«Ауаны шартқа сәйкестендіру және суықпен қамтамасыз ету жүйелері»

Мазмұны

Глоссарий

Ауаның абсалюттік ылғалдылығы - 1 м³ ылғал ауа сақталған су буының массасы.

Дене күйінің теңдеуі – тепе-тең термодинамикалық жүйе үшін дене күйінің параметрлары арасындағы функциональдық байланыс.

2 Дәрістер

1. 
   Кіріспе. Ауаның шартқа сәйкестендірудің мәні.
   
2. 
   Ауаның негізгі параметрлері.
   
3. 
   Ауаның күйінің теңдеуі.
   
4. 
   Ауаның I-d-диаграммасы.
   

«Ауаны шартқа сәйкестендіру» термині деп бөлмеде белгілі бір температураның қалыпты жағдайда тұруы, салыстырмалы ылғалдылығы, ауаның құрамын және қозғалысының жылдамдығы, адамның ағзасына ең қолайлы жағдайы, және де технологиялық процесстерді жүзеге асыруын айтамыз.

Ауаның шартты сәйкестендіру жүйесінде жылуылғалдылығы өзгеріске ұшырайды (қыздыру, суыту, ылғалдану, құрғату), оның нәтижесінде параметрлері өзгереді.

Ауаның негізгі параметрлеріне температура мен қысым, ылғалдылық және ылғалдылықтың құрамы, тығыздық пен меншікті көлем, жылусыйымдылық пен энтальпия жатады.

Температураны термодинамиканың шкаласындағы температурамен және халықаралық тәжірибелік температуралық шкаласымен өлшейді. Сонымен қатар көптеген елдерде Фаренгейт шкаласымен өлшенеді.

Халықаралық тәжірибелік шкала және термодинамикалық шкаламен өлшенетінтемпературалар арасындағы байланысты мына формуламен есептеуге болады:

,

(1)

Халықаралық тәжірибелік шкала және Фаренгейт шкаламен өлшенетін температуралар арасындағы байланысты, мына формуламен анықтайды:

мұндағы f –Фаренгейт шкаланың температурасы, ◦F.

,

(3)

мұнда Р_б – атмосфералық ауа қысымы, Па;

,

(4)

мұнда_п – атмосфералық ауаның абсолют ылғалдылығы, г/м³;

немесе,	(5)

Атмосфералық ауаның ылғалдылық құрамы былай анықталады:

,

(6)

мұндағы d –Атмосфералық ауаның ылғалдылық құрамы, г/кг;

,

(7)

,

(8)

,

(9)

мұндас_с.в. – құрғақ ауаның меншікті жылусыйымдылығы, кДж/(кгК);

,

(10)

,

(11)

Ылғалдылық құрамы жағдайының теңдеуі негізінде анықталады:

(12)

.

(13)

Қисықбұрышты жүйе координата бойынша Id – диаграмма құралған. Бұл жүйе диаграммадағы қанықпаған ылғалды ауаның ауданының ұлғаюына көмектеседі, соған орай диаграммада графикалық кескіндерді жасауға қолайлы.

Энтальпия I, ылғалдылық d және температураның t турақты мәндерінің сызықтарынан басқа диаграмма өрісінде ауаның салыстырмалы ылғалдылықтың тұрақты мәндерінің φ = const сызықтары көрсетілген. Қаныққан күйіндегі су буы қысымының температурадан тәуелділігін эксперименттен алынған және М.П. Вукаловичпен құрылған ылғалды ауаның термодинамикалық күйінің арнайы кестелерінде көрсетілген. Осы кестелермен немесе парциал қысымының қисық сызықпен р_п (d)пайдаланып, ауаның су буымен толық қанығу Осы нүктелердің геометриялық орындары -диаграммада қисық сызықтың φ = 100 % ораласуын көрсетеді.

Егер -диаграммада изотермалар (t=const) мен изоэнтальпийлердің (I=const) орналасуы барометрлік қысымнан B тәуелсіз емес болса, онда қисық сызықтардың (φ = const) орналасуы қысымның В өзгергеруінен тәуелді. 1-ші суретте көрсетілген - диаграммасы стандартты барометрлік қысымы В=101, 325 кПа(бір физикалық атмосфера) үшін тұрғызылған

-диаграмманың қолдануымен ауаның жылуылғалдылы күйінің тағы екі өте маңызды параметрлерін аңықтауғы болады: ауаның шық нүктесінің температурасы t_Р және ауаның ылғалды термометрдің температурасы t_M.

Ылғалдылықтың құрамына сай шық нүктесінің температурасы су буларымен қаныққан ауаның температурасына тең. Осы температураны алу үшін -диаграммада ауаның күйіне сәйкес нүктеден, d = const сызықғынφ = 100 % сызығымен қиылысқан нүктеге дейін түсіру керек.

Энтальпияға сай су термометрдің температурасы t_M су буларымен қаныққан ауаның температурасына тең. - диаграммада ауаның күйініңφ = 100 % ылғалдылығы бойынша,I = const сызығымен қиылысқан нүктеден өтетінt = const сызығы температурағасәйкес.

Сурет 1. Ылғалды ауаның - диаграммасы

Ылғалдылықтың құрамы, ауаның салыстрымалы ылғалдылығы, адиабаталық ылғалданудың процессі,изотермиялықылғалданудың процессі.  

2 Температураның өлшем бірлігін С -денF-ге ауыстыруы қалай?

3 Қысымның өлшем бірлігі?

4 Абсолютты мен салыстырмалы ылғалдылық және ылғалдылықтың құрамы қалай аңықталады?

5 Тығыздық, меншікті көлем, меншікті жылусыйымдылық және энтальпияның формулалары?

6 Атмосфералық ауа үшінКлапейрон-Менделеевтің теңдеуі?

7 I-d диаграммадағы процестерді көрсетініз?
Ұсынылатын оқулықтар
1 Кондиционирование воздуха и холодоснабжение / В.Н. Богословский, О.Я. Кокорин, Л.В. Петров; Под общ.ред. В.Н. Богословского. – М.: Стройиздат, 1985. – 367 с.

2 Бражников А.М., Малова Н.Д. Кондиционирование воздуха на предприятиях мясной и молочной промышленности. - М.: Пищевая промышленность, 1975. – 256 с.

2 Ішкі ауаның есептік параметрлері

3 Шартқа сәйкес бөлмелердің микроклиматы
Есептеу жүйесінде ауаның ішкі және сыртқы параметрлері ескеріледі.Сыртқы ауаның есептік параметрлері, құбылыс нормалары мен ережелері арқылы анықталады. Есептік параметрлерді 3 топқа бөледі. Олар:

А, Б және В.

Сыртқы ауаның есептік параметрі А тобы жалпы алмасу желдетуінің жүйесін құрастыруға , сонымен қатар суытылған, буланған ауаның желдету жүйесін құрау кезінде қолданылады.

Сыртқы ауаның есептік параметрінің Б тобы ауаны шартқа сәйкестендіру жүйесін құрастырғанда, сонымен қатар ауаны жылыту жүйесі мен ауалы – жылулы перде жобалауда қолданылады.

Сыртқы ауаның есептік параметрінің В тобы тек қана ауаны шартқа сәйкестендіруді арнайы негізделген талаптарды жобалау жүйесінде кездесетін кейбір жағдайларда қолданылады.

Ішкі ауаның есептік параметрлерімен салқындатылатын бөлмелерде жайлы шартқа және техникалық үдерістің талаптарына сай ауаның параметрлері болып табылады. Есептік параметрлер үшін (үйлесімді және жетімді қызу, салыстырмалы ылғалдылық және ауаның қозғалысының жылдамдығы) суық ауыспалы және жылы кезеңге жайлы шарттарға орнатылған. Қабылдағыш жобалық шамаға байланысты салқындатқыш, желдеткіш сыртқы ауаның температурасы 10 °С – тан төмен (қыста), 10 °С-тан жоғары жазда) болғанда анықталады. Ауыспалы кезеңде сыртқы ауаның температурасы 10 °С-ты құрайды. Бұл ретте ішкі ауаның есептік параметрлері ауыспалы, суық кезең үшін қабылданған параметрлер болып табылады.

Тұрғын үйлерде тұратын адамдарға тиімді жайлы жағдайлар температурамен ауаның салыстырмалы ылғалдылығының байланысына тікелей қатысты. Ауаның қозғалыс жылдамдығы (0,1÷0,15) м/с тең.

Қоғамдық және өндірістік жерлерде жаз мезгілінде тиімді жайлы жағдай (22÷25) температураға, салыстырмалы ылғалдылықтың (60÷30) % ауаның қозғалыс жылдамдығы (0,2÷0,5) м/с, ал тұрғын үйлерде температурамен ауаның салыстырмалы ылғалдылығы 0,25 м/с аз емес жылдамдыққа тең.

Бөлменің микроклиматы деп динамикалық тепе-теңдігімен ішкі және сыртқы жылу қабылдау және бөлме ылғалдылығымен ауаның циркуляциялық күйін айтады.

Бөлменің микроклиматы ауаның ішкі температурасымен сипатталады, және қоршау бетінің радиациялық температурасымен, ауаның ылғалдылығына байланысымен оның жылдамдығына қатысты. Бұл параметрлер жиынтығы ауаның өзін-өзі жақсы сезіндіріп, оның жұмысқа бейімділігін айтады. Әсіресе, бөлменің тұрақты температурасын шартқа сәйкестендіру. Салыстырмалы ылғалдылық пен ауаның қозғалу жылдамдығы ескерілмейтін тербелістерге ие.

2 Б тобындағы ауаның сыртқы есептік параметрлері не үшін қолданылады?

3 В тобындағы ауаның сыртқы есептік параметрлері не үшін қолданылады?

4 Микроклимат дегеніміз не?

5 Микроклиматтың негізгі параметрлерін қалай анықтайды?

6 Ауаның ішкі есептік параметрлері неге тәуелді?

2 Кокорин О.Я. Современные системы кондиционирования воздуха. – М.: Издательство физико-математической литературы, 2003. – 272 с.

3 Ананьев В.А., Седых И.В. Холодильное оборудование для современных центральных кондиционеров. Расчеты и методы подбора. – М.: Евроклимат, 2001. – 96 с.
Модул 1. Ауаны шартқа сәйкестендіру

Дәріс 3

(3 сағат, 3-4 апта)
Тақырыбы. Шартқа сәйкестендірілетін бөлменің жылулық және ылғалдылық балансы
Дәріс сабақтың жоспары
1 Қоршау конструкциялары арқылы жылу мен ылғалдың түсуі.

2 Өңделетін өнімнен түсетін жылу мен ылғал.

3 Құрал-жабдықтан түсетін жылу мен ылғал.

4 Адамдардан түсетін жылу мен ылғал.

5 Электр қозғалтқыштардан түсетін жылу мен ылғал.

6 Жарықтандыру құралдарынан түсетін жылу мен ылғал.

Жылу теңгерімін басқару мына түрде орындауға болады:

,	(1)
мұндағы Q1- кедергі келтірілген бөлмеден өтетін жылу ағымы,Вт; Q2- жүктерді суыту мен жылыту есебінен жылу ағымы, Вт; Q3- сыртқы ауаны бөлмені шартқа сәйкестендіру арқылы өтетін жылу ағымы, Вт; Q4- бөлмені пайдалану арқылы өтетін жылу ағымы, Вт; Әрбір жылу ағыны тек жеке суытылған бөлмелерге беріледі. Сыртқы қабырғалар арқылы өтетін жылу ағымы және тоңазытқыш сыртын мына формула арқылы анықтайды:
,	(2)
мұндағы Q1т, Q1с- екі жақтың температураларына сай суытылған бөлмедегі жылу ағымы, Вт; Әртүрлі температура есебінен пайда болатын жылу ағымды былай анықтайды:
,	(3)
мұнда kд- әрбір жеке кедергілердің жылу ағымының нақты коэффициенті, Вт/м2К; F – кедергінің бет ауданы, м2; tн – сыртқы ауаның есеп айырысу температурасы, °С. Есеп айырысу сыртқы ауаның температурасы мынаған тең:
,	(4)

мұндағы t_cр.мес– ең ыстық айдың 13 сағаттық отраша температурасы, °С;

Суытылған бөлмедегіt_K температура тек технологиялық талаптарға сай қабылданады.

Сыртқы қабырғамен Q_1т беті арқылы өтетін жылу ағымы тек жалпы жылу ағымы мен қондырғылардың нәтижелерін есептеу арқылы өтеді.

Күш радиациясының жылу ағымы мынаған тең:

,

(5)

мұнда t_с – күш радиациясы әсерінен температураның артық айырымы, °С .

Суытылмаған бөлмедегі суытылған камераның жылу ағымын былай анықтайды:

,

(6)

мұнда t_расч– есептелген температура айырымы, °С.

t_расч сыртқы қабырға температуралар айырмасы (t_н-t_в) былай қабылданады: 70 %, егер суытылмаған бөлмеден шығатын болса; 60 %, егер суытылмаған бөлмеден шыға алмаса; 50 % еден арқылы өтетін жылу ағымын анықтау.

Суытылмаған бөлмедегі жылу ағымы компрессор мен қондырғыға тікелей байланысты болады.

Грунтта орналасқан еден арқылы өтетін жылу ағымы камерадағы теріс температура грунттан келетін жылудың аздығымен түсіндіріледі.Егер төмен температуралы бөлмеде терең грунт болса, онда есептейтін формула еден арқылы өтетін жылу ағымы есебінен болады:

,	(7)

мұнда k_n– еденнің құрылымының жылу беру коэффициенті, Вт/(м²·К);

(суытқышагенті арқылы ағатын сұйықтық немесе буды ауаға сәйкестендіру tср=1 °С электржылытқыш еденінің жылыту көмегімен немесе құбыр көмегімен, шанцтық едендерде tср=1 °С тең болады.)

,	(1)

Тоңазытқыштың сыртқы беті мен сыртқы қабатының жылу ағыны мына формуламен анықталады:

,

(2)

мұнда Q_1т, Q_1с–күн радиациясының қоршауына ықпалының нәтижесі мен екі жақтың қоршауының температураларының әр түрлі болуы нәтижесінің арқасында шығуын суытылған бөлменің жылу ағыны , Вт.

,

(3)

мұнда k_д – әр оқшауланған қоршаудағы нақты жылу беру коэффициенті, Вт/(м²·К);

,

(4)

мұндаt_cр.мес– айдағы 13 сағ. ең ыстық орташа айлық температурасы, °С;

,

(5)

мұнда t_с- Кун радиациясының әсерінен туған артық температуралар айырмашылығы, °С .

Құрал-жабдықпен компрессорға түсірілген ауыртпалықты анықтауға жылу ағынның беткі қабатытолығымен есепке алынады.

Теплоприток в охлаждаемые камеры из неохлаждаемых помещений определяют по зависимости:

,

(6)

Құрал жабдықтарға, сонымен қатар компрессорларға түсірілген жылу ауыртпашылықтарын есептеуге сыртқы қабаттың және беткі қабатының Q_1т жылу ағыны қолданылады.

t_расч сыртқы қабырғаның температураларының әр түрлілігіне байланысты қолданылады (t_н - t_в):70 %, егер суытылмайтын бөлмеден сыртқа шығуға үздіксіз мүмкіндігі болса; 60 %, егер суытылмайтын бөлмеден сыртқа шығуға үздіксіз мүмкіндігі болмаса; 50 % суытылмайтын жер төленің еденінен шыққан жылу ағының анықтағанда].

Суытылмайтын бөлменің жылу ағыны толығымен есепке алынады, компрессорға да, және құрылғыларға да.

Еденнен шыққан жылу ағыны, топырақта орналасқанды негізінде кері температурасы бар камерада есептейді, осыдан топырақтан кіші жылу ағыны өтеді. Егерде төменгі температуралы бөлменің едені үйілген топырақта орналасса, онда топырақты жылыту үшін арнайы құрылғылар қарастырылған, содан еден арқылы өтетін жылу ағынының есептік формуласы мына түрде болады:

,

(7)

Мұндағы k_n- жоғарғы қыздыруларда орналасқан еденнің құрылымының жылу беру коэффициенті, Вт/(м²·К);

Өнімнің суытылған, мұздатылған және мұздатылғанға дейінгі құрылғыдағы жылу ағынының қайталанатын қозғалысын мына формуламен анықтаймыз:

,

(8)

Мұндағы G '- өнімнің максималды түсімі, кг/сут;

_ц – өнімді суытып өндеу кезіндегі циклдың ұзақтығы,суыту өңдеуіне қажетті уақыт, және қосымша операцияларды орындау үшін уақыт (жүктеу, түсіру, камераны тазарту, суыту құрылғыларымен қыраудың еруі);

_раб – суықты қолдану кезіндегі жұмыстың ұзақтылығының уақыты.
Азық-түлік өнімдерінің бастапқы және соңғы энтальпиясы азық-түліктің бастапқы және соңғы температуралары бойынша анықталады.

Ыдыстың жылу ағыны мына формула бойынша анықталады:

,

(9)

мұндағы - ыдыстан түсетін күнделікті саны, кг/сут;

Суыту өңдеудегң өнімнің жылуағыны компрессорға жүктелгенде толық көлемі есептелінеді. Құрылғының қайталанылатын қозғалысын есептелінген жылуағынды 30 % көтеруге қолданылады және құрылғыға жылудың жүктеуі ретінде қолдануға болады, яғни Q₂ = 1,3Q₂.

Өңделетін өнімнің жылу ағыны былай анықталады:

,

(10)

Мұнда - өнімнің массасы, кг;

- өнімді кептіру, %;

- өнімді өңдеуге кеткен уақыт, час.
Бөлмеге сыртқы ауамен бірге келетін вентиляция жылу беруін мына формуламен анықтайды:

,	(12)
,	(13)

Мұнда 20 – бөлмеде бір жұмысшыға беретін ауаның көлеміне сәйкестігі;

rк – суытылған бөлмедегі ауаның тығыздығы, кг/м³;

Теплопритоки Q₃ учитывают в нагрузку на компрессор и на оборудование в полном объеме.

Жылу ағыны Q₃ компрессорға деген жүктемені және толық көлемді қондырғыны ескереді.

Жалпы энергетикалық теңгерімі адамның екі құрамды жылу ағынын анықтайды: анық сәулелі-конвективті жылуды және жасырын жылу ылғалы адам денесінен буланатын адам өкпелер.

Адаммен берілетін бүкіл жылу адамның физикалық жұмыс істеуіне, жұмыстың аурлығына және бөлме температурасы мен киімнің жылудан қорғау қасиетіне байланысты. Жылу беру мөлшері адам денесінің температурасына байланысты, ауа қозғалысы мен жылдамдығы және жылуқорғағыш киімдердің интенсивті жұмысына байланысты.Қалың киінген адам жұмыс істегенде ылғалды көп бөледі, себебі киім жылуды көп өткізбейді.Егер ол киімін шешсе, жылуды көп бөледі.

Адамдардан жылу бөлінуін есептей отырып анықтап, толық жылу түсуі мына формуламен анықталады:

,

(13)

мұнда , – ер адам мен әйел адамның толық жылу бөлінуі, Вт/чел;

Механикалық құрал жабдығымен және оның электржетектері бір немесе әр түрлі бөлмелерде орналасқан. Электрэнергия негізінде механикалық жұмыстың орындалуына жұмсалады, нәтижесінде жылуға айналады. Оның бөлгілі электр құралдардың өзінде жылуға айналады. Жылу бөлмеге бөлінеді немесе бірітіндеп өңделген өнімнің қыздырылуына, эмульсияның салқындатуына, су немесе ауаның тазартуына жұмсалады.

Электрқозғалтқыштардан және солар арқылы қозғалысқа түсетін құрылғылардан жалпы жылудың бөлінуі, Вт, мына формуламен анықталады:

,

(14)

мұнда - орнатылған электрқозғалтқыштың қуаты, Вт;

-орнатылған қуаттың жұмсалған коэффициенті (0,7 ÷ 0,9),

- жүктелу коэффициенті (0,5 ÷ 0,8);

- электрқозғалтқыштыңбір мезеттегі жұмыс коэффициенті (0,5 ÷ 1);

- каталог бойынша анықталатын, электрқозғалтқыштың П.Ә.К.і (0,75 ÷ 0,92);

- механикалық энергиядан жылуға ауысатын коэффициент (0,1÷1), ескере отырып, жылудың бір мөлшері суытылған эмульсияға берілуі мүмкін, су немесе ауа арқылы берілген бөлмеден тыс кетуі мүмкін.
Жарық беруге жұмсалатын барлық электр энергиясы жылуға ауысады, бөлменің жылу балансын есептеу үшін.

Күннің сәулесі арқылы жылу бөлінуді, Вт, мына формула бойынша анықтаймыз:

,

(15)

мұнда - меншікті жарық берілу, лк.

Шамшырақтың түрлері	Жарық ағынының орналасуы, %		Орташа меншікті жылу бөліну, , бөлменің ауданы үшін, м2
	жоғары	төмен	>200		50÷200		<50
			Бөлменің биіктігі, м
			4,2	4,2	3,6	3,6	3,6	3,6
Түзу жарық арқылы	5	95	0,067	0,560	0,074	0,058	0,102	0,07
Айрықша түзу жарық арқылы	25	75	0,082	0,071	0,087	0,073	0,122	0,190
Диффузиялы шашыраған жарық арқылы	50	50	0f094	0,077	0,102	0,079	0,166	0,115
Айрықша шағылысқан жарық арқылы	75	25	0,140	0,108	0,152	0,114	0,232	0,166
Шағылысқан жарық арқылы	95	5	0,145	0,108	0,154	0,264	0,264	0,161

Жылудың берілуі, нақты жылу, жасырын жылу.

2 Құрылғылардан түсетін жылу мен ылғал қалай анықталалды?

3 Адамдардан түсетін жылу мен ылғал қалай Шартқа сәйкестендірілген бөлменің жылу мен ылғал балансы неге тең?

4 Суық және ыстық кезеңдегі жылудың кедергілер арқылы түсуін қалай анықтаймыз?

5Өңделген өнімнен түсетін анықталалды?

6 Электр құрылғылардан түсетін жылу қалай анықталалды?

2 Кокорин О.Я. Современные системы кондиционирования воздуха. – М.: Издательство физико-математической литературы, 2003. – 272 с.

3 Ананьев В.А., Седых И.В. Холодильное оборудование для современных центральных кондиционеров. Расчеты и методы подбора. – М.: Евроклимат, 2001. – 96 с.

4 Явнель Б.К. Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха. – М.: Пищевая промышленность, 1989. – 215 с.