Расчет системы искусственного охлаждения

Расчет приборов, служащих для искусственного охлаждения, начинается с определения избытка тепла, который должен быть погашаем в течение каждого часа; для помещений, занимаемых людьми, этот избыток W равен:

W=W ₁ +W₂ +W₃

где W₁ и W₂ - количества тепла, выделяемые находящимися в помещении людьми и источниками освещения, а Wз - количество тепла, поступающее в помещение извне через наружные ограждающие его поверхности; W₁ и W₂ определяются по количеству людей и источников освещения на основании данных, указанных в 1 части курса, а Wз рассчитывается по формуле Wз = EFК (t - Т), где F площадь той или иной ограждающей поверхности, К - соответствующий материалу ограждения всеобщий коэффициент передачи тепла, назначаемый по таблице № 5 или определяемый Т - высший допускаемый предел комнатной температуры и t - высшая температура наружного воздуха, при которой предполагается пользоваться помещением.

Тогда, обозначая через t₀ температуру вводимого в помещение охлажденного воздуха, получим, что объем его L должен быть таков, чтобы при согревании его от t₀ до Т был поглощен весь избыток тепла W; следовательно:

L=W/0,306(T-t₀) куб. м.

Объем этот должен быть, конечно, не меньше того, который требуется для поддержания должной чистоты воздуха помещения и который определяется по таблицам №№ 6 и 7; если полученный объем окажется меньше потребного для должной чистоты воздуха, то вставляется этот последний объем и определяется требующаяся при этих условиях температура вводимого воздуха t₀.

По полученному таким образом объему воздуха рассчитываются размеры воздухоприводного, приточных и вытяжных каналов, как это было указано в отделе вентиляции, принимая при этом скорость выхода воздуха из приточных отверстий в помещении возможно малою (до 0,1 м. в сек.).

Для определения количества тепла, которое должны отнимать охладительные приборы в камере для охлаждения вводимого воздуха, необходимо еще принять во внимание, что при охлаждении воздуха относительная влажность его увеличивается и, наконец, доходит до предела насыщения, после которого избыток паров воздуха оседает на поверхности охладительных приборов в виде капель воды, при чем в воздух выделяется скрытая теплота парообразования, которая также должна быть погашена охладительными приборами. Для определения количества этой теплоты примем следующие обозначения:

р - требуемая влажность в помещении (принимается от 40 до 60%),

р₁ - влажность наружного воздуха (70 - 80%),

g и g₁ - количества паров в кг., насыщающих воздух при температурах комнатной и наружной,

Р - количество пара, выделяемого находящимися в помещении источниками.

Тогда количество влаги В, которое должно быть вводимо с наружным воздухом для поддержания в помещении р% влажности, будет:

B=Lpg/100-P кг.

действительное же количество паров, заключающихся в L куб. м. наружного воздуха, будет Lp₁g₁/100 кг.; влага в количестве разности этих двух величин должна осесть на охладительных приборах; обозначая ее через С, получим:

С=Lp₁g₁/100-Lpg/100+P кг.

Так как, при конденсации этой влаги, в воздух выделится скрытая теплота парообразования, то температура воздуха, при которой будет происходить конденсация, должна быть ниже температуры вводимого в помещение воздуха; температура эта t₂ должна быть именно та, при которой наружный воздух, имея в себе В кг. влаги, перестает быть насыщенным парами; поэтому, обозначая через количество паров, насыщающих воздух при t₂, будем иметь:

g₂=B/L=pg/100-P/L кг.

По определенной таким образом величине g₂ находят по таблице № 8 соответствующую ей температуру t₂, а по последней находят в таблице № 30 скрытую теплоту парообразования 1 кг. воды N при температуре t₂; тогда все количество тепла, которое должно быть поглощаемое от воздуха охладительными приборами, будет:

W₀=0,306L(t - t₀)+NC ед. т.

Вышеуказанное определение максимального расхода тепла, погашаемого охладительными приборами, относится к случаю искусственного охлаждения помещений, занимаемых людьми; если же требуется рассчитать расход тепла на охлаждение помещений для хранения продуктов, то максимальное часовое количество его будет состоять из следующих величин:

1) W₁ - расход на погашение тепла, выделяемого людьми, если в помещении должны работать люди продолжительное время.

2) W₂ - расход на погашение тепла, выделяемого источниками освещения; расход этот незначителен по сравнению с остальными расходами, в особенности при электрическом освещении; приблизительно его можно принять равным 1 - 2% от общего расхода тепла.

3) W₃ - расход на погашение тепла, поступающего через наружные ограждения помещений; W₃ рассчитывается по ранее указанному для самого невыгодного случая, то есть при высшей бывающей в данной местности температуре наружного воздуха и при требующейся в помещении, для продуктов температуре внутреннего воздуха, определяемой по таблице № 29.

4) W₄ - расход на погашение тепла, выделяемого сложенными в помещении продуктами; расход этот бывает лишь временный - с момента загрузки продуктов до тех пор, пока продукты примут температуру помещения; расход этот определяется по формуле:

W₄=Qc(T₀- T) / m ед. т.

где: Q - вес загружаемых продуктов в кг.,

с - теплоемкость продуктов,

Т₀ - начальная температура продуктов,

Т - температура помещения,

m - число часов, в течение которых предполагается охладить продукты до температуры помещения. Теплоемкость некоторых продуктов, их начальная температура и вес даны в таблице № 31.

5) W₅ - расход тепла на конденсацию избытка влаги, поступающей с наружным воздухом; избыток влаги определяется по формуле в зависимости от количества поступающего для целей вентиляции воздуха и от допускаемой в помещении влажности, указанной в таблице № 29.

6) W₆ - расход тепла на охлаждение вводимого для целей вентиляции воздуха, охлаждаемого от наружной температуры t до температуры помещения Т; наружный воздух вводится периодически (4 - 6 раз в день) в количестве объема помещения; следовательно, обозначая объем помещения через L, получим:

W₆=0,306L(t -T)

7) W₇ - погашение тепла, поступающего в помещение вместе с воздухом, врывающимся при открывании дверей; приблизительно принимают W₇ равным 5% от общего расхода тепла.

Определив таким образом максимальный расход тепла, который должен быть погашаем охладительными приборами, переходят к определению поверхности последних; если движение охладительных жидкостей или испарителя по циркуляционным трубкам охладительной камеры происходит по направлению противоположному направлению движения воздуха, то поверхность охладительных приборов рассчитывается :

W=FK(t- T+r₁-r₂)/t-r₂

при движении в одну и ту же сторону имеем :

W₀=FK(t -T+r₂-r₁)/t-r₁

для одностороннего движения:

F=W₀/K( t - T+ r₂- r₁) Ignt (t - r₁) / T - r₂) кв. м.

В этих уравнениях r₁ и r₂ - начальная и конечная температуры, циркулирующей через охладительные приборы жидкости, зависящие от рода последней; для более экономной работы разность этих температур должна быть не особенно велика; при применении рассола r₁ - r₂ принимают не более 2 - 3° С.

Что же касается до коэффициента передачи тепла К, то точных испытаний для определения его до настоящего времени не имеется, величина же его зависит от скорости движения воздуха около охладительных приборов; по данным, приводимым Lorenz'ом, величина коэффициента К может быть принята 42.

Наконец размеры распределительных приточных и обратных каналов в помещении для хранения продуктов рассчитываются на скорость движения воздуха по ним в 1 м. в секунду, а магистральных каналов, по которым циркулирует воздух между охладительной камерой и помещением для продуктов, на скорость 3 - 4 метра в секунду, считая при этом, что воздух помещения проходит через охладительную камеру от 10 до 15 раз в час; размеры приточных отверстий в помещении для хранения продуктов следует рассчитывать на малую скорость до 0,1 м. в секунду.