Дипломная работа: Проектирование системы кондиционирования воздуха

F – площадь теплопередающей поверхности, м2

F = 55.8 м2 [1. стр. 295 таб. 92]

∆t = (tн–tв) = (28.5–25) = 3.5 °С

Q = 8 · 55.8 · 3.5 = 1562.4, ккал/час = 1.8175 квт

Для охлаждения воздуха в воздухоохладителе принимаем артезианскую воду с температурой 9 °С [2. стр. 203]. Температура воды на выходе из теплообменника 17 °С.

Определяем скорость движения воды wвд в трубках воздухоохладителя:

wвд = Q / ρвд · fт · свд · (tвд1 - tвд2), м/cек

где свд – теплоемкость воды

свд = 4.19

fт – живое сечение по теплоносителю, м2

fт = 0.00127 м2 [1. стр. 296 таб. 93]

ρвд – плотность воды, кг/ м3

ρвд = 958 кг/ м3

tвд1 - температура воды на выходе из воздухоохладителя, °С

tвд2 - температура воды на входе в воздухоохладитель, °С

Q - расход тепла на охлаждение воды, кВт.

wвд = 1.8175 / 958 · 0.00127 · 4.19 · (17 - 9) = 0.045 м/cек.

Требуемая теплопередающая поверхность определяется по формуле :

F = Q / K((tв1 + tв2)/2 – (tвд1 – tвд2)/2), м2

где Q - расход тепла на охлаждение воздуха, вт

tв1 и tв2 - температура воздуха до и после теплообменника, °С

tвд1 и tвд2 – температуры поступающей и обратной воды, °С

К – коэффициент теплопередачи, вт/(м2 · град)

F = 1817.5 / 8( (25+ 28.5)/2 – (9 + 17)/2) = 16.52 м2

Таким образом, принятая к установке секция 03.1010.0 имеет поверхность охлаждения 55.8 м2 , то есть запас составляет 70.4 %. Сопротивление принятой секции по воздуху составляет Н = 3.1 мм. вод. ст. [1. стр. 295 таб. 92]

3.7.2 Подбор оросительной камеры

Задаемся коэффициентом орошения В = 1.0 кг воды/кг воздуха, при этом коэффициент эффективности оросительной камеры будет равен η = 0.87 [1. стр. 300 таб.98]

Определяем температуру на выходе из оросительной камеры :

tвд2 = (tв2 – (1 - η) · tв1)/ η , °С

где tв2 и tв1 - температура воздуха до и после теплообменника, °С

tв2 = 25 °С

tв1 = 28.5 °С

tвд2 = (25 – (1 – 0.87) · 28.5)/ 0.87 = 24.5 °С

Определяем расход охлаждающей воды:

Gвд = В · Lк · ρв = 1.0 · 4.07 · 1.29 = 5.29 кг/сек

В соответствии с производительностью кондиционера по воздуху (Lк = 4.07 м3/сек)

Выбираем камеру орошения к кондиционеру КТ-30. [1. стр. 298 таб.96]

Эта камера может иметь 108 или 144 форсунки. В первом случае нагрузка на одну форсунку составит:

5.29/108 = 48.9 · 10-3 кг/сек,

но такое количество воды не может проходить даже при диаметре выходного отверстия форсунки 5.5 мм и давлении 2.5 бар. [1. стр. 299 таб.97]

Во втором случае нагрузка на одну форсунку составит:

5.29/144 = 36.7 · 10-3 кг/сек

В соответствии с этой нагрузкой выбираем форсунки диаметром 5.5 мм. Давление воды перед форсунками - 1.5 бар.

Таким образом, к установке принимаем три секции орошения с индексом 03.0020.0

Нагрузка на камеру орошения равна холодопроизводительности кондиционера.

Начальную температуру охлаждающей воды находим из теплового баланса:

Q0 = Lк · ρ · (iв1 – iв2) = Gвд · свд · (tвд2 – tвд1)

tвд1= Gвд · свд · tвд2 - Q0 / Gвд · свд = 5.29 · 4.19 · 24.5 – 15.75 / 5.29 · 4.19 = 23.7 °С

3.7.3 Подбор фильтров

Исходя из номинальной производительности по воздуху выбираем сетчатый самоочищающийся фильтр с индексом 03.200.0. [1. стр. 302 таб.99]

Движение сетки фильтра осуществляется электродвигателем АОЛ-2-21-4 мощностью 1.1 квт

3.7.4 Подбор воздушных клапанов

Для пропуска наружного воздуха принимаем клапан с индексом 03.3213.0, тип привода – электрический. [1. стр. 304 таб.100]

Для обводного канала воздухоохладителя принимаем клапан с индексом 03.3273.0,

Тип привода – электрический. [1. стр. 304 таб.100]

3.7.5 Расчет и подбор воздуховода

Определяем сечение воздуховода по формуле:

F = L/v , м2

где L – расход воздуха, м3/cек

v – расчетное значение скорости воздуха, м/cек

v = 4 м/cек [1. стр. 245 таб.69]

F = 4.07/4 = 1.01 м2

Принимаем к установке круглый воздуховод из листовой стали.

Рассчитываем диаметр воздуховода:

d = √(4F/π) = 1.33√F = 1.33√1.01 = 1.13 м

Исходя из стандартного ряда диаметров для круглых воздуховодов ил листовой стали, принимаем к установке воздуховод диаметром 1.2 м

3.7.6 Подбор вентилятора

Напор (давление), развиваемый вентилятором Нв, должен быть достаточным для преодоления суммы сопротивлений во всасывающей и нагнетательной сети ∑∆h и потери динамического давления при выходе воздуха из сети в атмосферу.

Нв = ∑∆h +ρ · vвых2/2, Н/м2

Сопротивление сети складывается из сопротивления трения hтр и местных сопротивлений hм.с.:

∆h = hтр + hм.с.

Определяем hтр :

hтр = λтр · (∆lтр/dвн ) · (ρ · w2/2), Н/м2

где - λтр – коэффициент сопротивления трения.

∆lтр – сумма длин всех прямых участков воздуховода, м

w – скорость движения воздуха, м/сек

ρ - плотность воздуха, кг/ м3

dвн - внутренний диаметр воздуховода, м

Величина коэффициента сопротивления трения зависит от степени шероховатости стенок труб и от режима течения (ламинарный или турбулентный).

При расчете обычно принимают, что трубы гидравлически гладкие. О характере режима течения судят по величине числа Re.

Re = wdρ/μ

μ = 0.0175 МПа ·с [5. стр. 7 рис.3]

Re = 4 · 1.2 · 1.29/0.0175 = 353.8

Величина Re ‹ 2320, значит режим ламинарный. В этом случае коэффициент трения определяют по формуле:

λтр = 64/ Re = 64/353.8 = 0.18

Находим сумму длин всех прямых участков воздуховода:

∆lтр = 2 + 34 = 36 м

Теперь находим hтр:

hтр = λтр · (∆lтр/dвн ) · (ρ · w2/2) = 0.18 · (36/1.2 ) · (1.29 · 42/2) = 61.9 Н/м2

Определяем hм.с.:

hм.с. = (ρ · w2/2) · ∑ξ ,

где ∑ξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений.

Имеем следующие виды местных сопротивлений:

- 1 плавный поворот на 90°, ξ = 0.5 [1. стр. 243]

- 3 входы через жалюзийную решетку, ξ = 1.4 [1. стр. 243]

Таким образом ∑ξ = 1 · 0.5 + 3 · 1.4 = 4.7

Подсчитываем hм.с:

hм.с. = (ρ · w2/2) · ∑ξ = (1.29 · 42/2) · 4.7 = 48.5 Н/м2

Определяем величину ∆h :

∆h = hтр + hм.с. = 61.9 + 48.5 = 110.4 Н/м2

Теперь можем найти величину напора :

Нв = ∑∆h +ρ · vвых2 = 110.4 +1.29 · 42/2 = 120.72 Н/м2

По найденным величинам напора и производительности по воздуху выбираем центробежный вентилятор марки Ц4-70 с номером 10. Скорость вращения - 960об/мин,

Производительность - 18000 м3/час (5 м/сек), напор – 196 Н/м2 [1. стр. 248 таб. 71а]

3.7.7 Подбор насоса для циркуляции воды в оросительной камере

Расход охлаждающей воды:

V =5.29 кг/сек = 5.29л/сек

Трубы принимаем диаметром 108 × 4 мм [1. стр. 237 таб. 66]

Определяем скорость воды в трубках:

w = V/fтр. = 5.29 · 10-3/ 7.58 · 10-3 = 0.67 м/сек

fтр. – площадь поперечного сечения трубы, м2

fтр. = 7.85· 10-3 м2 [1. стр. 237 таб. 66]

Определяем режим течения воды в трубопроводе:

Re = wdρ/μ

μ = 0.95 МПа ·с [5. стр. 7 рис.3]

d = 100мм = 0.1 м

ρводы = 1000 кг/ м3

Re = wdρ/μ = 0.67 · 0.1 · 1000/0.95 = 70.5

Величина Re ‹ 2320, значит режим ламинарный. В этом случае коэффициент трения определяют по формуле:

λтр = 64/ Re = 64/70.5 = 0.9

Теперь находим hтр :

hтр = λтр · (∆lтр/dвн ) · (ρ · w2/2) = 0.9 · (20/0.1 ) · (1000 · 0.672 / 2) = 0.4 · 105 Н/м2

∆lтр = 20 м

Величина падения давления в местных сопротивлениях при движении воды:

hм.с. = (ρ · w2/2) · ∑ξ ,

Имеем следующие виды местных сопротивлений:

- 4 колена под углом 90°, ξ = 0.5 [1. стр. 243]

- 2 вентиля, ξ = 5 [1. стр. 243]

hм.с. = (ρ · w2/2) · ∑ξ = (1000 · 0.672/2) · (4 · 0.5 + 2 · 5) = 0.027 · 105 Н/м2

Подсчитываем напор насоса:

Н = ∑h = (0.4 +0.027) · 105 = 0.427 · 105 Н/м2 = 4.27 м. вод. ст.

По величинам производительности и напора выбираем насос марки 2К- 9 с номинальной производительностью 5.5 л / cек, полным напором 18м. вод. ст. и КПД – 65%

4. Экономическая часть

4.1 Расчет зарплаты основных рабочих

Кондиционер работает 6 месяцев в году. Его обслуживают два машиниста:

один 5-ого разряда, другой - 6-ого. Часовая ставка машиниста 5-ого разряда – 45 руб.,

6-ого – 53 руб. Работа осуществляется в условиях пятидневки (прерывное производство).

Для машиниста 5–ого разряда:

Всего дней - 183. Праздников и выходных – 56.

183 – 56 =127 дней

127 · 8 = 1016 часов

Отпуск – 12 дней

Болезнь – 3 дня

Гос. Обязанность – 1 день

127 - 12 – 3 – 1 =111 дней

111 · 8 = 888 часов

Тарифный фонд = 45 · 888 = 39960 руб.

Премия = 39960 · 0.4 = 15984 руб.

Тариф + Премия = 39960 + 15984 = 55944 руб.

Основной фонд = Тариф + Премия = 55944 руб.

Дополнительный фонд = (12 + 1) · 8/888 · 100% = 12%

55944 · 0.12 = 6713.3 руб.

Общегодовой фонд = 55944 + 6713.3 = 62657.3 руб.

Ср. мес. зарплата = 62657.3 / 6 = 10442.9 руб.

Для машиниста 6–ого разряда:

Всего дней - 183. Праздников и выходных – 56.

183 – 56 =127 дней

127 · 8 = 1016 часов

Отпуск – 12 дней

Болезнь – 3 дня

Гос. Обязанность – 1 день

127 - 12 – 3 – 1 =111 дней

111 · 8 = 888 часов

Тарифный фонд = 53 · 888 = 47064 руб.

Премия = 47064 · 0.4 = 18825.6 руб.

Тариф + Премия = 47064 + 18825.6 = 65889.6 руб.

Основной фонд = Тариф + Премия = 65889.6 руб.

Дополнительный фонд = (12 + 1) · 8/888 · 100% = 12%

65889.6 · 0.12 = 7906.7 руб.

Общегодовой фонд = 65889.6 + 7906.7= 73796.3 руб.

Ср. мес. зарплата =73796.3 / 6 = 12299.4 руб.

Общегодовой фонд для двух машинистов: 62657.3 + 73796.3 = 136453.6 руб.

4.2 Расчет зарплаты вспомогательных рабочих

Принимаю двух вспомогательных рабочих: одного электрика и одного слесаря.

Часовая ставка для обоих – 45 рублей.

Всего дней - 183. Праздников и выходных – 56.

183 – 56 =127 дней

127 · 8 = 1016 часов

Отпуск – 12 дней

Болезнь – 3 дня

Гос. Обязанность – 1 день

127 - 12 – 3 – 1 =111 дней

111 · 8 = 888 часов

Тарифный фонд = 45 · 888 = 39960 руб.

Премия = 39960 · 0.4 = 15984 руб.

Тариф + Премия = 39960 + 15984 = 55944 руб.

Основной фонд = Тариф + Премия = 55944 руб.

Дополнительный фонд = (12 + 1) · 8/888 · 100% = 12%

55944 · 0.12 = 6713.3 руб.

Общегодовой фонд = 55944 + 6713.3 = 62657.3 руб.

Ср. мес. зарплата = 62657.3 / 6 = 10442.9 руб.

4.3 Расчет капиталовложений и амортизационных отчислений

Qгод = Q0 187 8 = 15.75 · 187 · 8 = 23562 руб.

Куд = 11 руб.

∑К = Куд · Qгод = 11 · 23562 = 259182 руб.

Здания и сооружения = 23562 · 0.4 = 9424.8 руб.

Машины и оборудование = 23562 · 0.5 = 11781 руб.

Транспорт = 23562 · 0.1 = 2356.2 руб.

Сумма = 9424.8 + 11781 +2356.2 = 23562 руб.

Здания и сооружения = 9424.8 · 0.1 = 942.48 руб.

Машины и оборудование = 11781 · 0.2 = 2356.2 руб.

Транспорт = 2356.2 · 0.25 = 589.05 руб.

Общая сумма амортизации = 942.48 + 2356.2 +589.05 = 3887.73 руб.

4.4 Расчет себестоимости единицы холода

Таб. 4. Таблица калькуляции.

4.5 Расчет экономической эффективности производства

Оптовую цену принимаем 50 руб.

Определяем прибыль:

П = Оц – С = 50 – 41.1 = 8.9 руб.

Рентабельность продукта:

Rпр = П/С · 100% = 8.9/41.1 · 100% = 21 %

Рентабельность производства:

Rпр-ва = (Побщ / Фосн + Фоб) · 100% = (209701.8/ 259182 + 103672.8) · 100% =57%

Побщ = П · Qгод = 8.9 · 23562 = 209701.8 руб.

Фосн = ∑К = 259182 руб.

Фоб = 0.4 · ∑К = 0.4 · 259182 = 103672.8

Срок окупаемости:

Ток = ∑К / Побщ = 259182 / 209701.8 = 1.2 года

Коэффициент эффективности:

Кэф = 1/ Ток =1/1.2 = 0.83

4.6 Технико-экономические показатели

1.  Годовая холодопроизводительность Qгод = 23562 руб.

2.  Количество работающих – 4 чел.

3.  Ср. мес. зарплата на одного работающего - 10907 руб.

4.  Годовой фонд зарплат всех работающих – 261768.2 руб.

5.  Сумма капиталовложений: ∑К = 259182 руб.

6.  Полная себестоимость единицы холода – 41.1 руб

7.  Оптовая цена единицы холода – 50 руб.

8.  Прибыль на единицу холода – 8.9 руб

9.  Общая прибыль Побщ = 209701.8 руб.

10.  Рентабельность продукта Rпр = 21 %

11.  Рентабельность производства Rпр-ва = 57%

12.  Срок окупаемости Ток = 1.2 года

13.  Коэффициент эффективности Кэф = 0.83

14.  Фондоотдача

Фотд = (Оц · Qгод)/ ∑К = (50 · 23562)/ 259182 = 4.5