Расчет среднегодового режима

Исходные данные

Дано:

Параметры воздуха:

Температура воздуха:

- Летняя

- Среднегодовая

- Зимняя

Относительна влажность воздуха:

- Летняя

- Среднегодовая

- Зимняя

Тепловая нагрузка:

- Летняя кВт

- Среднегодовая кВт

- Зимняя кВт

Бассейн устанавливается в городе Краснодаре. Бассейн с жалюзи.

Охлаждение воды в бассейне на

Скорость ветра м/с

Коэффициент эффективности 0,43.

Решение:

Расчет летнего режима

Количество воды L, кг/с, для отвода теплоты технологической установки определяется по формуле

где -количество тепла, отводимого летом от технологической установки оборотной воды, кВт;

- удельная теплоемкость воды, кДж/(кг °С),

- нагрев воды в аппаратах технологической установки, °С.

Объемный расход оборотной воды V_l, m³/c, находится по формуле

Примерная площадь бассейна на которую разбрызгивается вода F₀, м², равна

Где - плотность орошения.

Расчетное количество форсунок , шт., рассчитывается по формуле

Расположив форсунки в 2 ряда получаем, что площадь бассейна, , равна 180 м².

Тогда удельная тепловая нагрузка , будет равна

Уточним плотность орошения ,

Коэффициент , учитывающий солнечную радиацию получаемую водой, определяют по формуле

где q_s - удельное количество тепла, подводимого к воде солнечной радиацией, кВт/м².

Из давления воды перед форсунками и скорости ветра в районе строительства определим коэффициент охлаждения:

Средняя энтальпия пограничного слоя воздуха у поверхности воды J_нсp, кДж/кг, рассчитывается по формуле

где J₁ - энтальпия летнего воздуха, кДж/кг.

По величине J_нср по диаграмме J - d на линии j= 100% находят среднюю температуру воды в бассейне t_Lсp, °С

Температура оборотной воды поступающей с технологической установки в форсунки, °С, находится по формуле

Температура оборотной воды на выходе из бассейна t_L2, °С, определяется по формуле

Коэффициент эффективности равен

В ядре потока над поверхностью бассейна воздух имеет летние параметры.

Число Рейнольдса для потока воздуха над бассейном рассчитывается по формуле

где Wg — скорость воздуха в районе строительства бассейна, м/с;

b - определяющий размер (ширина бассейна), м;

-коэффициент кинематической вязкости воздуха, м²/с.

При значениях Re_G> 100000 имеет место турбулентный режим движения воздуха и расчеты критерия Nu проводятся по формуле

где Pr_G - критерий Прандтля для воздуха.

Значение Pr_G находится по формуле

где - коэффициент диффузии паров воды в воздух, м²/с.

Значение , м /с рассчитываются по формуле

где D₀ - коэффициент диффузии водяного пара в воздух при 0 С и атмосферном давлении, м²/с.

Р₀ - атмосферное давление воздуха, Па;

Р - рабочее давление воздуха, Па;

Т_о =273 - абсолютная температура, °К;

Т — абсолютная температура летнего воздуха, °К.

Коэффициент массообмена при испарении воды воздух , м/с, определяем из формулы критерия Нуссельта

Масса воды, испарившаяся с поверхности зеркала воды в бассейне М, кг/с, рассчитывается по формуле

где - удельная газовая постоянная водяного пара;

- среднее парциальное давление насыщенного водяного пара в пограничном слое воздуха у поверхности воды, кПа;

- парциальное давление водяного пара в ядре потока воздуха, кПа;

- площадь зеркала воды в бассейне, м².

Количество тепла перешедшего в воздух при испарение воды Q_и, кВт, равно

где r_и - удельная теплота испарения при средней температуре воды в бассейне, кДж/кг.

 

 

Расчет среднегодового режима

Количество воды L, кг/с, для отвода теплоты технологической установки определяется по формуле

где -количество тепла, отводимого от технологической установки оборотной воды, кВт;

- удельная теплоемкость воды, кДж/(кг °С),

- нагрев воды в аппаратах технологической установки, °С.

Объемный расход оборотной воды V_l, m³/c, находится по формуле

Примерная площадь бассейна на которую разбрызгивается вода F₀, м², равна

Расчетное количество форсунок , шт., рассчитывается по формуле

Расположив форсунки в 2 ряда получаем, что площадь бассейна, , равна 180 м².

Тогда удельная тепловая нагрузка , будет равна

Уточним плотность орошения ,

Коэффициент , учитывающий солнечную радиацию получаемую водой, определяют по формуле

Средняя энтальпия пограничного слоя воздуха у поверхности воды J_нсp, кДж/кг, рассчитывается по формуле

По величине J_нср по диаграмме J - d на линии j= 100% находят среднюю температуру воды в бассейне t_Lсp, °С

Температура оборотной воды поступающей с технологической установки в форсунки, °С, находится по формуле

Температура оборотной воды на выходе из бассейна t_L2, °С, определяется по формуле

Коэффициент эффективности равен

В ядре потока над поверхностью бассейна воздух имеет летние параметры.

Число Рейнольдса для потока воздуха над бассейном рассчитывается по формуле

При значениях Re_G> 100000 имеет место турбулентный режим движения воздуха и расчеты критерия Nu проводятся по формуле

Значение Pr_G находится по формуле

Значение , м /с рассчитываются по формуле

Коэффициент массообмена при испарении воды воздух , м/с, определяем из формулы критерия Нуссельта

Масса воды, испарившаяся с поверхности зеркала воды в бассейне М, кг/с, рассчитывается по формуле

Количество тепла перешедшего в воздух при испарение воды Q_и, кВт, равно

 

 

Расчет зимнего режима

Количество воды L, кг/с, для отвода теплоты технологической установки определяется по формуле

где -количество тепла, отводимого от технологической установки оборотной воды, кВт;

- удельная теплоемкость воды, кДж/(кг °С),

- нагрев воды в аппаратах технологической установки, °С.

Объемный расход оборотной воды V₃ , m³/c, находится по формуле

Расчетное количество форсунок , шт., рассчитывается по формуле

Получаем, что площадь бассейна, , равна 153 м².

Тогда удельная тепловая нагрузка , будет равна

Уточним плотность орошения ,

Коэффициент , учитывающий солнечную радиацию получаемую водой, определяют по формуле

Средняя энтальпия пограничного слоя воздуха у поверхности воды J_нсp, кДж/кг, рассчитывается по формуле

Принимаем, что средняя температура воды в бассейне

Уравнение теплового баланса бассейна

где Q - количество тепла поступающего в бассейн, Вт;

- количество тепла теряемого водой через стенки бассейна, Вт;

- количество тепла теряемого водой через основание бассейна, Вт;

- количество тепла уходящего от воды в воздух за счет конвекции, Вт;

- количество тепла переходящего в воздух при испарении воды с поверхности зеркала воды в бассейне, Вт.

Количество тепла теряемого водой через стенки бассейна ,Вт, определяется по формуле

где - коэффициент теплопередачи через стенку, Вт/(м² ·с);

- общая площадь стенки по периметру бассейна, м²;

- температура воды в бассейне, °С;

- средняя расчетная температура грунта зимой в районе строительства бассейна, С.

Количество тепла теряемого водой через основание бассейна , Вт, рассчитывается по формуле

При непосредственном контакте воды и воздуха на поверхности воды при условии t_L- t_G > 0 имеет место конвективный теплообмен.

Количество тепла передаваемого конвекцией , Вт, определяется по формуле

Проведем расчет для .

Число Рейнольдса для потока воздуха над бассейном рассчитывается по формуле

При значениях Re_G> 100000 имеет место турбулентный режим движения воздуха и расчеты критерия Nu проводятся по формуле

Значение Pr_G находится по формуле

Значение , м /с рассчитываются по формуле

Коэффициент массообмена при испарении воды воздух , м/с, определяем из формулы критерия Нуссельта

Масса воды, испарившаяся с поверхности зеркала воды в бассейне М, кг/с, рассчитывается по формуле

Количество тепла перешедшего в воздух при испарение воды Q_и, Вт, равно

Из полученных значений найдем

Тепловой поток больше заданного.

Определим толщину слоя льда в бассейне.

В зимнее время при остановке системы оборотного водоснабжения вода в бассейне начинает замерзать при отрицательных температурах воздуха. При наступлении холодов толщина слоя льда будет постоянно увеличиваться путём намерзания воды с нижней его поверхности до тех пор, пока на этой поверхности не установится температура 0 °С.

Из уравнения теплопроводности однослойной плоской стенки определим толщину слоя льда , м,

где δ_л - коэффициент теплопроводности льда, Вт/(м² ·°С);

q_л -плотность теплового потока через лёд, Вт/м²;

t₁ -температура нижней поверхности льда.

 

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: