Проект технологической (технической) системы мастерской сферы сервиса

      2.  Определение удельных избытков  тепла:

                                        q = Q_п / V, Вт/м³                                                             (11)

      q = 26730 / 576 = 46,4 Вт/м³

      3.  Определение температуры воздуха,  удаляемого из помещения:

                                 t_у = t_п.з. + ∆ (Н – 2), в град.                                                   (12)

      где: ∆ - градиент температуры, ^оС/м

      при q ≤ 16,8 Вт/м³ - ∆ = 0...0,3

              q = 16,8...33,6 - ∆ = 0,3...1,2

              q ≥ 33,6 Вт/м³ - ∆ = 0,8...1,5

      ∆ = 0,8

      t_у = 30,3 + 0,8 *(3,5 – 2) = 31,5^оС

      4.  Определение направления луча  процесса изменения параметров  приточного воздуха под воздействием  тепло- и влагоизбытков:

      а)  Вычисляем параметр: ε = Q_п / W, кДж/кг                                          (13)

      ε = 96231 / 2,25 = 42769,3 кДж/кг

      б)  На i-d диаграмме находим точку «Е» (ε = 42769,3) и точку «А» (t_о = 0^оС и d = 0 г/кг сухого воздуха). Соединяем точку «А» с точкой «Е» прямой линией на диаграме i-d и получим луч «АЕ».

      5.  Определение направления луча  процесса измерения параметров  удаляемого воздуха.

      а)  На i-d диаграмме находим точку «В», характеризующуюся параметрами приточного воздуха t_п = 23,3^оС и i_п = 46,7 кДж/кг.

      б)  Проводим из точки «В» луч параллельный линии «АЕ» до пересечения с линией t_у = 33,3^оС и получаем точку «С» (т.е. линия ВС||АЕ).

      6.  Находим параметры приточного  воздуха в точке «В»: d_п = 9,2 г/кг; φ_п = 52%

      И в точке «С»: d_у = 10 г/кг; i_у = 58 кДж/кг; φ_у = 30%.

      7.  Определяем плотность воздуха  ρ кг/м³ при t град.С:

      а)  при температуре воздуха попадающего  в помещение:

            ρ_п = 353 / (273+t_п), кг/м³ (14)

      ρ_п = 353 / (273+23,3) = 353 / 296,3 = 1,2 кг/м³

      б)  при температуре наружного воздуха:

            ρ_н = 353 / (273- t_п), кг/м³ (15)

      ρ_н = 353 / (273-23,3) = 353 / 249,7 = 1,4 кг/м³

            ρ_у = 353 / (273+ t_у) (16)

      ρ_у = 353 / (273+32,5) = 1,2 кг/м³

      8.  Вычисляем расход воздуха, необходимый  для нейтрализации тепловыделений:

            L_т = Q_п / [(i_у – i_п)* ρ_п]   (17)

      L_т = 96231 / [(58-46,7)*1,2] = 96231 / 13,56 = 7096,7 м³/ч

      И влаговыделений:

            L_в = 1000W / [(d_у – d_п) ρ_п]    (18)

      L_в = 1000*3,5 / [(10-9,2)*1,2] = 3500 / 0,96 = 3645,8 м³/ч

      9.  Определение кратности вентиляционного  воздухообмена:

            К_вв = L_max / V   (19)

      где: L_max – максимальный расход воздуха, необходимый для нейтрализации тепло- и влагоизбытков, (т.е. L_max→ L_т или L_в) 

      К_вв =7096,7/576=12,3  1/ч

      10.  Вычисляем теплоту, уносимую с вентилируемым воздухом:

            Q_в = с * ρ_у * V (t_п - t_н) К_вв   (20) 

      где: с – удельная теплоёмкость воздуха, с = 0,28[(Вт*ч)/(кг*град.С)]

      Q_в = 0,28*1,2*576(23,3-13)*12,3 = 24519 Вт.

      11.  Вычисляем потери теплоты в  Вт через ограждения (потолок,  стены, двери и окна) помещения:

            Q_о = (t_п - t_н)ΣК_т*F =(t_п - t_н)(К_тпF_п+К_тсF_с+K_тоF_о+K_тдF_д)     (21)

      где: F_п, F_с,F_о,F_д – площади ограждений перекрытий, стен, окон и дверей, соответственно.

      К_тп = 1,17; К_тс = 1,55; K_то = 4,68; K_тд = 5,65 [Вт/(м²град.С]

      F_п = 0; F_с = 342; F_о = 11,25; F_д = 26 м²

      Q_о = (23,3-13)(1,17*0+1,55*342+4,68*11,25+5,65*26) = 7236Вт.

      12.  Рассчитываем теплоотдачу калорифера:

                                             Q_к = Q_в + Q_о                                                               (22)

      Q_к = 24519 + 7236 = 31755 Вт.

      13.  Вычисляем мощность калорифера:

            Р_к = Q_к / η_к (23)

      где: η_к – к.п.д. калорифера (при установки непосредственно в вентилируемом помещении η_к = 1, а при установке в другом помещении η_к = 0,9).

      Р_к = 31755 / 1 = 31755 Вт.

      14.  Вычисляем суммарную поверхность  нагрева калорифера:

            F_к = Q_к / (К_тт*∆t) (24)

      где: ∆t – разность между средней температурой теплоносителя теплообменника и температурной воздуха в помещении, т.е. ∆t = (t_у – t_ср), где t_ср = (t_п+ t_у)/2.

      t_ср = (23,3-31,5)/2 = -4,1^оС

      ∆t = 31,5-(-5) = 36,1^оС

      F_к = 31755/(10,03*37,1) = 31755/372= 85,7 м² 
 
 
 
 
 
 
 

      5.3 Подбор вентилятора и электродвигателя 

      Вентилятор  подбирается в соответствии с  подсчитанным общим расходом воздуха и общей потери давления.

      а)  определяем параметры вентилятора.

      Наиболее  современными и экономичными являются центробежные (радиальные) вентиляторы типа Ц4-70. Для обеспечения воздухообмена с L_т = 7096,7 м³/ч, анализируя характеристики по к.п.д., делаем вывод, что из всех возможных вариантов лучшие параметры имеет вентилятор Ц4-70 №12 со следующими характеристиками:

      - частота вращения вала колеса  n_вент = 500 мин ^-1;

      - создаваемое давление Р = 1350 Па.

      б)  определяем мощность электродвигателя для привода вентилятора

            Р_эд = L * ∑P_i * K_з / (3600*1000*η_в*η_п*η_р) (25)

      где: K_з – коэффициент запаса (K_з = 1,25);

      η_в - к.п.д. вентилятора (η_в = 0,8...0,9);

      η_п - к.п.д., учитывающий механические потери в подшипниках вентилятора (η_п = 0,95);

      η_р - к.п.д., учитывающий механические потери в передаче от вентилятора и двигателя (η_р = 0,9)

      Р_эд = 7096,7 * 1350*1,25/(3600*1000*0,8*0,95*0,9) = 11975681/2462400=4,3кВт

      Выбираем  электродвигатель типа АО-51-4, Р = 4,5 кВт, ηд = 1440 об/мин. При этом применяется клиноременная передача с передаточным отношением iпо = ηв/ηд = 1950/1440 = 1,35.

 

       6 РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ (СИСТЕМЫ) 

      Надёжность  функционирования системы сервиса  рассчитываем по известным показателям надёжности, их составных частей и подсистем. Для чего структуру сервиса представляем в виде так называемой «модели надёжности», являющейся функционально – структурной схемой параллельного, последовательного и параллельно – последовательного соединения подсистем и элементов.

      Функционирование  систем сервиса обеспечивается качественной и надёжной работой следующих  подсистем с вероятностью безотказной  работы Р(t):

      - Р_нэ(t) – наружные электрические сети города (Р_нэ(t) = 0,9);

      - Р_вэ(t) – внутренние электрические сети предприятия (Р_вэ(t) = 0,9);

      - Р_с(t) – электросиловое оборудование (Р_с(t) = 0,9);

      - Р_о(t) – осветительное оборудование (Р_о(t) = 0,9);

      - Р_т(t) – технологическое оборудование;

      - Р_м(t) – оборудование технических систем сервиса;

      Структурная схема модели надёжности представлена на рисунке 3.

      Подсчитаем  вероятность безотказной работы подсистемы технологического оборудования с последовательным соединением  элементов, так как отказ одного из элементов приведёт к остановке  технологического процесса в целом. Расчёт предоставлен в таблице 4. 

                                                         Р_с(t)            P_т(t)

          P_нэ(t) P_вэ(t) 

              Р_сс(t) 

      P₀(t)            P_м(t) 
 

      Рисунок 2 – Структурная схема модели надёжности 

      Таблица 4 – К расчёту вероятности безотказной работы технологического оборудования

 

                                           Р_т(t) = Р₁*Р₂*Р₃*Р₄                                               (26)

      Р_т(t) = 0,97*0,93*0,92*0,99*= 0,822.

      Вероятность безотказной работы подсистемы технического оборудования сервиса с параллельным соединением элементов находится по формуле:

            Р_м(t) = 1-(1-Р₁)*(1-Р₂)*(1-Р₃) (27)

      Расчёт  вероятности безотказной работы технического оборудования приведён в  таблице 5.

      Таблица 5 – К расчёту вероятности безотказной  работы технического

        оборудования

      Р_м(t) = 1-(1-0,96)*(1-0,98)*(1-0,97) = 0,99.

      Вероятность безотказной работы всей системы (рисунок 2):

Р_сс(t)= Р_нэ(t)хР_вэ(t)хР_сотм(t)= Р_нэ(t)хР_вэ(t)х[1-(1-P_c)x(1-P₀)]x[1-(1-P_т)х(1-Р_м)] 

      Р_сс(t) = 0,9*0,9*(1-(1-0,9)*(1-0,9))*(1-(1-0,822)*(1-0,99))= 0,796.

      При вероятности безотказной работы системы, превышающей 0,9, т.е. λ_Сt ≤0,1 с достаточной для практики точностью при внезапных отказах элементов, когда приработка элементов закончена, а старение ещё не наступило, применяем экспоненциальный закон распределения вероятности безотказной работы, т.е.:

      Р_сс(t) = е^{-λс t} ≈ 1 - λ_Сt

      Откуда

      λ_С *t = 1 - Р_сс(t) и λ_С = (1 - Р_сс(t))/t           (29)

      Частота отказов:

      а_С = λ_С* е^{-λс t} = λ_С(1- λ_С *t) = λ_{С *} Р_сс