

вместе с влагой в воздух.

Поэтому увелич. влагосодерж. сопровожд. ничтожным изменением тем-ры и то только

за счет явного теплосодержания вод.паров.

В косоугольной сист координат с углом между осями 135° откладывается ось оh,оd и оc

Ур-ние (1) для некот.пост.температуры предст. собой прямую линию.

В осях координат эта прямая линия отсекает от оси ординат отрезок =1,005t

(5-2). На продолжении той же оси ординат до опред. значения d вверх

При темп-ре =0, h2=0. Поэтому эта линия прходит через начало.

Ур-ние (2) не зависит от темп-ры и предст.собой прямую ос проходящую

через начало координат. Для того же значения влагосод.велич. h3 отлож-ся как

отрезок 1-4. Отрезок 3-4 суммарная энтальпия

При изменении тем-ры и влагосод. можно провести одну суммарн.коорд.выраж.

полное теплосодержание вл.возд.

Линия 5-3-линия пост. тем-ры; верт.отрезки лежащие между ней и линией 0-4 будут

соот-ть полному теплосодержанию при данной тем-ре и различным

влагосодержанием линия 0-4 – линия пост теплосодержания или пост.энтальпии.

При др. значениях темп-ры изоэнтальпы будут //-ы линии 0-4.

Абсолютное влагосод. зависит от относит. влажн.φ и видно, что при t=const с

будет изменяться и d, а значит и h.

Построив зав-ть hвв= f(φ) мы получим семейство кривых которое показ.

Тепловое ощущение чел. опред-ся совокупным действием след. факторов:

тем-рой, скор.воздуха и тем-рой внутри поверхн. огрождения.

Способность сохр. темп-ру при охложд. или нагревании чел. организма наход-ся в

совместного воздействия указанных выше 4-х факторов.

Опытным путем было указ.,что можно подобрать бесконечное число сочетание

этих 4-х факторов,кот. созд. одинаковое ощущение.

В рез-те воздействия на организм чел. 3-х факторов

Были представл. 2 критерия:

– эффективная тем-ра- это тем-ра неподвижн.возд.,кот. при относит. влажн.100%

создает такое же охлаждение тела,как воздух неподвижн. .

Опред воздухообмена явл первой задачей, решаемой при организации

вентиляции. Воздухообменом наз кол-во вентиляц возд, необход для обеспечения

воздушн среды помещения на опред санитарно-гигиенич уровне и удовлетвор

технолог требованиям пр-ных помещений. Опред воздухообмен в помещ, в кот

происход выделение пр-ных вредностей.

Обознач V-объём помещений,Z-кол-во вредностей. Основн вредностями в помещ

явл: избыточн тепло, избыт влага, газы и пыль.Обознач ч/з Z₀ нач сод-ние тех же

влажностей в помещ. Ч/з Z_τ – сод-ние вредности в удаленном вытяжном из помещ

воз-хе ч/з время τ.

Z₁-сод-ние вредности в 1м³ приточн воз-ха.

Потребное кол-во возд для борьбы с вредными выделениями обознач L. Составим

диффер урав –ние, опред-щее приращение вредности помещений за промежуток

времени dτ.

Если считать, что вредности выд-ся непрерывно, вентиляция работает также непрерывно,

Ур-ние (3) явл основн ур-нием для расчета воздухообмена при устан-шемся сост в

обществ и пром помещен. Zτ ,Z1-нормативн данные.

При одноврем выделении в помещ различн вредностей воздухообмен опред

из усл ассимиляции каждой вредности. Сист вентиляции рассчит-ся на самые

неблагоприятн усл, требующ наибольш воздуообмена.

1.Опред возд-на из усл удаления из помещ избыт тепла.

t_пр-тем-ра приточн возд, поступ в помещ.

Q_теп.п-кол-во тепла теряемое наружн охлажден-ями

к-величина, обознач измен тем-ры по высоте помещ

к опред путем проведения эксперим и лежит в пределах 0,2-1,5

Н-вертик расстоян от пола до середины вытяжн отверстия

В случае, когда вытяжн отверст располаг в раб зоне, возд-обмен при наличии

L= Q_{изб. р.з}/ c(t_рз-t_пр)

Q_{изб. р.з}-теплоизбытки в пределах раб зоны
2.Опред возд-на из усл удаления из помещ газов или пыли

G-кол-во газа,пыли, о борьбе с кот ведется расчет, выд-ся в помещ

Z₂-допуст сод-ние газа или пыли в взд помещ

Z₁-сод-ние газа в нар возд

3.

Разрез одноэтажного здания

Считается,что стеныт здания не прониц для возд за исключением двухотверстий.

При условии,что тем-ра здания tв>tнв через отверстия 1и2 начнется движение воздуха.

Через 1 воздух входит, а через 2 выходит.Следов в пределах высоты Н будет

иметься плоскость 0-0 в кот. давление внутри помещения будет таким же как и снаружи.

Эту плоскость наз.плоск.равных давлений или нейтральной плоскостью.

Р-давление в этой плоскости. Тогда давление нар возд в плоскости ниже давл.1 будет

Р_1н=Р+h₁ρн

где h₁-расстояние от центра отверст.1 до нейтральн плоскости.

Давление внутр.возд. в той же плоскости

Р₁вн=Р+h2ρвн

ρ_вн<ρн Р1н>Р1вн

Период давления

∆ Р₁= Р1н-Р1вн= h2(Рн-Рвн)

Р2н=Р-h3ρн

h3-расстояние от нейтр плоск. до центра отверст.2

Р2в=Р-h3ρв

ρв<ρн= Р2в>Р2н

След внутр возд будет выходить из отв.2

∆ Р₂= Р2в-Р2н= h₂(ρн-ρв)

Разность давлений ∆ Р1 расходуется на преодоление сопротивл входу воздуха через

отверстие 1. Эти разности давл. зависят от высоты размещ нейтр зон. Общее давление,

которое необход для того чтобы через отв. 1 и 2 смогло осущ движение воздуха

можно записать

∆Р=∆Р₁+∆Р₂= h₁(ρн-ρв)+ h₂(ρн-ρв)=Н(ρ_н-ρ_в)

Зная площади отвер.1 и 2 и располог давления, кот.необход.для преодоления сопрот

при движении возд.через отверст можно опред. кол-во воздуха.Для этого использ.

∆ Р=ωρ/2g

ω-скорость движения возд.

ω=

Пользуясь этой ф-лой можно опред скорость движ.возд. через отверстия

ω1=

ω1=

ω2=

ω2=

Расход возд через отверст. 1 и 2

L1=F1μ ω1

L1= F1μ

L1=F1μh2(ρн-ρв)

μ-коэф расхода учит потери давления на сжатие струи при проходе ее через

отверстие вследствие чего, поток занимает сечение меньше ,чем габариты отверстия.

Возможность использ ветра для целей аэрации основано на след опыте.

Если в потоке воздуха разместить пластинку перпенд направл потоку и измерить

давление испытываемое на ветреной и заветренной сторонами пластинки ,то на ветр

стороне давл будет >,чем в потоке ,а на заветр<чем в потоке.

Для опред давл оказ ветрами в различн точках пластинки выделим струйку для

кот ур-ния Бернулли.

ω₁ ²ρ/(2g)+P1=ω₂²ρ/(2g)+P2

ω1-скорость в удаленном от пластинки сечении

ω2- скорость потока в сечении 2 у пластинки.

Р2-Р1= ω₁ ²ρ/(2g)- ω₂ ²ρ/(2g)= ω₁ ²ρ/(2g)(1- ω₂ ²/ω₁²)

Рх= Кх

к-аэрадинамич коэф показ долго скоростн давл ветра переходящую статич

давление на пластинку.

*-скоростное давление ветра

Из (1) следует,что если Кх будет:

Р2=Ра+Рх= Ра+ωв ²ρ/(2g)

Из (2) следует,что при Р1>Р2 на заветрен пластинке будет иметь место разряжение.

Аналогично пластинке здание при обтекании его ветром на одних своих плоскостях

испыт ”+”давл, а на др”-” Для целей вентиляции это использ след образом:

наветр стороне Кх>0 через отверстие фрамуги будет поступ воздух, а на заветр

стороне (Кх<0) возд будет уходить из помещения.

Аэрадинам коэф получ опытным путем исследуя давление оказ ветром на разл

плоскости модели здания в аэрадин трубах. Зная Кх и скорость ветра можно

опред давление дейсит на ту или иную интерес нас здание.

Далее, зная Рх опред скорость движ возд в фрамугах учит,что статич давл ветра

на плоскость будет израсх на созд скорости при движ. воздуха через фрамугу:

Нх= ωв ²ρ/(2g)= ωсрρ/(2g)

ωср-скорость возд. во фрам.

Рв-давление созд.ветром.

Рв= ωв²ρ/(2g)

ωср=

Площадь открытой фрамоги:

Fср=L/ ωср μ

μ –коэф. .

Методика:

1.Опред. в центре фрамуг давления созд-ое разностью плотностей

наружн. и внутр. воздуха (∆Рт).

2.Опред. в центр-ом сечении фрамуг давления созд-ое ветром (∆Рв).

3.В зав-ти от абсол величин ∆Рт и ∆Рв и знака перед ∆Рв опред суммарное

результир-ее давление в области интересующих фрамуг.

4Опред скорость движ.возд. (приточного и вытяжного) через фрамуги.

5Опред необход воздухообмен исходя из кол-ва выд-ся вредностей

находят площадь вентил фрамуг.

Холодопроизводительность чиллера – Как рассчитать

расчет холодопроизводительности чиллера

Как рассчитать холодопроизводительность чиллера. Чиллеры производят охлажденную воду, которая затем используется для кондиционирования воздуха в зданиях. Объем производимого ими охлаждения варьируется, и важно знать, сколько охлаждения производит или может произвести чиллер. Также внизу страницы есть видеоурок.

Прежде всего, чтобы выполнить этот расчет, нам нужно знать несколько вещей.

• Объемный расход воды в испаритель
• Температура охлажденной воды на входе и выходе

Затем нам нужно найти свойства воды для следующих

• Плотность воды при средней температуре (температура на входе + температура на выходе) / 2
• Удельная теплоемкость охлажденной воды при средней температуре (температура на входе + температура на выходе) / 2

Веб-сайт, рекомендуемый для посмотрите эти свойства: PeaceSoftware.de

Холодопроизводительность чиллера, что нам нужно знать

Давайте посмотрим, как рассчитать холодопроизводительность. Сначала мы посмотрим, как производить расчеты в метрических единицах, а затем в британских.

Метрические единицы:
Расход охлажденной воды в испаритель составляет 0,0995 м3 / с, температура на входе 12 ° C и температура на выходе 6 ° C. Это означает, что средняя температура составляет 9 ° C, поэтому мы ищем свойства воды при этой температуре, чтобы найти плотность 999,78 кг / м3 и удельную теплоемкость 4.19 кДж / кг / К.

Используя уравнение энергии Q = ṁ x Cp x ΔT, мы можем рассчитать холодопроизводительность.

Q = (999,78 кг / м3 x 0,0995 м3 / с) x 4,19 кДж / кг / K x ((12 * c + 273,15K) – (6 * c + 273,15K))

Мы прибавляем 273,15 К к градусам Цельсия, чтобы преобразовать его в единицы Кельвина. Удельная теплоемкость (Cp) измеряется в кДж на кг на Кельвин.

Это дает нам окончательный ответ Q = 2500 кВт охлаждения. Полные расчеты показаны ниже.

Теперь давайте посмотрим, как рассчитать холодопроизводительность чиллера в британских единицах измерения

Британские единицы:

Измеренный расход охлажденной воды в испаритель составляет 12 649 фут3 / ч, а температура охлажденной воды на входе составляет 53.6 * F, температура на выходе 42,8 * F. Средняя температура составляет 48,2 * F, поэтому нам нужно рассчитать свойства воды при этой температуре.

Хороший веб-сайт для этого – peacesoftware.de, хотя нам нужно будет преобразовать единицы в британские, поэтому для этого мы будем использовать удельную теплоемкость и плотность воды

Это даст нам удельную теплоемкость 1.0007643BTU / lb.F и плотность 62.414lb / Ft3

.

Используя уравнение энергии Q = ṁ x Cp x ΔT, мы можем рассчитать холодопроизводительность.

Q = (16,649 футов3 / ч x 62,414 фунта / фут3) x 1.0007643BTU / фунт-фут x (53,6F – 42,8F)

Дает нам охлаждающую способность 8 533 364 БТЕ / ч. см. полные расчеты ниже.

расчет холодопроизводительности чиллера британские единицы как рассчитать холодопроизводительность чиллера

Расчет нагрузки охлаждения – Холодильная камера

Расчет нагрузки охлаждения

Расчет охлаждающей нагрузки для холодильных камер. В этой статье мы рассмотрим, как рассчитать охлаждающую нагрузку для холодного помещения.Сначала мы рассмотрим источники тепла, а затем рассмотрим рабочий пример того, как выполнить расчет охлаждающей нагрузки холодильной камеры в упрощенном примере. Прокрутите вниз, чтобы просмотреть видеоурок.

Хотите бесплатное программное обеспечение для расчета холодильной камеры?
Загрузите Coolselector®2 бесплатно -> Щелкните здесь
С Danfoss вы можете построить устойчивые и эффективные холодильные камеры. Их широкий спектр продуктов и передовой опыт применения на рынке позволяют вам думать наперед и соответствовать будущим нормам по хладагентам и энергопотреблению.Экологически чистые и опережайте конкурентов без ущерба для производительности
.

Узнайте больше о решениях для холодной комнаты здесь

Что такое холодная камера?

Холодильная камера используется для хранения скоропортящихся продуктов, таких как мясо и овощи, чтобы замедлить их порчу и сохранить их максимально свежими как можно дольше. Тепло ускоряет их порчу, поэтому продукты охлаждаются за счет отвода тепла.

Для отвода тепла мы используем систему охлаждения, так как это позволяет точно и автоматически контролировать температуру, чтобы сохранить товары как можно дольше.

Холодильная система – Холодильная камера

Чтобы отвести тепло, нам нужно знать, какова будет охлаждающая нагрузка. Охлаждающая нагрузка меняется в течение дня, поэтому в большинстве случаев рассчитывается средняя холодопроизводительность и рассчитывается холодопроизводительность.

Источники тепла для холодных помещений

Откуда берется все тепло, которое нам нужно отводить?

Нагрузка передачи

Обычно 5-15% приходится на нагрузки передачи. Это тепловая энергия, передаваемая через крышу, стены и пол в холодное помещение.Тепло всегда течет от горячего к холодному, и внутри холодной комнаты, очевидно, намного холоднее, чем вокруг, поэтому тепло всегда пытается проникнуть в пространство из-за этой разницы в температуре. Если холодильная камера подвергается воздействию прямых солнечных лучей, то теплопередача будет выше, поэтому потребуется дополнительная поправка, чтобы учесть это.

Загрузка продукта

Затем у нас есть загрузки продукта, на которые обычно приходится 55-75% охлаждающей нагрузки. Этим объясняется тепло, которое попадает в холодную комнату при поступлении новых продуктов.Это также энергия, необходимая для охлаждения, замораживания и дальнейшего охлаждения после замораживания. Если вы просто охлаждаете продукты, вам нужно учитывать только явную тепловую нагрузку. Если вы замораживаете продукт, вам необходимо учитывать скрытую теплоту, так как происходит фазовый переход. В течение этого времени используется энергия, но вы не увидите изменения температуры, пока продукт переходит в состояние жидкости и льда. Для дальнейшего охлаждения продуктов ниже точки замерзания требуется дополнительная энергия, что также является явным теплом.Вы также должны учитывать упаковку, поскольку она также будет охлаждаться. Наконец, если вы охлаждаете фрукты и овощи, значит, эти продукты живы, и они будут выделять тепло, поэтому вам придется учитывать и его удаление.

Внутренняя нагрузка

Следующее, что нужно учитывать, – это внутренние нагрузки, которые составляют около 10-20%. Это тепло, выделяемое людьми, работающими в холодильной камере, освещением и оборудованием, таким как вилочные погрузчики и т. Д. Поэтому для этого вам необходимо подумать, какое оборудование будет использоваться сотрудниками для перемещения продуктов. и вне магазина, сколько тепла они и оборудование будут отдавать и продолжительность дня.

Нагрузка на оборудование

Затем нам нужно рассмотреть холодильное оборудование в помещении, на которое будет приходиться около 1-10% от общей охлаждающей нагрузки. Для этого мы хотим узнать номинальные характеристики двигателей вентиляторов и оценить, как долго они будут работать в течение каждого дня, а затем мы также хотим учитывать любое тепло, передаваемое в пространство от размораживания испарителя.

Инфильтрация тепловой нагрузки

Последнее, что нам нужно учитывать, это инфильтрация, которая снова добавляет 1-10% к охлаждающей нагрузке. Это происходит, когда дверь открывается, так что происходит передача тепла в пространство через воздух.Другое соображение – вентиляция. Фрукты и овощи выделяют углекислый газ, поэтому в некоторых магазинах потребуется вентилятор, этот воздух необходимо охладить, поэтому вы должны учитывать это, если он используется.

Расчет охлаждающей нагрузки – пример работы холодной комнаты

Рассмотрим упрощенный пример расчета охлаждающей нагрузки для холодной комнаты. Теперь, если вы делаете это для реального примера, я рекомендую вам использовать программное обеспечение для проектирования, такое как приложение Danfoss coolselector, для обеспечения скорости и точности.Скачать здесь -> http://bit.ly/2Ars6yF

Передающая нагрузка

• Размеры нашей холодильной камеры составляют 6 м в длину, 5 м в ширину и 4 м в высоту.
• Окружающий воздух имеет температуру 30 ° c при относительной влажности 50%, внутренний воздух: 1 ° C при относительной влажности 95%
• Стены, крыша и пол изолированы 80-миллиметровым полиуретаном со значением U 0,28 Вт. / м ² .K
• Температура грунта 10 ° C.

Просто обратите внимание, что производитель должен сообщить вам, какое значение u для изоляционных панелей, если нет, то вам нужно будет рассчитать это.

Для расчета нагрузки передачи мы будем использовать формулу

Q = U x A x (Temp out – Temp in) x 24 ÷ 1000.

• Q = кВтч / день тепловая нагрузка
• U = Коэффициент теплоизоляции U (мы уже знаем это значение) (Вт / м ² .K)
• A = площадь поверхности стен, крыши и пола (мы рассчитаем это) (м ² )
• Темп. температура воздуха внутри помещения ( ° C)
• Temp out = Температура наружного воздуха ( ° C)
• 24 = Часы в день
• 1000 = преобразование из ватт в кВт.

Вычислить «А» довольно просто, это просто размер каждой внутренней стены, поэтому введите числа, чтобы найти площадь каждой стены, крыши и пола.

Сторона 1 = 6 м x 4 м = 24 м ²
Сторона 2 = 6 м x 4 м = 24 м ²
Сторона 3 = 5 м x 4 м = 20 м ²
Сторона 4 = 5 м x 4 м = 20 м ²
Крыша = 5м x 6м = 30м ²
Пол = 5м x 6м = 30м ²

Затем мы можем использовать эти числа в формуле, которую мы видели ранее, вам нужно будет рассчитать пол отдельно от стен и крыши. так как разница температур под полом другая, поэтому и теплопередача будет другой.

Стены и крыша

Q = U x A x (Температура на выходе – Температура на входе) x 24 ÷ 1000
Q = 0,28 Вт / м ² .K x 113 м ² x (30 ° C – 1 ° C) x 24 ÷ 1000
Q = 22 кВтч / день

[113м ² = 24м ² + 24м ² + 20м ² + 20м ² + 30м ² + 30м ² ]

Пол

Q = U x A x (Температура на выходе – Температура на входе) x 24 ÷ 1000
Q = 0,28 Вт / м ² .K x 30 м ² x (10 ° C – 1 ° C) x 24 ÷ 1000
Q = 1.8 кВтч / день

Если пол не изолирован, вам нужно будет использовать другую формулу, основанную на эмпирических данных .

Суммарный дневной прирост теплопередачи = 22 кВтч / день + 1,8 кВтч / день = 23,8 кВтч / день

Помните, если ваша холодильная камера находится под прямыми солнечными лучами, вам также необходимо учитывать энергию солнца.

Загрузка продукта – Обмен продукта

Далее мы рассчитаем охлаждающую нагрузку от обмена продукта, то есть тепла, поступающего в холодную комнату от новых продуктов, которые имеют более высокую температуру.

В этом примере мы будем хранить яблоки, мы можем найти удельную теплоемкость яблок, но помните, что если вы замораживаете продукты, продукты будут иметь другую удельную теплоемкость при охлаждении, замораживании и переохлаждении, поэтому вы Мне нужно будет это учесть и рассчитать отдельно, но в этом примере мы просто охлаждаемся.

Каждый день прибывает 4000 кг новых яблок при температуре 5 ° C и удельной теплоемкости 3,65 кДж / кг. ° C.

Затем мы можем использовать формулу

Q = m x Cp x (Temp enter – Temp store) / 3600.

• Q = кВтч / день
• CP = Удельная теплоемкость продукта (кДж / кг. ° C)
• m = масса новых продуктов каждый день (кг)
• Temp enter = температура на входе продукты (° C)
• Temp store = температура внутри магазина (° C)
• 3600 = преобразовать из кДж в кВтч.

Расчет

Q = mx Cp x (ввод температуры – накопитель температуры) / 3600
Q = 4000 кг x 3,65 кДж / кг ° C x (5 ° C – 1 ° C) / 3600.
Q = 16 кВт · ч / день

Загрузка продукта – Дыхание продукта

Затем мы вычисляем дыхание продукта, это тепло, выделяемое живыми продуктами, такими как фрукты и овощи.Они будут выделять тепло, поскольку они еще живы, поэтому мы охлаждаем их, чтобы замедлить их разрушение и сохранить их дольше.

В этом примере я использовал 1,9 кДж / кг в день в качестве среднего, но этот показатель меняется со временем и с температурой. В этом примере мы используем эмпирическое значение, чтобы упростить расчет, поскольку эта охлаждающая нагрузка не считается критической. Если вы должны были рассчитать критическую нагрузку, вам следует использовать более высокую точность. В этом примере в магазине хранится 20 000 кг яблок.

Для расчета мы воспользуемся формулой

Q = mx resp / 3600

• Q = кВтч / день
• m = масса продукта на складе (кг)
• resp = теплота дыхания product (1,9 кДж / кг)
• 3600 = преобразует кДж в кВтч.

Q = mx соответственно / 3600
Q = 20,000 кг x 1,9 кДж / кг / 3600
Q = 10,5 кВтч / день

Для раздела продуктов мы суммируем обмен продукта 16 кВтч / день и дыхательную нагрузку 10.5 кВтч / день, чтобы получить общую нагрузку продукта 26,5 кВтч / день.

Внутренняя тепловая нагрузка – Люди

Далее мы рассчитаем внутренние нагрузки от людей, работающих в холодильной камере, поскольку люди выделяют тепло, и мы должны это учитывать.

По нашим оценкам, 2 человека работают в магазине по 4 часа в день, и мы можем посмотреть вверх и увидеть, что при этой температуре они будут выделять около 270 Вт тепла в час внутри.

Мы будем использовать формулу:

Q = люди x время x тепло / 1000

• Q = кВтч / день
• человек = сколько человек внутри
• время = продолжительность времени, которое они проводят внутри каждый день на человека (часы)
• тепло = потери тепла на человека в час (ватты)
• 1000 просто преобразует ватты в кВт

Расчет:

Q = люди x время x тепло / 1000
Q = 2 x 4 часа x 270 Вт / 1000
Q = 2.16 кВтч / день

Внутренняя тепловая нагрузка – Освещение

Затем мы можем рассчитать количество тепла, выделяемого освещением, это довольно просто сделать, и мы можем использовать формулу

Q = лампы x время x мощность / 1000

• Q = кВтч / день,
• ламп = количество ламп в холодильной камере
• время = часы использования в день
• мощность = номинальная мощность ламп
• 1000 = преобразует ватты в кВт.

Если у нас есть 3 лампы по 100 Вт каждая, работающие 4 часа в день, расчет будет следующим:

Q = лампы x время x мощность / 1000
Q = 3 x 4 часа x 100 Вт / 1000
Q = 1 .2 кВтч / день

Затем для общей внутренней нагрузки мы просто суммируем нагрузку на людей (2,16 кВтч / день) и нагрузку на освещение (1,2 кВтч / день), чтобы получить значение 3,36 кВтч / день.

Нагрузка оборудования – двигатели вентилятора

Теперь мы можем рассчитать тепловыделение двигателями вентилятора в испарителе. Для этого мы можем использовать формулу:

Q = вентиляторы x время x мощность / 1000

• Q = кВтч / день
• вентиляторы = количество вентиляторов
• время = часы работы вентилятора в день (часы)
• мощность = номинальная мощность двигателей вентиляторов (Вт)
• 1000 = преобразование из ватт в кВт.

В этом испарителе холодильной камеры мы будем использовать 3 вентилятора мощностью 200 Вт каждый и рассчитываем, что они будут работать в течение 14 часов в день.

Расчет:

Q = вентиляторы x время x мощность / 1000
Q = 3 x 14 часов x 200Вт / 1000
Q = 8,4 кВтч / день

Нагрузка на оборудование – двигатели вентиляторов

Теперь мы рассчитаем вызванную тепловую нагрузку размораживанием испарителя. Для расчета этого мы воспользуемся формулой:

Q = мощность x время x циклы x эффективность

• Q = кВтч / день,
• мощность = номинальная мощность нагревательного элемента (кВт)
• время = разморозка время работы (часы)
• циклов = сколько раз в день будет выполняться цикл оттаивания
• эффективность = какой% тепла будет передаваться в пространство.

В этом примере в нашей холодильной камере используется электрический нагревательный элемент мощностью 1,2 кВт, он работает в течение 30 минут 3 раза в день, и, по оценкам, 30% всей потребляемой энергии просто передается в холодную комнату.

Q = мощность x время x циклы x эффективность
Q = 1,2 кВт x 0,5 часа x 3 x 0,3
Q = 0,54 кВтч / день

Общая нагрузка оборудования в таком случае представляет собой тепловую нагрузку вентилятора (8,4 кВтч / день) плюс тепловая нагрузка размораживания (0,54 кВтч / день), которая, следовательно, равна 8,94 кВтч / день

Инфильтрационная нагрузка

Теперь нам нужно рассчитать тепловую нагрузку от инфильтрации воздуха.Я собираюсь использовать упрощенное уравнение, но в зависимости от того, насколько важны ваши вычисления, вам может потребоваться использовать другие более полные формулы для достижения большей точности. Мы будем использовать формулу:

Q = изменения x объем x энергия x (выходная температура – входная температура) / 3600

• Q = кВтч / день
• изменений = количество изменений объема в день
• объем = объем холодильной камеры
• энергия = энергия на кубический метр на градус Цельсия
• Температура на выходе – температура наружного воздуха
• Входная температура – температура воздуха внутри помещения
• 3600 – это просто для преобразования кДж в кВтч.

По нашим оценкам, будет 5 изменений объема воздуха в день из-за открытой двери, объем рассчитан на 120 м ³ , каждый кубический метр нового воздуха обеспечивает 2 кДж / ° C, воздух снаружи составляет 30 ° C, а воздух внутри – 1 ° C

Q = изменения x объем x энергия x (температура на выходе – температура на входе) / 3600
Q = 5 x 120 м ³ x 2 кДж / ° C x (30 ° C – 1 ° C) / 3600
Q = 9,67 кВтч / день

Общая охлаждающая нагрузка

Для расчета общей охлаждающей нагрузки мы просто суммируем все рассчитанные значения

Нагрузка передачи: 23.8 кВтч / день
Нагрузка продукта: 26,5 кВтч / день
Внутренняя нагрузка: 3,36 кВтч / день
Нагрузка на оборудование: 8,94 кВтч / день
Инфильтрационная нагрузка: 9,67 кВтч / день
Итого = 72,27 кВтч / день

Фактор безопасности

Затем мы должны применить коэффициент безопасности к расчету, чтобы учесть ошибки и отклонения от конструкции. Обычно, чтобы покрыть это, к расчету прибавляют от 10 до 30 процентов, в этом примере я использовал 20%, так что хорошо, просто умножьте охлаждающую нагрузку на коэффициент запаса прочности, равный 1.2, чтобы получить нашу общую холодопроизводительность 86,7 кВтч / день

Размер холодопроизводительности

Последнее, что нам нужно сделать, это рассчитать холодопроизводительность, чтобы справиться с этой нагрузкой, общий подход состоит в том, чтобы усреднить общую дневную холодопроизводительность на время работы холодильной установки. Для этого я предполагаю, что устройство будет работать 14 часов в день, что довольно типично для магазина такого размера и типа. Таким образом, общая холодопроизводительность 86,7 кВтч / день, разделенная на 14 часов, означает, что холодильная установка должна иметь мощность 6 единиц.2 кВт, чтобы удовлетворить эту охлаждающую нагрузку.

Расчет испарительного охлаждения

Возможности и ограничения косвенного испарительного охлаждения

В центральных системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха все большее значение приобретают системы охлаждения, основанные на косвенном испарительном охлаждении. Эксперты говорят, что в Германии около 10% из примерно 25 000 новых систем отопления, вентиляции и кондиционирования, производимых ежегодно, оснащены этой экологически чистой технологией охлаждения, и эта тенденция усиливается.

Используя бесплатный инструмент расчета, опытные проектировщики и инженеры предприятий могут очень легко определить энергетические и экологические выгоды, а также реальные показатели производительности и сезонные коэффициенты производительности испарительного охлаждения для отдельных проектов с точностью до десятичной точки.

На сегодняшний день охлаждение и осушение теплого наружного воздуха до уровней подачи воздуха в центральные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха обычно осуществляется с помощью механических блоков водяного охлаждения, которые работают с синтетическими охлаждающими агентами.Цель косвенного испарительного охлаждения состоит в том, чтобы взять на себя как можно большую часть этой задачи охлаждения за счет использования испаренной воды и, таким образом, снижения нагрузки на блок холодной воды.

В результате снижаются потребление электроэнергии и выбросы CO2, а также вредные для окружающей среды выбросы охлаждающего агента из систем охлаждения в окружающей среде. Таким образом, испарительное охлаждение для охлаждения воздуха в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха может сыграть важную роль в экономии энергии и защите окружающей среды.

Принцип непрямого испарительного охлаждения

При непрямом испарительном охлаждении отработанный воздух, удаляемый из здания, увлажняется как можно ближе к точке 100% насыщения. При этом воздух охлаждается на 2,5 К на грамм абсорбированной воды на кг воздуха. Отработанный воздух, охлажденный прибл. Затем температура от 8 до 10 К проходит через рекуперацию тепла в системе отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и может поглощать значительно большее количество тепла из теплого наружного воздуха. В результате после рекуперации тепла в охладителе чиллера наружному воздуху требуется гораздо меньше после охлаждения для достижения желаемой температуры приточного воздуха, например.г., 19 ° С. Во многих случаях испарительное охлаждение может заменить более 50% холодных работ, которые в противном случае пришлось бы производить механически во время периода охлаждения, что приводит к значительной экономии эксплуатационных расходов. Это будет показано в следующих примерах.

Характеристики испарительного охлаждения

Производительность испарительного охлаждения зависит от многих влияющих переменных.
К ним относятся следующие параметры:

Качество увлажнения Для достижения максимального охлаждающего эффекта вытяжной воздух должен быть максимально увлажнен до 100% относительной влажности.Хорошие системы, такие как «ME» от Condair GmbH, Гархинг, достигают значений до 97%.

Эффективность рекуперации тепла
Чем эффективнее рекуперация тепла в системе отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (коэффициент рекуперации тепла φ), тем больше тепла отработанный воздух, охлажденный при испарительном охлаждении, может извлечь из теплого наружного воздуха. Директива по экологическому проектированию для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, действующая с 2016 года, оказывает положительное влияние в этом отношении: в зависимости от модели рекуперации тепла она требует хорошей степени рекуперации тепла не менее 63% для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Влияние условий вытяжного воздуха
Чем суше вытяжной воздух, тем сильнее его можно увлажнить и охладить. При использовании испарительного охлаждения отработанный воздух с температурой от 24 до 28 ° C и относительной влажностью 95% можно охладить на прибл. 9 K (влажность вытяжного воздуха 30%) или прибл. 5 К (влажность вытяжного воздуха 60%). Чем суше отработанный воздух, тем выше эффективность испарительного охлаждения.

Влияние состояния наружного воздуха
Чем больше разница между температурой наружного воздуха и температурой вытяжного воздуха и чем лучше коэффициент рекуперации тепла при рекуперации тепла, тем больше тепла холодный отработанный воздух может извлечь из теплого помещения воздуха.Если, например, температура отработанного воздуха после охлаждения испарением составляет 18 ° C, он может охладить наружный воздух до температуры 32 ° C на прибл. 9 K (коэффициент рекуперации тепла 0,65) и 11,5 K (коэффициент рекуперации тепла 0,80).

Другие преимущества испарительного охлаждения
Для механических агрегатов холодной воды, которые используются в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, требуется прибл. 1 кВтч электромонтажных работ на 3–4 кВтч холодных работ для производства холодной воды. В Германии на каждый кВтч электроэнергии приходится прибл. 0,5 кг CO2 (факторы смеси электроэнергии, состоящие из ядерной энергии, электростанций и регенеративной энергии).Если электрическая работа агрегатов водяного охлаждения снижается за счет испарительных систем охлаждения, в результате также сокращаются выбросы CO2.

В уравнение входит дополнительный эффект окружающей среды. Охладителю требуется 1 кг хладагента в цикле охлаждения на каждые 3–4 кВт охлаждающей способности. Как только это количество охлаждающего агента попадает в окружающую среду из цикла охлаждения из-за небольших утечек, это соответствует экологическому ущербу в размере прибл. От 1400 до 2100 кг CO2 (на основе современных охлаждающих агентов).Установки с холодной водой имеют показатель утечки ок. От 4 до 5% от объема заполнения в год. Если благодаря испарительным системам охлаждения чиллеры могут быть изготовлены меньшего размера и работать с меньшим количеством охлаждающего агента, выбросы охлаждающего агента, которые способствуют парниковому эффекту, также будут уменьшены.

В EEWärmeG (Закон о возобновляемых источниках энергии) все токи нагрева и охлаждения, которые проходят от отработанного воздуха к приточному воздуху во время рекуперации тепла в системе отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, считаются регенерируемой энергией и могут быть включены в баланс EEWärmeG.Это также относится к холодным работам, создаваемым испарительным охлаждением.

Расчет испарительного охлаждения

Как показали предыдущие пояснения, расчет производительности и реально достижимая холодная работа системы испарительного охлаждения зависит от многих параметров. Расчеты становятся еще более сложными, если принять во внимание аспекты, специфичные для объекта, проекта и эксплуатации, особенно наружного воздуха в отношении температуры, влажности и энтальпии в течение года.Condair интегрировал все эти факторы в очень производительный и удобный расчетный инструмент myCoolblue. Этот инструмент, доступный бесплатно в виде приложения (www.condair.de/myCoolblue-app), состоит из трех шагов:

Шаг 1
Включает ввод сайта проекта и всех необходимых операционных данных (время использования, цель значения температуры и влажности). В приложении сохраняются годовые тенденции наружных температур и энтальпий для 15 климатических регионов Германии и более 300 международных городов.Их можно выбрать на карте мира или в меню. Спецификации стандартных расчетных условий основаны на VDI (Ассоциация инженеров Германии) 4710 (корреляции t, x) и на погодных данных Meteonorm.

Шаг 2
Относится к вводу системных данных. Это объемный ток воздуха, прогнозные измерения системы HVAC, системы рекуперации тепла, уровень эффективности и повышение давления вентиляторов, а также расположение компонентов в системе HVAC.

Step 3
Быстро вычисляет результаты на основе этих данных и отображает их как абсолютные значения или в графическом виде. Результатами являются, например, необходимая номинальная производительность охлаждающего генератора с учетом и без учета испарительного охлаждения, годовая продолжительность работы испарительного охлаждения и общая годовая холодная работа для воздушного охлаждения с пропорциями чиллера, испарительного охлаждения и рекуперация тепла (регенеративная пропорция).Результаты, в свою очередь, могут быть рассчитаны для трех случаев:

Случай 1: Годовое моделирование для обычного лета (средние значения за 10 лет) для среднего ожидаемого энергетического вклада испарительного охлаждения и оценка экономической эффективности. В этом случае необходимо убедиться, что результаты представляют собой среднее значение за наблюдаемый период и, таким образом, представляют «синтетический» годовой тренд.

Случай 2: Годовое моделирование с чрезвычайно теплым летом для определения размеров испарительного охлаждения и генератора холодной воды для покрытия максимальной потенциальной потребности в охлаждении.В этом случае выбирается год в период наблюдения с особенно теплыми летними температурами, который соответствует прогнозируемым экстремальным значениям, которые следует учитывать в случае чувствительных требований.

Случай 3: Расчет производительности для стандартных внешних условий только в соответствии с VDI (Ассоциация инженеров Германии) 4710 или сравнимые расчетные условия на основе метеорологических данных Meteonorm, но без годового моделирования. В результатах также показан сезонный коэффициент полезного действия.Это результат взаимосвязи между работой холода, создаваемой испарительным охлаждением, и работой насоса, необходимой для испарительной воды, и работой вентилятора для преодоления потери давления на стороне воздуха в системе испарительного охлаждения. На основе данных создается файл PDF, который можно распечатать для проекта или отправить по электронной почте.

Используя приложение, можно всего за несколько секунд рассчитать и представить несколько вариантов, например изменение объемных потоков воздуха, температуры, типа рекуперации тепла, степени эффективности вентиляторов, расположения компонентов в системе HVAC, максимально допустимой влажности в помещении или на участке.Таким образом, результаты моделирования в приложении предлагают оптимальную основу для получения реалистичных расчетов и оценок потенциала и производительности испарительного охлаждения, которые часто могут значительно различаться в зависимости от проекта.

Примеры расчетов
Ниже приведено несколько примеров расчетов для оценки экономии затрат на охлаждение за счет испарительного охлаждения с использованием приложения «myCoolblue». Для типового проекта (офисное здание) указаны следующие рабочие условия:

• Расход воздуха 27000 м³ / ч (= 7.5 м³ / с) • Поперечное сечение системы Ш 2250 мм x В 1750 мм
• Скорость воздуха 1,9 м / с
• Температура приточного воздуха от 18 до 20 ° C
• Температура целевой зоны / Летняя компенсация от 22 до 26 ° C
• Влажность воздуха в помещении до максимум 65%
• Коэффициент рекуперации тепла 70%
• Работа системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха 12 часов в день, 5 дней в неделю (= 3120 часов в год)

Для уточнения производительности испарительного охлаждения, этот проект расположен на различных немецких и международных площадках с жарким, прохладным, влажным и сухим климатом.Эти варианты сайта и выдача соответствующих результатов с помощью приложения занимают всего несколько секунд. Значения в таблице 1 показывают несколько основных тенденций испарительного охлаждения: В умеренных и теплых местах (Мангейм, Потсдам, Эссен, Росток) испарительное охлаждение обеспечивает от 44 до 51% требуемой годовой работы холода для воздушного охлаждения. На прохладном участке в Фихтельберге, хотя процентная доля в 78% выше, абсолютная величина необходимой в первую очередь холодной обработки очень низка.

На объектах, где довольно сухо, но жарко летом (Мадрид, Эр-Рияд, Лас-Вегас), испарительное охлаждение достигает значений от 52 до 75% годовой работы в холодном состоянии – при сезонных факторах производительности от высоких до очень высоких. Однако эта тенденция уменьшается по мере того, как становится более влажным место (Чикаго, Коломбо): здесь доля испарительного охлаждения в годовой работе холода составляет только от 10 до 29%. Однако в тропических регионах, таких как Коломбо, испарительное охлаждение работает круглый год.

Здесь испарительное охлаждение берет на себя задачу предварительного охлаждения наружного воздуха. Чтобы затем обеспечить необходимую влажность и температуру приточного воздуха (особенно осушение!), Механические охлаждающие машины должны обеспечивать высокую производительность при низких температурах потока воды.

Экономическая эффективность испарительного охлаждения
Помимо многих экологических преимуществ косвенного испарительного охлаждения, экономическая эффективность такого охлаждающего решения также играет важную роль.Любые дополнительные затраты, понесенные при покупке, должны быть компенсированы экономией на эксплуатационных расходах по сравнению с механическими системами охлаждения.

На основании описанных выше очень многих факторов, зависящих от конкретной площадки и эксплуатации, каждый проект кондиционирования и охлаждения следует проверять индивидуально на предмет рентабельности испарительного охлаждения. В этом отношении, помимо параметров, описанных выше, фактические расходы на электроэнергию и воду также играют ключевую роль.Однако, как правило, испарительное охлаждение не следует рассматривать отдельно, а скорее как комбинированную систему с рекуперацией тепла, поскольку без этого использование косвенного испарительного охлаждения физически невозможно.

Срок окупаемости комбинации с рекуперацией тепла увеличивается незначительно за счет использования испарительного охлаждения. Следовательно, диапазон возможных периодов амортизации велик и должен определяться для каждого проекта индивидуально.Производители систем испарительного охлаждения предлагают покупателям такие расчеты рентабельности. Тем не менее, возможные вариации в конструкции также могут быть заранее проанализированы и рассчитаны с точки зрения энергии с помощью приложения для моделирования.

Резюме
Технология испарительного охлаждения предлагает значительный потенциал для снижения производительности электрических блоков холодной воды, которые до настоящего времени во многих областях использовались почти исключительно для охлаждения воздуха. Испарение воды в потоке отработанного воздуха системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха означает, что охлаждение достигается практически без электричества.С точки зрения энергетики косвенное испарительное охлаждение может особенно хорошо продемонстрировать свой потенциал, если выполняются следующие условия:

• высокоэффективное увлажнение испарительного охлаждения;
• высокая степень рекуперации тепла при рекуперации тепла;
• низкая влажность вытяжного воздуха;
• сухие участки с теплым летом.

Однако испарительное охлаждение не предназначено для самостоятельного использования охлаждения здания. Только в очень немногих проектах, например на объектах, где летом прохладно, способна ли она полностью заменить чиллер.Следовательно, испарительное охлаждение следует рассматривать в основном как базовую экологическую систему для предварительного охлаждения наружного воздуха.

Блок холодной воды, из которого можно выбрать более низкую производительность и, следовательно, более дешевую модель, берет на себя остаточную или пиковую нагрузку. Испарительное охлаждение означает, что почти во всех проектах можно значительно сэкономить на холодных работах, выполняемых обычным способом.

В некоторых случаях, с учетом физических ограничений, может даже использоваться простое испарительное охлаждение, что делает совершенно ненужными механические системы охлаждения.

---

Франк Бенндорф, отдел продаж, Condair GmbH

Как вручную рассчитать производительность чиллера для вашего процесса

Если вам не нравится идея экспертных рекомендаций по оценке технологических тепловых нагрузок или вы просто предпочитаете делать свои собственные расчеты производительности чиллера, необходимой вашему технологическому процессу, нижеследующее определенно для вас.

Формулы «старой школы» для расчета тепловой нагрузки технологического процесса и размера чиллера

1. Начните с удельной теплоемкости материала, ΔT и ΔH

Чтобы рассчитать технологическую нагрузку, начните с количественной оценки подводимого тепла, необходимого для обработки материала, в соответствии с:

• удельная теплоемкость используемого материала;
• фунтов обрабатываемого материала в час;
• «ощутимое» изменение температуры материала во время процесса или «дельта Т» (ΔT).ΔT определяется путем вычитания температуры материала, входящего в процесс, из температуры на выходе из процесса;
• «скрытая» теплота (ΔH), которая должна быть удалена, когда пластик переходит из жидкой фазы в твердую. Во время этого фазового перехода температура материала не изменяется (нет ΔT), но тепло все еще должно отводиться от материала.

Часто ΔH можно учесть, включив в расчеты «коэффициент безопасности». Если вы не хотите количественно определять количество тепла, выделяемого механически (гидравлическими двигателями, подающими отверстиями и т. Д.)), либо указав используемое оборудование и добавив соответствующие значения, вы также можете включить эти нагрузки в коэффициент безопасности. Обычно это включает добавление от 10 до 20% к результату ваших вычислений, как показано ниже:

1. Умножьте для расчета БТЕ в час: фунтов / час X удельная теплоемкость X ΔT = БТЕ в час
2. Преобразование БТЕ в тонны: БТЕ в час / 12000 = Тонны в час.
3. Добавьте коэффициент запаса прочности от 10% до 20%: Тонны в час x 1.2 (коэффициент запаса прочности) = Размер чиллера в тоннах

2) Рассчитайте упрощенную MCΔT

Этот метод идеально подходит для измерения фактической нагрузки процесса. Для расчета результата необходимо:

• Измерьте расход технологической охлаждающей жидкости (галлонов в минуту или галлонов в минуту),
• Определить ΔT технологического хладагента,
• Подставьте свои числа в формулу для вычисления результата,

Измерить расход. Расход можно измерить, поместив расходомер на выходную линию охлаждения или, если он недоступен, измерив время, необходимое выходному отверстию для заполнения пятигаллонного ведра, и вычислив эквивалентный поток в галлонах в минуту.

Пример: 25 галлонов в минуту

Определите ΔT технологической охлаждающей жидкости. Вычтите температуру воды на выходе (LWT), температуру воды, выходящей из охладителя и переходящей в технологический процесс, из температуры воды на входе (EWT), температуры охлаждающей жидкости, которая повторно поступает в охладитель, несущего технологическое тепло.

Пример: 97 ° F EWT минус 60 ° F LWT = 37 ° F ΔT

Подставьте результаты в формулу. Используйте формулу Q = M X C X ΔT, где:

Q = тепловая нагрузка в британских тепловых единицах в час (BTUH)

M = расход в галлонах в час (галлонов в час)

C = удельная теплоемкость жидкости.

(для воды, 1 БТЕ на фунт умножить на 8,34 фунта на галлон умножить на шестьдесят минут в час или 500 БТЕ на галлон в час)

ΔT = разница температур в градусах Фаренгейта

Пример: Если технологическая охлаждающая жидкость течет со скоростью 40 галлонов в минуту и ​​ΔT (EWT-LWT) составляет 12 ° F, то:

Q = 500 БТЕ на галлон в час X 40 галлонов в минуту x 12 ΔT = 240000 БТЕ в час

3) Преобразуйте результат в тонны мощности чиллера.

Разделите Q (БТЕ в час) на 12 000 (количество БТЕ в одной тонне холодопроизводительности). Таким образом, мощность чиллера, необходимая для обработки тепловой нагрузки технологического процесса, выражается в тоннах в час:

Пример: 240 000/12 000 = 20 тонн / час.

4) Правильный тоннаж чиллера для температуры воды на выходе (LWT), если LWT отличается от 50 ° F:

Расчеты тоннажа чиллера в пластмассовой промышленности основаны на температуре охлаждающей жидкости 50 ° F (LWT), достаточной для выдерживания повышения температуры охлаждающей жидкости на 10 ° F в результате технологической нагрузки.Таким образом, если необходимая вам LWT выше или ниже 50 ° F, вам необходимо соответствующим образом скорректировать расчет тоннажа чиллера.

Как правило, одна степень охлаждения выше или ниже 50 ° F соответствует примерно 2% вместимости чиллера. Итак, чтобы исправить свой расчет:

• ДОБАВИТЬ 2% (приблизительно) к требуемой номинальной вместимости на каждый градус F ниже 50 ° F, или
• ВЫЧИТАЙТЕ 2% (приблизительно) от требуемой номинальной вместимости на каждый градус F выше 50 ° F.

Пример: Если вам нужна LWT 40 ° F, укажите чиллер с мощностью на 20% (10 X 2%) больше, чем если бы ваша LWT была 50 ° F.Аналогичным образом, если ваш LWT выше, например 60 ° F, вы можете указать чиллер с мощностью на 20% меньше.

И, наконец, последнее практическое правило: поскольку ваш чиллер, вероятно, будет испытывать различные тепловые нагрузки и температуры охлаждения, убедитесь, что его размер соответствует максимальной тепловой нагрузке и минимальным температурам , которые вам нужны. И рассмотрите чиллер с компрессором с регулируемой скоростью для максимальной энергоэффективности в условиях частичной нагрузки.

Простое руководство по эффективности градирни

Эффективность градирни играет довольно важную роль в повышении общей эффективности коммерческих и промышленных систем охлаждения.Градирня является незаменимым компонентом этих систем, будь то коммерческая система, предназначенная для офисного здания, или промышленная, для нефтеперерабатывающего завода, и поэтому поддержание и дальнейшее повышение ее эффективности было бы весьма полезным, если не критическим.

Градирни состоят из различных компонентов с различными функциями, надлежащая производительность которых соответствует общей производительности процесса охлаждения. Помимо состояния частей градирни, эффективность градирни будет существенно зависеть от климатических условий, особенно от относительной влажности окружающего воздуха и его температуры по влажному термометру.

При проектировании градирни учитываются некоторые факторы. Эти факторы включают температуру по смоченному термометру, диапазон охлаждения, приближение к температуре по смоченному термометру, скорость циркуляции воды, скорость воздуха через воздушный канал (каналы) градирни и, конечно же, высоту градирни. Эти конструктивные параметры играют важную роль в эффективности градирни.

Изображение из ENEXIO

Здесь, в Linquip, мы организовали для наших клиентов удобный выбор одного из лучших поставщиков деталей и продукции для градирен.

Оставайтесь на месте, чтобы получить более подробную информацию о факторах, которые используются для расчета эффективности градирен, а также повышения их эффективности.

Первое, что нужно знать об эффективности градирни

Есть два фактора, которые являются сильными показателями эффективности градирни: качество подпиточной воды и циклы концентрирования (COC). Эти факторы также помогут определить, есть ли возможности для повышения эффективности градирни.

Вода, используемая в градирне для процесса охлаждения, проходит через устройство несколько раз перед сливом, а COC – это число, которое количественно определяет, сколько циклов может быть.Считается основным показателем эффективности градирни.

Оптимальное значение для циклов концентрирования сильно зависит от качества местной воды. Поэтому важно знать состав подпиточной воды. Эта информация может быть получена путем проведения химического анализа воды, о котором может сообщать поставщик воды, или путем анализа секциями водоподготовки.

Примеси внутри подпиточной воды приводят к образованию накипи, что наряду с данными о составе воды может способствовать определению максимального количества COC.

Зная о рекомендуемом максимальном COC, можно просто определить наличие возможности повышения эффективности градирни путем сравнения этого оптимального COC с текущим. Теперь, если текущий COC близок к своему оптимальному значению, некоторые технологии обработки воды, такие как системы фильтрации и смягчители воды, могут быть полезны для увеличения циклов концентрации еще выше.

А теперь перейдем к некоторым подробностям научных расчетов эффективности градирни.

Расчет тепловой эффективности градирни

Есть два фактора, которые влияют на расчет эффективности градирни, а именно дальность и подход к градирне. Как упоминалось ранее, эффективность градирни во многом зависит от температуры окружающей среды по смоченному термометру. Температура холодной воды в идеале должна соответствовать температуре по влажному термометру.

Конечно, в этом слове нет ничего идеального, и в данном случае это так, потому что такая идеальная ситуация может быть достигнута только при наличии очень большой башни, которая не только невозможна, но также имеет свои собственные проблемы, такие как большое количество испарения и парусность (подробнее об этом в следующих разделах).

Подход к градирне

Подход градирни – это разница между температурой холодной воды на выходе из градирни и температурой окружающей среды по влажному термометру. Эта мера является одним из важных факторов, влияющих на эффективность градирни.

Подход = Температура холодной воды – Температура влажного термометра

Диапазон градирен

Еще одним показателем эффективности градирни является диапазон действия градирни, который рассчитывается путем вычитания температуры воды на выходе из градирни из температуры горячей воды на входе в градирню.

Диапазон = Температура горячей воды – Температура холодной воды

Эффективность башни

Посчитав диапазон и подход к градирне, можно легко получить эффективность градирни. Эффективность градирни равна процентному соотношению температуры охлаждающей воды к разнице между температурой горячей воды и температурой окружающей среды по влажному термометру. Следовательно, его можно переписать так:

Тепловой КПД градирни = Диапазон / (Диапазон + Подход) x 100

Как видно из приведенного выше уравнения, эффективность градирни отрицательно коррелирует с температурой окружающей среды по смоченному термометру.Поскольку температура по влажному термометру повышается с повышением температуры, более жаркий климат снижает эффективность градирни, что согласуется с интуицией.

Подробнее о деталях и функциях градирни Linquip

: краткий 10 000-футовый, но важный вид

Прочие расчеты, связанные с эффективностью градирни

Циклы концентрации

Как упоминалось ранее, состав воды способствует максимальным циклам концентрации для воды градирни.Следовательно, COC определяется как безразмерное число, которое представляет собой отношение параметра, соответствующего некоторым минералам в охлаждающей воде, к этому параметру в подпиточной воде.

Циклы концентрации можно рассчитать по любой из следующих формул.

COC = диоксид кремния в охлаждающей воде / диоксид кремния в подпиточной воде

или

COC = жесткость Ca в охлаждающей воде / жесткость Ca в подпиточной воде

или

COC = проводимость охлаждающей воды / проводимость подпиточной воды

Желательно уменьшить количество подпиточной воды в градирне, поэтому более высокие значения COC лучше.Хотя это правда, более высокий COC для того же количества подпиточной воды означает увеличение вероятности образования накипи и загрязнения компонентов теплопередачи. Следовательно, оптимальный COC – это компромисс между качеством теплопередачи и требованиями к подпиточной воде.

Расчет потерь от испарения

Потери от испарения могут быть рассчитаны по приведенной ниже формуле, полученной из расчетов энергетического баланса в градирне:

Потери при испарении = COC x Диапазон x Cp / Hv

где

Hv = скрытая теплота парообразования воды = 2260 кДж / кг
Cp = удельная теплоемкость воды = 4.184 кДж / (кг. ° C)

или уравнение, полученное эмпирическим путем:

Потери при испарении = 0,00085 x 1,8 x Диапазон x Расход циркулирующей воды

Отвод воздуха или продувка

По мере того, как вода в градирне циркулирует в системе, часть воды испаряется во время процесса, увеличивая концентрацию минералов, растворенных в оставшейся циркулирующей воде. Когда концентрация минералов превышает точку насыщения воды, образование накипи будет естественным результатом ситуации.

Чтобы решить проблему образования накипи из-за высоких концентраций минералов, часть воды системы градирни с высокой концентрацией минералов сливается в канализацию и одновременно заменяется пресной водой в процессе, который называется охлаждением. продувка башни или отвод воздуха.

Формула для расчета величины необходимой продувки следующая:

По мере того, как охлаждающая вода циркулирует в градирне, часть воды испаряется, тем самым увеличивая общее количество растворенных твердых частиц в оставшейся воде.Для управления циклом концентрации дается продувка. Продувка – это функция цикла концентрации. Продувка рассчитывается по формуле:

Продувка = потеря за счет испарения / (COC-1)

Расчет потерь от ветра или сноса

Потери за счет ветра или сноса – это количество воды из градирни, которая теряется в воздушном потоке через градирню. Это значение обычно предоставляется производителем градирни, но в случае, если такая информация не предоставляется, для ее суммы можно принять следующее:

• Ветер = 0.От 3 до 1,0 процента циркулирующей воды для градирни с естественной тягой без каплеуловителей
• Ветровая нагрузка = от 0,1 до 0,3 процента циркулирующей воды для градирни с вытяжной тягой без каплеуловителей
• Ветровая нагрузка = около 0,005 процента циркулирующей воды (или меньше), если градирня имеет каплеуловители
• Windage = около 0,0005 процента циркулирующей воды (или меньше), если градирня имеет каплеуловители и использует морскую воду в качестве подпиточной воды.

Требования к подпиточной воде для градирни

При выполнении баланса массы в градирне и использовании вышеупомянутых мер потребность в подпиточной воде будет складываться из продувки, потерь на испарение и потерь на снос.

Подпиточная вода = продувка + потеря испарения + потеря дрейфа

Повышение эффективности градирни

При поиске способов повышения эффективности градирни следует учитывать некоторые факторы.Тем не менее, как кто-то может количественно оценить эффект внесенных изменений в систему и отследить их после того, как определены области для улучшения?

На самом деле измерить это улучшение можно только с помощью некоторых других измерений! Например, следует установить расходомеры воды и измерители проводимости для контроля и отслеживания проводимости подпиточной воды и продувки, чтобы увидеть, как изменяется COC. Следовательно, важно учитывать некоторые справочные значения, чтобы оценить, в какой степени изменения повлияли на производительность системы.

Теперь давайте рассмотрим несколько способов повышения эффективности градирни:

Смягчение последствий продувки

Продувка ограничивает производительность системы охлаждения, и смягчение ее неблагоприятных последствий – это то, что нам необходимо решить, когда желательно повысить эффективность градирни. Тогда возникает вопрос, как?

Как обсуждалось в другой нашей статье об эффективности градирни, ссылку на которую вы можете найти в начале этой статьи, цель состоит в том, чтобы минимизировать продувку, чтобы получить более высокие значения COC, что приведет к увеличению эффективности градирни. .

Конечно, за счет уменьшения продувки количество сбрасываемых химических отходов будет уменьшено, что является хорошей новостью как для окружающей среды, так и для экономического статуса оператора. Также может быть организована некоторая фильтрация потока для контроля количества твердых частиц, выбрасываемых в окружающую среду.

Экономия воды для повышения эффективности градирни

Одним из наиболее важных экономических и экологических соображений при использовании градирен является минимизация потребления воды для системы.Следовательно, стратегии экономии воды можно рассматривать как важные шаги к повышению эффективности градирни.

Оптимальная работа – это когда циклы концентрирования имеют максимально возможное значение, и любой COC ниже этого максимума указывает на то, что есть место для повышения эффективности градирни за счет увеличения COC и, следовательно, приводит к большей экономии воды.

Повторное использование потоков сточных вод

Некоторые пары сточных вод предприятия могут использоваться в качестве подпитки охлаждающей воды для минимизации использования пресной воды.Такие водные потоки можно предварительно обработать и использовать в качестве источника подпиточной воды без нанесения какого-либо ущерба оборудованию или ухудшения рабочих характеристик.

Такие повторно используемые источники сточных вод варьируются от одного предприятия к другому, но очищенные сточные воды с водоочистных сооружений, продувки котлов, промывки оборудования и пола, обратной промывки фильтров и т. Д. Могут рассматриваться как таковые.

Подробнее о деталях и функциях градирни Linquip

: краткий 10 000-футовый, но важный вид

Очистка воды в градирне

Помимо повторного использования очищенной воды из других потоков сточных вод для увеличения экономии воды, существует также возможность и необходимость обработки собственной воды градирни для повышения эффективности градирни.Здесь необходимо учитывать концентрацию минералов в охлаждающей технологической воде.

Воду для градирни можно брать из поверхностных водных источников, таких как озера или реки, или из грунтовых вод. Кроме того, по мере того, как вода движется по каналам для выполнения своих функций охлаждения, она уносит с собой некоторые загрязнения с контактных поверхностей по пути. Понятно, что такие примеси приведут к коррозии и образованию накипи, что сократит срок службы оборудования.

Обработка воды в градирне поможет исключить вероятность образования накипи, загрязнения и износа оборудования, а также предотвратит неисправность поверхностей теплопередачи. Таким образом, повышение эффективности градирни может быть достигнуто за счет улучшения качества очищенной воды градирни с помощью более совершенных технологий очистки воды.

Статическая и динамическая скорости драйвера

В случае использования градирни с механической тягой необходимо использовать двигатель для привода вентилятора для отвода тепла.Более того, каждый водяной насос в градирне, который проталкивает холодную воду через систему, имеет двигатель в качестве привода. Можно понять, что скорость двигателя играет важную роль, хотя предполагается повышение эффективности градирни.

Старые двигатели градирни могли работать только с заданной скоростью, то есть с номинальной нагрузкой, что не кажется эффективным способом работы из-за того, что существуют ситуации, в которых нет необходимости в работе на полной мощности. двигатели.Такие двигатели называются статическими драйверами.

Чтобы решить проблему статической скорости привода, градирни не оснащены динамическими приводами, в которых используются усовершенствованные технологии, которые не только помогают повысить эффективность градирни, но также способствуют снижению уровня шума и повышению надежности и безопасности.

Новое оборудование градирни, в котором используется усовершенствованная технология моторного привода, может повысить общую эффективность, а также улучшить снижение шума, надежность и безопасность.Такие динамические драйверы обычно бывают в форме VFD или RVSS, которые будут рассмотрены ниже. Существует два вида частотных приводов градирни – частотно-регулируемый привод (VFD) и устройство плавного пуска с пониженным напряжением (RVSS).

Устройство плавного пуска с пониженным напряжением (RVSS)

Устройства плавного пуска

снижают скорость двигателя во время запуска, чтобы исключить опасность высокого начального крутящего момента. У них много общих преимуществ с частотно-регулируемыми приводами, но они дешевле и требуют меньше места.Тем не менее, модуляцию напряжения двигателя нельзя выполнить с помощью устройств плавного пуска; они решают только проблему запуска двигателя, что также следует из названия. Следовательно, контроль над этими драйверами ниже по сравнению с VFD.

Изображение из ABB

Частотно-регулируемый привод (ЧРП)

ЧРП

стабильно запускаются на более низких скоростях, что помогает минимизировать колебания и шум во время запуска двигателя. Это означает, что вероятность неисправности или отказа компонентов из-за запуска статических драйверов на полную мощность практически равна нулю, и в результате исключается высокий уровень крутящего момента, прилагаемого к неподвижным компонентам.Затем их скорость регулируется в зависимости от нагрузки, и все это приводит к гораздо более эффективной работе двигателя и потребляемой мощности, а также к увеличению срока службы оборудования.

Изображение из jiji

Несмотря на то, что эти драйверы намного дороже, чем статические, сумма денег, сэкономленная в долгосрочной перспективе, полностью уравновешивает эти первоначальные затраты и приводит к еще большей экономии за счет сокращения потребления воды и электроэнергии, а также низких затрат на техническое обслуживание.

Вы можете прочитать здесь, чтобы лучше понять разницу между этими двумя типами динамических драйверов и где использовать какой из них, чтобы принять лучшее решение для повышения эффективности градирни.

Дополнительные преимущества повышения эффективности градирни

Теперь, когда мы увидели, как некоторые действия могут привести к повышению эффективности градирни, мы могли бы также увидеть, как они могут принести пользу предприятию в целом.

Как уже упоминалось, улучшенная очистка воды снижает количество отложений в соответствующих секциях градирни, что гарантирует более высокую скорость теплопередачи и снижает рабочую нагрузку на компрессор.

Рассматривая это в качестве примера, повышение эффективности градирни не только приводит к повышению производительности компонентов, но также приводит к повышению производительности всех других компонентов системы, которые работают вместе в интерактивном режиме, что приводит к снижению эксплуатационных расходов, затрат на обслуживание и наблюдения. над окружающей средой.

Подробнее об эффективности градирни

Более подробную информацию о способах и соображениях повышения эффективности градирни можно найти здесь.

Чтобы ознакомиться с некоторыми советами по обслуживанию градирен для повышения энергосбережения, щелкните здесь.

Чтобы узнать больше о расчетах эффективности башни, прочтите наш пост здесь. Вы также можете обратиться сюда, чтобы узнать о некоторых других аспектах эффективности градирни.

Thermal Wizard Калькулятор жидкостного охлаждения

Справка по системам жидкостного охлаждения

Если вы знаете свой ΔT, введите это значение в поле слева от кнопки «ПОИСК» для получения более оптимальных результатов и нажмите «ПОИСК».

Просмотр таблиц решений продуктов
СОРТИРОВКА – при просмотре таблиц продуктов вы можете отсортировать каждый столбец данных, увеличивая или уменьшая значения, щелкнув стрелку рядом с заголовком каждого столбца

• Qc Op – отображает охлаждающую способность термоэлектрического модуля при требуемой разнице температур. Показанная мощность охлаждения соответствует рабочей точке, определяемой напряжением питания. Нажав на номер детали, можно графически просмотреть характеристики охлаждения (Qc) во всем рабочем диапазоне от минимального до максимального напряжения или тока (от Imin до Imax или от Vmin до Vmax)
• Блок питания – мощность, потребляемая термоэлектрическими модулями, а также любыми вентиляторами в моделях с воздушным охлаждением
• Напряжение питания – отображает номинальное напряжение питания, предназначенное для достижения номинальной охлаждающей способности узла.Вентилятор и термоэлектрические модули в сборке могут работать при более высоких или более низких напряжениях в зависимости от требуемой охлаждающей нагрузки и требуемой эффективности
• Qc Max – максимальная охлаждающая способность термоэлектрической сборки. Это значение измеряется при нулевой разнице температур с напряжением питания, установленным на номинальное значение. Фактическая производительность термоэлектрической сборки обычно меньше QcMax из-за необходимости работать при некоторой разнице температур
• ΔT Max – отображает максимальную разницу температур, наблюдаемую на термоэлектрической сборке.Это значение измеряется при нулевом тепловом потоке (Qc) с номинальным напряжением питания. Термоэлектрический узел обычно работает при ΔTs менее ΔT Max, чтобы отводить тепло от холодной к теплой стороне термоэлектрического узла
.

НОМЕР ДЕТАЛИ – отображает активную таблицу данных. Вы можете точно настроить требования вашего приложения, отрегулировав значения для напряжения, тока, контрольной температуры, температуры окружающей среды и т. Д. ΔT, тепловое сопротивление горячей стороны или тепловое сопротивление холодной стороны, а затем нажмите кнопку ОБНОВИТЬ.Чтобы просмотреть другой продукт, нажмите кнопку «Назад» в браузере или кнопку «НАЗАД».

КУПИТЬ СЕЙЧАС »- отображает доступный инвентарь и цены для этого номера детали у авторизованных дистрибьюторов через поисковую систему Octopart Inventory Search Engine

ЗАПРОС ЦЕНА – открывает форму запрашивая у вас контактную и дополнительную информацию о приложении. Номер интересующей вас детали и спецификация Qc будут предварительно заполнены в вашей форме. Специалист Laird по термическому оборудованию ответит вам

Свяжитесь с экспертом по термическому оборудованию Laird сейчас

онлайн-курсов PDH.PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.

«Мне нравится широта ваших курсов по HVAC; не только экологичность или экономия энергии.

курсов. “

Russell Bailey, P.E.

Нью-Йорк

“Это укрепило мои текущие знания и научило меня еще нескольким новым вещам.

, чтобы познакомить меня с новыми источниками

информации.”

Стивен Дедак, П.Е.

Нью-Джерси

«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они были

.

очень быстро отвечу на вопросы.

Это было на высшем уровне. Будет использовать

снова. Спасибо. “

Blair Hayward, P.E.

Альберта, Канада

“Простой в использовании сайт.Хорошо организовано. Я действительно буду снова пользоваться вашими услугами.

проеду по вашей компании

имя другим на работе “

Roy Pfleiderer, P.E.

Нью-Йорк

“Справочные материалы были превосходными, и курс был очень информативным, особенно потому, что я думал, что я уже знаком.

с деталями Канзаса

Городская авария Хаятт.”

Майкл Морган, P.E.

Техас

«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится просматривать текст перед покупкой. Я нашел класс

.

информативно и полезно

в моей работе ».

Вильям Сенкевич, П.Е.

Флорида

«У вас большой выбор курсов, а статьи очень информативны.Вы

– лучшее, что я нашел ».

Russell Smith, P.E.

Пенсильвания

“Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, давая время на просмотр

материал. “

Jesus Sierra, P.E.

Калифорния

“Спасибо, что позволили мне просмотреть неправильные ответы.На самом деле

человек узнает больше

от отказов »

John Scondras, P.E.

Пенсильвания

«Курс составлен хорошо, и использование тематических исследований является эффективным.

способ обучения »

Джек Лундберг, P.E.

Висконсин

«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы; i.е., позволяя

студент для ознакомления с курсом

материалов до оплаты и

получает викторину “

Арвин Свангер, П.Е.

Вирджиния

“Спасибо за то, что вы предложили все эти замечательные курсы. Я определенно выучил и

получил много удовольствия “.

Мехди Рахими, П.Е.

Нью-Йорк

“Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска.

на связи

курсов.”

Уильям Валериоти, P.E.

Техас

“Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. По курсу было легко следовать. Фотографии в основном обеспечивали хорошее наглядное представление о

.

обсуждаемых тем ».

Майкл Райан, P.E.

Пенсильвания

“Именно то, что я искал. Потребовался 1 балл по этике, и я нашел его здесь.”

Джеральд Нотт, П.Е.

Нью-Джерси

“Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых мне кредитов PDH. Это было

информативно, выгодно и экономично.

Я очень рекомендую

всем инженерам. »

Джеймс Шурелл, P.E.

Огайо

«Я понимаю, что вопросы относятся к« реальному миру »и имеют отношение к моей практике, и

не на основании какой-то непонятной раздел

законов, которые не применяются

до «нормальная» практика.”

Марк Каноник, П.Е.

Нью-Йорк

«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы перенести его на свой медицинский прибор.

организация “

Иван Харлан, П.Е.

Теннесси

«Материалы курса имели хорошее содержание, не слишком математическое, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».

Юджин Бойл, П.E.

Калифорния

“Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо изложенной,

а онлайн формат был очень

Доступно и просто

использовать. Большое спасибо “.

Патрисия Адамс, P.E.

Канзас

“Отличный способ добиться соответствия требованиям PE Continuing Education в рамках ограничений по времени лицензиата.”

Джозеф Фриссора, П.Е.

Нью-Джерси

«Должен признаться, я действительно многому научился. Помогает иметь распечатанный тест во время

обзор текстового материала. Я

также оценил просмотр

фактических случаев предоставлено.

Жаклин Брукс, П.Е.

Флорида

“Документ” Общие ошибки ADA при проектировании объектов “очень полезен.Модель

испытание действительно потребовало исследования в

документ но ответы были

в наличии “

Гарольд Катлер, П.Е.

Массачусетс

“Я эффективно использовал свое время. Спасибо за широкий выбор вариантов.

в транспортной инженерии, что мне нужно

для выполнения требований

Сертификат ВОМ.”

Джозеф Гилрой, П.Е.

Иллинойс

«Очень удобный и доступный способ заработать CEU для моих требований PG в Делавэре».

Ричард Роудс, P.E.

Мэриленд

“Я многому научился с защитным заземлением. Пока все курсы, которые я прошел, были отличными.

Надеюсь увидеть больше 40%

курсов со скидкой.”

Кристина Николас, П.Е.

Нью-Йорк

“Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением жду возможности сдать дополнительный

курсов. Процесс прост, и

намного эффективнее, чем

вынуждены ехать “.

Деннис Мейер, P.E.

Айдахо

“Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для профессионалов.

Инженеры получат блоки PDH

в любое время.Очень удобно ».

Пол Абелла, P.E.

Аризона

«Пока все отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня мало

время искать где

получить мои кредиты от. “

Кристен Фаррелл, P.E.

Висконсин

«Это было очень познавательно и познавательно.Легко для понимания с иллюстрациями

и графики; определенно делает это

проще поглотить все

теорий. “

Виктор Окампо, P.Eng.

Альберта, Канада

“Хороший обзор принципов работы с полупроводниками. Мне понравилось пройти курс по

.

мой собственный темп во время моего утром

до метро

на работу.”

Клиффорд Гринблатт, П.Е.

Мэриленд

“Просто найти интересные курсы, скачать документы и взять

викторина. Я бы очень рекомендовал

вам на любой PE нужно

CE единиц. “

Марк Хардкасл, П.Е.

Миссури

«Очень хороший выбор тем из многих областей техники.”

Randall Dreiling, P.E.

Миссури

«Я заново узнал то, что забыл. Я также рад оказать финансовую помощь

по ваш промо-адрес который

сниженная цена

на 40%. “

Конрадо Казем, П.E.

Теннесси

«Отличный курс по разумной цене. Воспользуюсь вашими услугами в будущем».

Charles Fleischer, P.E.

Нью-Йорк

“Это был хороший тест и фактически подтвердил, что я прочитал профессиональную этику

кодов и Нью-Мексико

правил. “

Брун Гильберт, П.E.

Калифорния

«Мне очень понравились занятия. Они стоили потраченного времени и усилий».

Дэвид Рейнольдс, P.E.

Канзас

“Очень доволен качеством тестовых документов. Буду использовать CEDengineerng

.

при необходимости дополнительно

аттестация. “

Томас Каппеллин, П.E.

Иллинойс

“У меня истек срок действия курса, но вы все же выполнили свое обязательство и дали

мне то, за что я заплатил – много

оценено! “

Джефф Ханслик, P.E.

Оклахома

“CEDengineering предоставляет удобные, экономичные и актуальные курсы.

для инженера »

Майк Зайдл, П.E.

Небраска

“Курс был по разумной цене, а материал краток.

хорошо организовано. “

Глен Шварц, П.Е.

Нью-Джерси

«Вопросы подходили для уроков, а материал урока –

.

хороший справочный материал

для деревянного дизайна. “

Брайан Адамс, П.E.

Миннесота

“Отлично, я смог получить полезные рекомендации по простому телефонному звонку.”

Роберт Велнер, P.E.

Нью-Йорк

«У меня был большой опыт работы в прибрежном строительстве – проектирование

Building курс и

очень рекомендую .”

Денис Солано, P.E.

Флорида

“Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики Нью-Джерси были очень хорошими

хорошо подготовлены. »

Юджин Брэкбилл, P.E.

Коннектикут

“Очень хороший опыт. Мне нравится возможность загрузить учебные материалы на

.

обзор везде и

всякий раз, когда.”

Тим Чиддикс, P.E.

Колорадо

«Отлично! Сохраняю широкий выбор тем на выбор».

Уильям Бараттино, P.E.

Вирджиния

«Процесс прямой, без всякой ерунды. Хороший опыт».

Тайрон Бааш, П.E.

Иллинойс

“Вопросы на экзамене были зондирующими и продемонстрировали понимание

материала. Полная

и комплексное. »

Майкл Тобин, P.E.

Аризона

“Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предложили этот курс.

поможет по моей линии

работ.”

Рики Хефлин, П.Е.

Оклахома

«Очень быстро и легко ориентироваться. Я определенно буду использовать этот сайт снова».

Анджела Уотсон, П.Е.

Монтана

«Легко выполнить. Нет путаницы при подходе к сдаче теста или записи сертификата».

Кеннет Пейдж, П.E.

Мэриленд

“Это был отличный источник информации о солнечном нагреве воды. Информативный

и отличный освежитель ».

Луан Мане, П.Е.

Conneticut

“Мне нравится, как зарегистрироваться и читать материалы в автономном режиме, а затем

вернитесь, чтобы пройти викторину. “

Алекс Млсна, П.E.

Индиана

«Я оценил объем информации, предоставленной для класса. Я знаю

это вся информация, которую я могу

использование в реальной жизни жизненных ситуаций »

Натали Дерингер, P.E.

Южная Дакота

“Обзорные материалы и образец теста были достаточно подробными, чтобы позволить мне

успешно завершено

курс.”

Ира Бродская, П.Е.

Нью-Джерси

“Веб-сайтом легко пользоваться, вы можете скачать материал для изучения, а потом вернуться

и пройдите викторину. Очень

удобно а на моем

собственный график “

Майкл Глэдд, P.E.

Грузия

“Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.”

Деннис Фундзак, П.Е.

Огайо

“Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH

сертификат. Спасибо за создание

процесс простой ».

Фред Шейбе, P.E.

Висконсин

«Положительный опыт.Быстро нашел курс, который соответствовал моим потребностям, и закончил

один час PDH в

один час. “

Стив Торкильдсон, P.E.

Южная Каролина

“Мне понравилось загружать документы для проверки содержания

и пригодность, до

имея платить за

материал .”

Ричард Вимеленберг, P.E.

Мэриленд

«Это хорошее напоминание об ЭЭ для инженеров, не занимающихся электричеством».

Дуглас Стаффорд, П.Е.

Техас

“Всегда есть возможности для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем

процесс, который требует

улучшение.”

Thomas Stalcup, P.E.

Арканзас

“Мне очень нравится удобство участия в викторине онлайн и получение сразу

сертификат.