1.4.4.2 Построение на I-d диаграмме процессов обработки воздуха с первой рециркуляцией для теплого периода года

Исходными данными для построения процесса тепловлажностной обработки воздуха являются расчетные параметры наружного воздуха - tн и Iн (точка Н); заданные параметры внутреннего воздуха - tв и Iв (точка В); расчетный воздухообмен - G; количество рециркуляционного воздуха - Gр; количество наружного воздуха - Gн; величина углового коэффициента - .

Через точку В проводится луч процесса до пересечения с изотермой температуры приточного воздуха tп . Из точки П проводится линия dп=Сonst до пересечения с кривой I=95% в точке О, параметры которой соответствуют состоянию обрабатываемого воздуха на выходе из камеры орошения. Отрезок ОП' характеризует процесс нагревания воздуха в воздухонагревателе второго подогрева, П'П - подогрев воздуха на 1?1,5°С в вентиляторе и приточных воздуховодах.

Из точки В вверх по линии dв=Сonst откладывается отрезок ВВ', соответствующий нагреванию воздуха, удаляемого из помещения рециркуляционной системой, в вентиляторе и воздуховоде. Отрезок В'Н характеризует процесс смешения наружного и рециркуляционного воздуха. Влагосодержание смеси находится из выражения:

, г/ч (1.89)

г/ч

Пересечение линий В'Н и dс=Сonst определяет положение точки С, характеризующей параметры воздуха на входе в камеру орошения.

1.4.4.3 Построение на I-d диаграмме процессов обработки воздуха с первой рециркуляцией для холодного периода года.

Исходными данными для построения процесса тепловлажностной обработки воздуха являются расчетные параметры наружного воздуха - tн и Iн (точка Н); заданные параметры внутреннего воздуха - tв и Iв (точка В); расчетный воздухообмен - G; величина углового коэффициента - .

Для определения параметров приточного воздуха находится его ассимилирущая способность по влаге:

,г/кг (1.90)

и вычисляется влагосодержание приточного воздуха:

d_п = dв - Дd ,г/кг (1.91)

г/кг

dп = 6,8 - 0,4 =6,4,г/кг

Через точку В проводится луч процесса до пересечения с линией dп=Сonst в точке П, которая характеризует состояние приточного воздуха при условии сохранения в холодный период года расчетного воздухообмена. Пересечение линии dп=Сonst с кривой I = 95% определяет точку О, соответствующую параметрам воздуха на выходе из камеры орошения. Отрезок ОП характеризует процесс в воздухонагревателе второго подогрева. По аналогии с п.3.2 строится процесс смешения наружного и рециркуляционого воздуха (отрезок НВ) и определяются параметры смеси:

г/ч

Из точки С проводится луч процесса нагревания воздуха в воздухонагревателе первого подогрева до пересечения с адиабатой Iо=Const в точке К, соответствующей параметрам воздуха на входе в камеру орошения.

1.4.5 Аэродинамический расчет систем вентиляции

Цель аэродинамического расчета систем механической вентиляции подобрать по допустимым скоростям движения воздуха размеры воздуховодов, определить потери давления в системе и по потерям давления и количеству воздуха подобрать вентилятор.

Расчет выполняем по методу удельных потерь давления, результаты расчетов заносим в таблицы.

Порядок расчета:

1)Выбираем основную расчетную ветвь - это самая удаленная и нагруженная ветвь.

2)Определяем расходы воздуха и длины для каждого участка.

3)Определяем сечение канала. Для этого рассчитываем ориентировочную площадь поперечного сечения:

,

Где расход воздуха на участке, м³/ч;

рекомендуемая скорость движения воздуха:

в ответвлении до 5 м/с;

по магистрали 4-8 м/с.

По величине подбираем стандартные размеры воздуховодов [9, табл.12.1 - 12.12], таким образом чтобы .

4)Для расчета потерь давления на трение и в местных сопротивлениях Z определяем фактическую скорость движения воздуха в каналах, м/с:

.

5)Определяем потери давления на трение. Таблицы и номограммы для определения потерь давления на трение и в местных сопротивлениях составлены для круглых стальных воздуховодов, поэтому для прямоугольных воздуховодов значения и Z определяются по эквивалентному диаметру:

,

где ширина воздуховода;

высота воздуховода.

Если воздуховоды изготовлены не из стали (т.е. имеют другой коэффициент шероховатости), то при расчете вводится поправка на шероховатость [9, табл. 12.14].

Определяем потери давления на трение на расчетном участке длиной l:

,

Где удельные потери давления на 1 м стального воздуховода, Па/м [9, табл. 12.17];

коэффициент шероховатости, для стальных воздуховодов .

6) Определяем потери давления в местных сопротивлениях:

,

Где сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчетном участке [9, табл. 12.18 - 12.49];

скоростное давление, Па [9, табл. 12.17].

7)Определяем полные потери давления на расчетном участке, Па:

.

8)Определяем полные потери давления основной расчетной ветви, Па:

После определения потерь давления в расчетной ветви производим увязку ответвлений. Выбираем ответвление, разбиваем на участки и рассчитываем в той же последовательности, что и магистральную ветвь. Потери давления в увязанном ответвлении должны быть равны потерям давления в параллельных ответвлению участках расчетной ветви. Допускается невязка 10%.

При больших значениях невязки устанавливают диафрагму, в зависимости от величины избыточного давления, которое нужно погасить. Для этого определяют коэффициент местного сопротивления диафрагмы по формуле:

Затем по [9, табл. 12.52] определяем диафрагмы.

Расчет сводим в таблицу

Таблица - Аэродинамический расчёт воздуховодов механической приточной системы вентиляции

Номер участка	Количество воздуха Lр, м3/ч	Длина участка l, м	Размеры воздуховодов	Скорость воздуха Vд, м/с	Потери давления на трение	Потери давления в местных сопротивлениях	Общие потери давления на участке Rуд? вш•l + Z, Па	Суммарные потери давления на участках от начала сети ?i (Rуд? вш•l + Z)i , Па
			F, м2	a?b, мм	Dэ=2•a•b/(a+b), мм		Rуд, Па/м	Коэф-т шероховат-ти вш	Rуд? вш•l, Па	Скоростное давление Рд = V2?с/2, Па	Сумма коэф-тов местных сопротивлений ?оi	Потери давления на местные сопротивления Z, Па
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
П2. Главная расчетная ветвь
1	353	7,7	0,025	100?250	140	3,9	1,65	1	12,7	9,3	2,1	19,53	32,2	32,2
2	618	8,6	0,0375	150?250	180	4,6	1,63	1	14,02	12,9	1,1	14,19	28,1	60,3
3	959	0,8	0,04	200?200	200	6,7	2,84	1	2,27	27,5	1,9	52,25	54,5	114,8
4	1634	2,7	0,06	200?300	250	7,1	2,4	1	6,48	30,8	0	0	6,5	121,3
5	3281	15,6	0,125	250?500	315	7,1	1,79	1	27,92	30,8	1,2	36,96	64,9	186,2
6	3889	7,6	0,15	250?600	355	7	1,55	1	11,48	30	6,6	198	209,5	395,7
Ответвления
7	265	0,5	0,025	100?250	140	2,9	0,96	1	0,48	5,14	5,2	26,73	27,2	27,2
8	90	6	0,02	100?200	140	1,3	0,23	1	1,38	1,03	11,6	11,95	13,3	13,3
9	213	0,2	0,015	100?150	125	3,9	1,9	1	0,38	9,3	1,7	15,81	16,2	16,2
10	303	6,4	0,02	100?200	140	4,2	1,88	1	12,03	10,8	0,4	4,32	16,4	16,4
11	47	1	0,01	100?100	100	1,3	0,35	1	0,35	1,03	11,7	12,05	12,4	12,4
12	350	2,3	0,02	100?200	140	4,9	2,5	1	5,75	14,7	3,2	47,04	52,8	52,8
13	173	2	0,015	100?150	125	3,2	1,32	1	2,64	6,26	3,7	23,16	25,8	25,8
14	122	0,2	0,015	100?150	125	2,3	0,73	1	0,15	3,24	7,5	22,72	24,5	24,5
15	295	2,9	0,02	100?200	140	4,1	1,8	1	5,22	10,3	2,2	22,66	27,9	27,9
16	380	6,2	0,0225	150?150	160	4,7	1,96	1	12,15	13,5	1,2	16,2	28,4	28,4
Номер участка	Количество воздуха Lр, м3/ч	Длина участка l, м	Размеры воздуховодов	Скорость воздуха Vд, м/с	Потери давления на трение	Потери давления в местных сопротивлениях	Общие потери давления на участке Rуд? вш•l + Z, Па	Суммарные потери давления на участках от начала сети ?i (Rуд? вш•l + Z)i , Па
			F, м2	a?b, мм	Dэ=2•a•b/(a+b), мм		Rуд, Па/м	Коэф-т шероховат-ти вш	Rуд? вш•l, Па	Скоростное давление Рд = V2?с/2, Па	Сумма коэф-тов местных сопротивлений ?оi	Потери давления на местные сопротивления Z, Па
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
П2. Главная расчетная ветвь
1	353	7,7	0,025	100?250	140	3,9	1,65	1	12,7	9,3	2,1	19,53	32,2	32,2
2	618	8,6	0,0375	150?250	180	4,6	1,63	1	14,02	12,9	1,1	14,19	28,1	60,3
3	959	0,8	0,04	200?200	200	6,7	2,84	1	2,27	27,5	1,9	52,25	54,5	114,8
4	1634	2,7	0,06	200?300	250	7,1	2,4	1	6,48	30,8	0	0	6,5	121,3
5	3281	15,6	0,125	250?500	315	7,1	1,79	1	27,92	30,8	1,2	36,96	64,9	186,2
6	3889	7,6	0,15	250?600	355	7	1,55	1	11,48	30	6,6	198	209,5	395,7
Ответвления
7	265	0,5	0,025	100?250	140	2,9	0,96	1	0,48	5,14	5,2	26,73	27,2	27,2
8	90	6	0,02	100?200	140	1,3	0,23	1	1,38	1,03	11,6	11,95	13,3	13,3
9	213	0,2	0,015	100?150	125	3,9	1,9	1	0,38	9,3	1,7	15,81	16,2	16,2
10	303	6,4	0,02	100?200	140	4,2	1,88	1	12,03	10,8	0,4	4,32	16,4	16,4
11	47	1	0,01	100?100	100	1,3	0,35	1	0,35	1,03	11,7	12,05	12,4	12,4
12	350	2,3	0,02	100?200	140	4,9	2,5	1	5,75	14,7	3,2	47,04	52,8	52,8
13	173	2	0,015	100?150	125	3,2	1,32	1	2,64	6,26	3,7	23,16	25,8	25,8
14	122	0,2	0,015	100?150	125	2,3	0,73	1	0,15	3,24	7,5	22,72	24,5	24,5
15	295	2,9	0,02	100?200	140	4,1	1,8	1	5,22	10,3	2,2	22,66	27,9	27,9
16	380	6,2	0,0225	150?150	160	4,7	1,96	1	12,15	13,5	1,2	16,2	28,4	28,4
Номер участка	Количество воздуха Lр, м3/ч	Длина участка l, м	Размеры воздуховодов	Скорость воздуха Vд, м/с	Потери давления на трение	Потери давления в местных сопротивлениях	Общие потери давления на участке Rуд? вш•l + Z, Па	Суммарные потери давления на участках от начала сети ?i (Rуд? вш•l + Z)i , Па
			F, м2	a?b, мм	Dэ=2•a•b/(a+b), мм		Rуд, Па/м	Коэф-т шероховат-ти вш	Rуд? вш•l, Па	Скоростное давление Рд = V2?с/2, Па	Сумма коэф-тов местных сопротивлений ?оi	Потери давления на местные сопротивления Z, Па
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
17	675	12,3	0,04	200?200	200	4,7	1,48	1	18,2	13,5	4,4	59,4	77,6	77,6
18	198	1,2	0,015	100?150	125	3,7	1,73	1	2,08	8,37	2,5	20,93	23	23
19	69	1,3	0,015	100?150	125	1,3	0,26	1	0,34	1,03	8,7	8,96	9,3	9,3
20	267	28	0,03	150?200	180	2,5	0,54	1	15,12	3,82	5,6	21,4	36,5	36,5
21	1380	3,8	0,1	250?400	315	3,8	0,57	1	2,17	8,83	4,1	36,2	38,4	38,4
22	1647	11	0,125	250?500	315	3,7	0,54	1	5,94	8,37	6,2	51,9	57,8	57,8
23	608	1,6	0,05	200?250	225	3,4	0,71	1	1,14	7,07	9,4	66,46	67,6	67,6
Увязка ответвлений
ДР7 ? ДР1; ДР7 = 27,2 Па, ДР1 = 32,2 Па. %. ; a?b = 84?169, о = 0,9
ДР8 ? ДР9; ДР8 = 13,3 Па; ДР9=16,2 Па. %. ; a?b = 74?148, о = 2,85
ДР11 ? ДР10; ДР11 =10 Па; ДР10 = 16,4 Па. %. ; a?b = 63?100, о = 8,55
ДР12 ? ДР1-2; ДР12 = 52,8 Па; ДР1-2 =60,3 Па. %. ; a?b =88?176, о = 0,55
ДР14 ? ДР13; ДР14 = 24,5 Па; ДР13 = 25,8 Па. % < 10 % - допустимая невязка.
ДР15? ДР16; ДР15= 27,9 Па, ДР16 =28,35 Па. % < 10 % - допустимая невязка.
ДР17 ? ДР1-3; ДР17 = 77,6 Па; ДР1-3 = 114,8 Па. %. ; a?b = 148?148, о = 2,85
ДР19 ? ДР18; ДР19 = 12,6 Па; ДР18= 26,4 Па. %. ; a?b = 58?93, о = 13,7
ДР20 ? ДР21; ДР20 = 36,5 Па, ДР21 =38,4 Па. % < 10 % - допустимая невязка.
ДР22 ? ДР1-4; ДР22 =57,8 Па, ДР1-4 =121,3 Па. %. ; a?b =160?320, о =7,69
ДР23 ? ДР1-5; ДР23 =67,6 Па, ДР1-5 =186,2 Па. %. ; a?b=112?140, о =16,2

Таблица - Аэродинамический расчёт воздуховодов механической вытяжной системы вентиляции

Номер участка	Количество воздуха Lр, м3/ч	Длина участка l, м	Размеры воздуховодов	Скорость воздуха Vд, м/с	Потери давления на трение	Потери давления в местных сопротивлениях	Общие потери давления на участке Rуд? вш•l + Z, Па	Суммарные потери давления на участках от начала сети ?i (Rуд? вш•l + Z)i , Па
			F, м2	a?b, мм	Dэ=2•a•b/(a+b), мм		Rуд, Па/м	Коэф-т шероховат-ти вш	Rуд? вш•l, Па	Скоростное давление Рд = V2?с/2, Па	Сумма коэф-тов местных сопротивлений ?оi	Потери давления на местные сопротивления Z, Па
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
В 2. Главная расчётная ветвь
1	238	25,4	0,02	100?200	140	3,3	1,22	1	31	6,66	3,8	25,31	56,3	56,3
2	307	4,9	0,02	100х200	140	4,3	1,97	1	9,65	11,3	2,9	32,77	42,4	98,7
3	505	8,7	0,08	200?400	280	1,2	0,08	1	0,7	0,88	8,7	7,66	8,4	107,1
4	2460	0,2	0,1	200?500	280	6,8	1,92	1	0,38	28,3	3	84,9	85,3	192,4
Ответвления
5	69	1,2	0,01	100?100	100	1,9	0,69	1	0,83	2,21	1,2	2,65	3,5	3,5
6	198	1,5	0,02	100х200	140	2,8	0,9	1	1,35	4,8	1,3	6,24	7,6	7,6
7	265	12,9	0,025	100?250	140	2,9	0,96	1	12,38	5,14	9,8	50,37	62,8	62,8
8	353	3,2	0,025	100?250	140	3,9	1,65	1	5,28	9,3	5	46,5	51,8	51,8
9	618	2,2	0,04	200?200	200	4,3	1,26	1	2,77	11,3	0,7	7,91	10,7	10,7
10	968	14,2	0,08	200?400	280	3,4	0,54	1	7,67	7,07	3,5	24,75	32,4	32,4
11	987	1,7	0,08	200?400	280	3,4	0,54	1	0,32	7,07	4,2	29,69	30	30
12	350	5,3	0,03	150?200	180	3,2	0,84	1	4,45	6,26	0,6	3,76	8,2	8,2
Номер участка	Количество воздуха Lр, м3/ч	Длина участка l, м	Размеры воздуховодов	Скорость воздуха Vд, м/с	Потери давления на трение	Потери давления в местных сопротивлениях	Общие потери давления на участке Rуд? вш•l + Z, Па	Суммарные потери давления на участках от начала сети ?i (Rуд? вш•l + Z)i , Па
			F, м2	a?b, мм	Dэ=2•a•b/(a+b), мм		Rуд, Па/м	Коэф-т шероховат-ти вш	Rуд? вш•l, Па	Скоростное давление Рд = V2?с/2, Па	Сумма коэф-тов местных сопротивлений ?оi	Потери давления на местные сопротивления Z, Па
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
13	90	1	0,015	100?150	125	1,7	0,43	1	0,43	1,77	1,8	3,2	3,6	3,6
14	213	1	0,02	100х200	140	3	1,02	1	1,02	5,5	2,6	14,3	15,3	15,3
15	260	0,4	0,02	100х200	140	3,6	1,42	1	0,57	7,93	0,5	3,97	4,5	4,5
16	47	11,8	0,01	100?100	100	1,3	0,35	1	4,13	1,03	3,6	3,71	7,8	7,8
17	1955	3,7	0,08	200?400	280	6,8	1,92	1	7,1	28,3	2,5	70,75	77,9	77,9
Увязка ответвлений
ДР5 ? ДР1; ДР5 = 3,5 Па, ДР1 = 56 Па. %. ; a?b = 53?84, о = 23,35
ДР6 ? ДР1-2; ДР6 = 7,6 Па; ДР1-2=98,7 Па. %. ; a?b = 54?109, о = 19,2
ДР8 ? ДР7; ДР8 =51,8 Па; ДР7 = 62,8 Па. %. ; a?b = 82?164, о = 1,23
ДР12 ? ДР9; ДР12 = 8,2 Па; ДР9=10,7 Па. %. ; a?b = 144?180, о = 0,38
ДР10 ? ДР11; ДР10 = 32,4 Па; ДР11 =30 Па. % < 10 % - допустимая невязка.
ДР17 ? ДР1-3; ДР17 = 77,9 Па; ДР1-3 = 107,4Па. %. ; a?b = 166?333, о = 1,05

1.4.5.1 Расчет воздуховодов систем естественной вентиляции

В системах естественной вытяжной вентиляции воздух перемещается в каналах и воздуховодах под действием естественного давления , возникающего вследствие разности давлений холодного наружного и теплого внутреннего воздуха, Па:

,

Где высота воздушного столба, принимаемая от центра вытяжной решетки до устья шахты, м;

плотность наружного (при ) и внутреннего (при ) воздуха, .

.

За расчётную ветвь в системах естественной вентиляции принимают самую удалённую ветвь, имеющую наименьшее располагаемое гравитационное давление. Как правило, это ветвь, по которой удаляется воздух с верхнего этажа.

Расчет воздуховодов систем естественной вентиляции аналогичен расчету систем механической вентиляции. Расчет сведен в таблицу.

Таблица 8.1 - Аэродинамический расчёт воздуховодов естественной приточной системы вентиляции

Номер участка	Количество воздуха Lр, м3/ч	Длина участка l, м	Размеры воздуховодов	Скорость воздуха Vд, м/с	Потери давления на трение	Потери давления в местных сопротивлениях	Общие потери давления на участке Rуд? вш•l + Z, Па	Суммарные потери давления на участках от начала сети ?i (Rуд? вш•l + Z)i , Па
			F, м2	a?b, мм	Dэ=2•a•b/(a+b), мм		Rуд, Па/м	Коэф-т шероховат-ти вш	Rуд? вш•l, Па	Скоростное давление Рд = V2?с/2, Па	Сумма коэф-тов местных сопротивлений ?оi	Потери давления на местные сопротивления Z, Па
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
1	100	0,6	0,038	140?270	180	0,7	0,06	1,29	0,046	0,3	2,2	0,66	0,71	0,71
2	100	0,5	0,033	150х220	180	0,8	0,07	1,19	0,042	0,4	1	0,4	0,44	1,15
3	200	0,3	0,048	150х320	200	1,2	0,13	1,25	0,049	0,88	1	0,88	0,93	2,08
4	400	3,8	0,073	270 х270	280	1,5	0,12	1,56	0,46	1,38	1	1,38	1,84	3,92
Ответвления
5	100	3,6	0,038	140?270	180	0,7	0,06	1,29	0,279	0,3	2,2	0,66	0,94	0,94
6	100	0,5	0,033	150х220	180	0,8	0,07	1,19	0,042	0,4	1,1	0,44	0,48	0,48
7	100	0,6	0,038	140?270	180	0,7	0,06	1,29	0,046	0,3	2,1	0,63	0,68	0,68
8	200	0,3	0,048	150х320	200	1,2	0,13	1,25	0,049	0,88	1,1	0,97	1,02	1,02
9	100	3,6	0,038	140?270	180	0,7	0,06	1,29	0,279	0,3	2,1	0,63	0,91	0,91

Для нормальной работы системы естественной вентиляции необходимо выполнение условия для расчетной ветви:

=3,766?3,975.

Если располагаемое давление ?P_е меньше ?P_осн.р.в , тогда для увеличения располагаемого давления на шахте устанавливают дефлекторы, номер дефлектора соответствует диаметру патрубка в дм.

Естественная система вентиляции работает, если ?P_е больше потерь давления.

Увязку ответвлений системы выполняют с учетом разности располагаемых давлений для отдельных ответвлений. Невязка не должна быть более 10%:

1.(R_тр+Z)₉=(R_тр+Z)_1,2 +(?P¹_е-?P²_е)

(R_тр+Z)_1,2 +(?P¹_е-?P²_е) = 1,15+ (5,01-2,95) = 3,21

%

a?b = 102?123, о = 7,69

2.(R_тр+Z)₇=(R_тр+Z)_5,6+(?P¹_е-?P²_е)

(R_тр+ Z)_5,6 + (?P¹_е-?P²_е) =3,48 Па.

%

a?b = 99?121, о = 9,21.

3.(R_тр+Z) _5,6,8=(R_тр+Z)_1,2,3+(?P¹_е-?P²_е)

(R_тр+ Z)_1,2,3 + (?P¹_е-?P²_е) =4,14 Па.

%

a?b = 133?166, о = 1,05.

1.4.6 Подбор вентиляционного оборудования

При компоновке приточных и вытяжных вентиляционных систем руководствуются следующими требованиями [9]:

1) количество вентиляционных систем должно быть минимальным;

системы вентиляции должны быть конструктивно просты;

вентиляционные системы должны обслуживать однородные по своему значению помещения;

вытяжные каналы для однородных помещений могут быть объединены в пределах одного этажа, а каналы разных этажей для однородных помещений объединяют на чердаке у сборных магистралей;

приточные каналы для разных этажей объединяют только у магистральных каналов;

вытяжные каналы выполняют приставными или во внутренних кирпичных стенах;

не разрешается устройство вытяжных каналов в наружных стенах;

приставные каналы желательно устраивать у внутренних стен, перегородок и колонн; у наружных стен приставные каналы устраивают с воздушной прослойкой 50 мм между стенами канала и наружной стеной;

9) горизонтальные каналы устраивают подвесными вдоль стен, перегородок, под потолком;

10) радиус действия систем естественной вентиляции 8 - 10 м;

11) радиус действия систем механической вентиляции до 50 м;

12) вытяжные камеры желательно устраивать на чердаке, техническом этаже или в верхних этажах здания;

приточные камеры желательно устраивать в подвале или на нижних этажах здания;

воздухозаборные решетки устанавливают на высоте не менее 2,0 м от уровня земли с наименее загрязненной стороны здания. Возможно, устройство отдельно стоящих приточных шахт, расположенных в зеленой зоне;

удаление воздуха в атмосферу осуществляется через вытяжные шахты, которые рекомендуется размещать в наиболее высокой части кровли со стороны ската, выходящего на дворовый фасад.

Для механических систем вентиляции используют, как правило, радиальные (центробежные) вентиляторы. Подбор радиального вентилятора выполняют по заданным значениям производительности , м³/ч, и перепада давления , Па, по сводному графику, представленному в [9, прил. 1.1].

По индивидуальным характеристикам вентиляторов, зная и , находят частоту вращения n, об/мин, КПД в рабочей зоне. Вентилятор должен работать с максимальным КПД, отклонение от которого не должно превышать 10%. Основное вентиляционное оборудование дано ,нами в приложение 2.

В качестве теплоносителя используется вода. Расположение калориферов последовательное. Принимаем стальной пластинчатый многоходовой калорифер модели К4ВП-3.

Определяем количество теплоты, необходимое для нагрева воздуха:

кДж/ч (1.92)

Рассчитываем требуемую площадь живого сечения для прохождения воздуха, задаваясь массовой скоростью воздуха:

м² (4.3)

Подбираем номер и число установленных параллельно по воздуху калориферов таким образом, что N·f_д ? f_ж.с. (1.93),

где

N - количество калориферов, установленных в 1 ряду калориферной

установки и соединенных параллельно по воздуху;

N = 1;

f_д - действительная площадь одного калорифера, м²;

f_д = 0,154.

Принимаем калорифер модели К4ВП-3 - 3шт.

Определяем действительную массовую скорость воздуха в живом сечении калорифера:

кг/м² (1.94)

Рассчитываем количество воды проходящей через 1 калорифер:

м³/с (6.5)

где

с_w - теплоемкость воды, кДж/(кг град);

t_г, t_о - температура воды на входе и выходе из калорифера, ^оС;

n - число калориферов, параллельно присоединенных по

теплоносителю;

n = 1.

Находим скорость воды в трубах калорифера:

м/с (1.95)

где

f_тр - живое сечение трубок одного калорифера по воде, м²;

f_тр = 0,00102 м².

Коэффициент теплопередачи К для данного вида калориферах выбираем в таблицах [9, табл.II,II-II-25]:

К=17,7·4,2 = 74,34 кДж/(ч·м²)

Вычисляем площадь калорифера, необходимую для нагрева воздуха:

м² (1.96)

где

- средняя температура теплоносителя, равная 0,5·(t_г + t_о), ^оС;

- средняя температура воздуха, равная 0,5·(t_н + t_к), ^оС.

Определяем общее количество калориферов в установке:

(6.8)

где

F_к - площадь нагрева калорифера выбранной модели [9], м²;

F_к = 16,9 м².

Определяем величину запаса площади, %, как

(6.9)

Определяем аэродинамическое сопротивление калориферной установки по воздуху:

Па (6.10)

где

n - число калориферов по ходу воздуха;

ДР - сопротивление одного калорифера по воздуху, определяемое по [9, прил.2];

ДР = 22,6 Па.

Определяем гидравлическое сопротивление калориферов, пользуясь [9, рис.13.8, табл.13.5]:

Па

Подбор жалюзийных решеток

1. Принимаем скорость в живом сечении решёток узла воздухозабора от 4 до 6 м/с.

2. Определяем площадь живого сечения узла воздухозабора

где L - расход воздуха в приточной установке, м³/ч;

х - скорость в живом сечении, м/с.

3. Определяем количество решёток

Принимаем 17 решёток СТД 5289.

4. Определяем действительную скорость в живом сечении

Данная скорость попадает в диапазон допустимых.

5. Рассчитываем среднее сопротивление в живом сечении решётки

где о - коэффициент местного сопротивления решётки, равен 1,2.

с - плотность наружного воздуха, кг/м³.

Для механических систем вентиляции подбираем радиальные вентиляторы. Подбор радиальных вентиляторов выполняют по заданным значениям производительности L_в м³/ч и перепада давления Р_в, Па, по свободному графику, представленному в [9,прил. 1.1]. По индивидуальным характеристикам вентиляторов, зная L_в и Р_в, находят частоту вращения n, об/мин, к.п.д. з_в в рабочей зоне.

Подбор вентиляторов

Для приточной системы вентиляции:

1) Перепад давления определяется:

2)Требуемая подача (расход воздуха)

3) Подбираем вентилятор радиальный ВЦ 4-75-4 (исполнение 2) Е4.090-2 с n_в= 1390 об/мин. Двигатель типа 4A71А4 мощностью Ny=0,55 кВт N_дв= 1390 об/мин.

Для вытяжной системы вентиляции

1) Перепад давления определяется:

2)Требуемая подача (расход воздуха)

3) Подбираем вентилятор крышный ВКР12,5-01 где n_в= 380 об/мин

двигатель типа 4А112МВ6, мощностью Ny=4,00 кВт,N_дв= 950 об/мин

1.5 Конструирование систем

Конструирование - это процесс размещения элементов системы в строительных конструкциях и на прилегающей территории, выбор конструктивных схем элементов, подбор материалов, основного оборудования, исходя из требований к системе.

Размещение элементов системы в строительных конструкциях здания и на территории произвожу с учетом возможности прокладки трубопроводов, размещения оборудования и труб, возможности их обслуживания, монтажа и демонтажа во время ремонта, с учетом расположения сопутствующих инженерных коммуникаций (отопления и вентиляции, электроснабжения), сохранения целостности несущих конструкций здания (балок, несущих перекрытий и стен, ригелей, колонн), а также минимальных затрат на материалы и монтаж.

При выборе трассы трубопроводов прокладываю их кратчайшим путем от сети до потребителей с учетом требуемых расстояний до подземных коммуникаций, обеспечивающих возможность ремонта водопровода без нарушения функционирования других коммуникаций, а также сохранении их при аварии на водопроводе.

Для уменьшения затрат на эксплуатацию, снижение шумовой нагрузки, насосные установки, водомерные узлы размещаю совместно с оборудованием системы отопления (водонагревателями, циркуляционными насосами) в ЦТП.

1.6 Индивидуальный тепловой пункт рудника

На тепловом пункте установлено: элеватор, грязевик, расходомер, манометр, термометр, регулятор давления, регулятор расхода,воздухонагревательные и воздухоподогревательные установки.

1.6.1 Подбор элеватора

Подбор водоструйного элеватора осуществляются на основании расчета диаметра горловины dг и диаметра сопла dc.

dc = dr / (1+U)=20/(1+2,53)=56мм=5,6см (1.94)

где dr - диаметр горловины, мм.;

Диаметр горловины элеватора определяется по формуле:

, (1.95)

где G_CO - расход воды, подаваемой в систему отопления элеватором, кг/ч

; (1.96)

Р_СО - насосное давление, передаваемое элеватором в систему отопления, Па

; (1.97)

Q_OT - тепловая мощность системы отопления всего здания, Вт;

t_г - температура воды в подающей магистрали отопления, ^оС;

t_о - температура воды в обратной магистрали отопления, равна 70^оС;

Р_ТС - разность давлений в теплопроводах теплосети на вводе в здание, Па;

u - коэффициент смешения в элеваторе:

; (1.98)

t₁₂ - температура горячей воды в подающем теплопроводе теплосети перед элеватор, ^оС.

По исходным данным и вышеуказанным формулам, вычисляем:

;

Па;

кг/ч;

мм.

По вычисленному d_г выбираем стандартный элеватор типа ВТИ-МОСЭНЕРГО № 2. с характеристиками:

Диаметр горловины dг, мм	15
Диаметр трубы dу, мм	40
Длина элеватора l, мм	425

Определяем диаметр сопла d_с, мм:

, мм

где d_гс - диаметр горловины элеватора, принятого к установке, мм.

1.6.2 Воздухонагреватели и воздухоохладители

Воздухонагревательные и воздухоохладительные установки собираются из одних и тех же базовых унифицированных теплообменников, конструктивные характеристики представлены в [2]. Число и размеры теплообменников, размещаемых во фронтальном сечении установки, однозначно определяются производительностью кондиционера.

Базовые теплообменники могут присоединятся к трубопроводам тепло-холодоносителя по различным схемам согласно [2].

Расчет воздухонагревательных и воздухоохладительных установок состоит из следующих операций:

1. По известной величине расчетного воздухообмена G, согласно [2], выбирается марка кондиционера и определяется площадь фасадного сечения F_ф ,м².

2. Вычисляется массовая скорость воздуха в фасадном сечении установки:

, кг/(м²с) (1.97)

3. Определяются температурные критерии:

- при нагревании воздуха

, (1.98)

, (1.99)

- расход теплоносителя

, кг/ч (1.100)

где: t_н , t_к - начальная и конечная температура обрабатываемого воздуха, °С, t_г,t_о-температура теплоносителя на входе и выходе из воздухонагревателя,°С,

t_wг,t_wо-температура охлажденной воды на входе и выходе из воздухоохладителя, °С.

4. Согласно [2] находятся все возможные схемы компоновки и присоединения, базовых теплообменников к трубопроводам тепло-холодоносителя, соответствующие производительности принятой марки кондиционера. Для каждой схемы определяется величина компоновочного фактора .

5. Для каждой выбранной схемы определяется общее число рядов теплообменников по глубине установки:

(1.101)

При этом для воздухонагревателей принимается D=7,08; для воздухоохладителей - D=8,85.

Полученные значения Z_у округляются до ближайших больших Z^'_у .

6. Для каждого компоновочного варианта установки находится общая площадь поверхности теплообмена:

F_у = F_р Z^'_у ,м² (1.102)

и вычисляется запас в площади по сравнению с её расчетным значением:

, (1.103)

7. Для всех принятых схем определяется величина площади живого сечения для прохода тепло-холодоносителя:

, м² , (1.104)

и находится скорость воды в трубках хода и присоединительных патрубках:

, м/с, (1.105)

, м/с, (1.106)

где: - значение компоновочного фактора для выбранной схемы, уточненное для фактического числа рядов труб Z^'_у ;

с_w - средняя плотность воды в теплообменнике, принимаемая для воздухонагревателей первого и второго подогрева соответственно951 и 988 кг/м³ и для воздухоохладителей с_w = 998 кг/м³;

d_п.п - внутренний диаметр присоединительных патрубков, равный для всех типов теплообменников d_п.п = 0,041 м;

Х - число параллельно присоединенных входящих патрубков в ряду.

Последующие расчеты производятся для схемы компоновки базовых теплообменников с наибольшим запасом площади теплообмена. Но если при этом скорость воды в трубках или в присоединительных патрубках будет превышать 2?2,5 м/с, то в качестве расчетной следует принять схему с меньшим значением компоновочного фактора.

8. Находится гидродинамическое сопротивление теплообменной установки (без соединительных и подводящих патрубков):

ДН_у = Ащ² , кПа, (1.107)

где: А - коэффициент, зависящий от количества труб в теплообменнике и его высоте и принимаемый согласно [2].

9. Определяется аэродинамическое сопротивление установки:

- с однорядными теплообменниками

ДР_у = 7,5(сн)_ф^1,97R² Z^'_у ,Па, (1.108)

- с двухрядными теплообменниками

ДР_у = 11,7(сн)_ф^1,15R² Z^'_у ,Па, (1.109)

Значение R определяется по [2] в зависимости от среднеарифметической температуры воздуха.

Расчет воздухонагревателя.

1. F_ф = 6,63 м²

2. кг/(м²с)

3.

4. Выбираем:

Схема 1:

Схема 2:

Схема 4:

5. Схема 1:

Z_у = 0,59 ; Z^'_у = 1

Схема 2:

Z_у = 0,63 ; Z^'_у = 1

Схема 4:

Z_у = 0,54 ; Z^'_у = 1

6. F_у = 113 х 1 =113 м²

Схема 1:

Схема 2:

Схема 4:

7. Схема 1:

м²

м/с

м/с

Схема 2:

м²

м/с

м/с

Схема 4:

м²

м/с

м/с

Для дальнейших расчетов выбираем схему 4.

8. ДН_у = 26,683 х 0,37² =3,65 кПа,

9. ДР_у = 7,5 х 2,27^1,97 х 0,98² х 1 = 36,2,Па

1.6.3 Водоподогреватель

Кожухотрубные теплообменники представляют собой аппараты, выполненные из пучков труб, собранных при помощи трубных решеток, и ограниченные кожухами и крышками со штуцерами. Трубное и межтрубное пространства в аппарате разобщены, а каждое из этих пространств может быть разделено при помощи перегородок на несколько ходов. Перегородки устанавливаются с целью увеличения скорости, следовательно, и интенсивности теплообмена теплоносителей. Горизонтальные секционные скоростные водоподогреватели по ГОСТ 27590 с трубной системой из прямых гладких или профилированных труб отличаются тем, что для устранения прогиба трубок устанавливаются двухсекторные опорные перегородки, представляющие собой часть трубной решетки.

Общий вид горизонтального секционного кожухотрубного водоподогревателя с опорами-турбулизаторами

Такая конструкция опорных перегородок облегчает установку трубок и их замену в условиях эксплуатации, так как отверстия опорных перегородок расположены соосно с отверстиями трубных решеток.

Водоподогреватели состоят из секций, которые соединяются между собой калачами по трубному пространству и патрубками - по межтрубному. Патрубки могут быть разъемными на фланцах или неразъемными сварными. В зависимости от конструкции водоподогреватели для систем горячего водоснабжения имеют следующие условные обозначения: для разъемной конструкции с гладкими трубками - РГ, с профилированными - РП; для сварной конструкции - соответственно СГ, СП.

1). Максимальный расход греющей воды, проходящей по межтрубному пространству теплообменника, можно определить из уравнения:

Тогда расход и .

Тепловые потери из-за несовершенства теплоизоляции для водоподогревателей по ГОСТ 27590 принимаются от 5 до 9%. При расчете примем потери 7%, тогда . Теплоемкость греющей воды при ср. температуре принимается равной и плотность (Авчухов В.В. Задачник по процессам тепломассообмена - таблица №3 “Физические свойства воды на линии насыщения”, стр. 103-104).

.

2). Для определения расхода нагреваемой воды задаемся конечной температурой , теплоемкость воды при ср. температуре принимается равной и плотность (Авчухов В.В. Задачник по процессам тепломассообмена - таблица №3 “Физические свойства воды на линии насыщения”, стр. 103-104).

3). Для выбора необходимого типоразмера водоподогревателя предварительно задаемся оптимальной скоростью нагреваемой воды в трубках, равной , и исходя из двухпоточной компоновки определяем необходимое сечение трубок водоподогревателя , кв.м, по формуле:



В соответствии с полученной величиной по табл.1 прил.7 СП 41-101-95 выбираем необходимый типоразмер водоподогревателя.

Величина	Обозначение	Ед. измер.	Значение
Наружный диаметр корпуса секции	DH	мм	325
Число трубок в секции	n	шт	151
Площадь сечений межтрубного пространства	fмтр	м2	0,04464
Площадь сечения трубок	fтр	м2	0,02325
Эквивалентный диаметр межтрубного пространства	dэкв	м	0,0208
Коэффициент теплопроводности трубок	лст	Вт/(м·0С)	105
Поверхность нагрева одной секции (длина секции - 2м)	fсек	м2	14,24
Размер трубки		мм

4). Для выбранного типоразмера водоподогревателя определяем фактические скорости воды в трубках и межтрубном пространстве каждого водоподогревателя при двухпоточной компоновке по формулам:

5). Коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенке трубки определяется по формуле

Эквивалентный диаметр межтрубного пространства, м, принимается по таблице параметров теплообменника

6). Коэффициент теплопередачи от стенки трубки к нагреваемой воде определяется по формуле

7). Коэффициент теплопередачи водоподогревателя определяем, как:

где - коэффициент эффективности теплообмена, в нашем случае для гладкотрубного теплообменника с блоком опорных перегородок принимается ;

- коэффициент, учитывающий загрязнение поверхности труб в зависимости от химических свойств воды, принимаем .

8). При заданной величине расчетной производительности водоподогревателя определяется необходимая поверхность нагрева водоподогревателя по формуле:

Рисунок график изменения температур теплоносителей .

где - среднелогарифмический температурный напор, определяемый, как:

В нашем случае , поэтому и (см.рис 2).

Подставив числовые данные, получаем:

Тогда поверхность нагрева будет равна

9). Для выбранного типа водоподогревателя при его двухпоточной компоновке число секций водоподогревателя в одном потоке:

Площадь одной секции принимается из таблицы №1.

Действительная площадь теплообмена будет равна

.

10). Потери давления в водоподогревателе при принятой длине секции 2м определяем по формулам:

для нагреваемой воды, проходящей в гладких трубках:

где - коэффициент, учитывающий накипеобразование (принимается в пределах от 2 до 3);

для греющей воды, проходящей в межтрубном пространстве:

Для теплообменника полученной конфигурации коэффициент В=11 (по таблице №3 из прил.7 СП 41-101-95).

Конструктивные размеры водоподогревателя1 - секция; 2 - калач; 3 - переход; 4 - блок опорных перегородок;5 - трубки; 6 - перегородка опорная; 7 - кольцо; 8 - пруток.

Все конструктивные размеры (см. рис 3) полученного теплообменного аппарата занесем в таблицу (все размеры приведены в мм):

Таблица конструктивные размеры теплообменного аппарата

Наружный диаметр корпуса секции DH	D	D1	D2	d	dH	H	h	L	L1	L2	L3
325	440	219	335	390	273	600	300	2800	-	600	190

В результате расчета по табл.2 из прил.8 СП 41-101-95 в качестве водоподогревателя горячего водоснабжения принимаем теплообменник разъемной конструкции с гладкими трубками (РГ), на двухопорной раме (исполнение 2К), с уплотнительными прокладками из резины ИРП 1225 (исполнение 4). Поверхность нагрева - 50,44 кв.м.

1.6.4 Трубопроводная арматура

Трубопроводная арматура предназначена для управления гидравлическими параметрами системы (напора и расхода), для отключения участков сети и оборудования (насосов, водомеров) во время ремонта или замены, а также для предохранения элементов сети от разрушения, когда параметры превосходят расчетные.

Устанавливаю запорную арматуру в следующих точках:

- на каждом ответвлении от стояка;

- у основания водоразборного стояка;

- на вводе магистралей ;

- до и после насосов и счетчиков воды, а также на обводной линии;

-в колодце городского водопровода (КГВ) на ответвлении от наружной городской водопроводной сети.

В качестве запорной арматуры принимаю вентили (при Ду50мм) и задвижки (при больших диаметрах), выполненные из стали.

В качестве предохранительной арматуры предусматриваю обратные клапаны, исключающие обратный ток воды, устанавливаю их после насосных установок.

1.6.5 Водоразборная арматура

Водоразборная арматура предназначена для отбора воды из системы различными потребителями. Для системы водопровода согласно принятым санитарным приборам и оборудованию, принимаю смесители, устанавливаемые на мойке, на умывальнике и душевой в комнате отдыха.

Размещение смесителей по плану на высоте от пола:

для мойки 600?600 мм (настольный, с одной рукояткой) - 0,85м

для умывальника 500?450 мм (настольный, с одной рукояткой) - 0,85м

для душевой 750?1700 мм (настенный) - 1,1м

1.6.6 Водопроводная сеть

Водопроводную сеть принимаем с нижней разводкой с расположением основных магистралей в подвале здания, стояки монтирую в санитарно-технических шахтах, прокладываю их вертикально через все этажи с присоединением на каждом этаже поэтажной разводки на высоте 1,0м.

К водоразборным приборам от стояков прокладываю подводки по стене открытым способом на высоте 0,4м от пола из стальных водогазопроводных труб Ду15мм.

Квартальные сети трассирую между ЦТП и зданиям также из стальных водогазопроводных труб. Размер ЦТП: 6?9 м. Трубы прокладываю в земле ниже глубины промерзания h_пром на 0,5м:

h_прол^В1=h_пром+0,5;

где

h_пром= 1,3 м

h_прол^В1= 1,3 +0,5= 1,8 м

При пересечении труб с фундаментом зданий предусматриваю отверстия, размеры которого на 200 мм больше диаметра трубы, что необходимо для предотвращения перелома трубы при осадке здания.

1.6.7 Установки для повышения давления

В качестве установки для повышения давления принимаем насосные установки с центробежными насосами типа К.

Повысительные хозяйственные установки включают: рабочие агрегаты, обеспечивающие расчетное давление и расход, резервные агрегаты, необходимые для бесперебойной подачи воды потребителям, которые автоматически включаются при отказах рабочих агрегатов. Рабочие и резервные агрегаты объединяю всасывающими и напорными коллекторами между которыми устанавливают обводную линию с обратным клапаном и задвижкой.

В связи с высоким шумоизлучением насосных агрегатов: 70-90 ДБА их размещают в ЦТП. Агрегаты для снижения вибрации устанавливаем на массивных фундаментах, которые опираются на пол через пружинные амортизаторы, состоящие из пружин, которые через шайбу опираются на перфорированные резиновые прокладки, между насосами и трубопроводами монтируют гибкие резиновые вставки, снижающие вибрацию насосов. Для измерения давления до и после насосов устанавливают манометры технические класса 1,5.

Всасывающие и напорные коллекторы, а также обводные линии принимаем из стальных электросварных труб, соединяемых при помощи сварки. Присоединение трубопроводов к задвижкам и насосным агрегатам производим при помощи фланцев.

Для обеспечения возможности обслуживания насосов и последующего демонтажа и монтажа, расстояние между агрегатами принимаю 1м. Высота должна обеспечивать возможность перемещения наиболее габаритных деталей над самой выступающей частью насосной установки с зазором не менее 0,3м при использовании стандартного грузоподъемного оборудования.

Схема насосной установки приведена на рисунке

1.6.8 Водомерный узел

Для обеспечения бесперебойной подачи воды потребителям предусматриваем водомерный узел с обводной линией.

Обвязку счетчика выполняю из стальных трубопроводов, соединенных на сварке, соединение со счетчиком и арматурой фланцевое. Счетчик размещаю в ЦТП перед установками для повышения давления на высоте 1м от пола. В здании устанавливаю водомерные узлы аналогичной конструкции. Для обеспечения учета подачи воды потребителям предусматриваю установку счетчиков воды в каждой квартире. Принимаю скоростные счетчики типа ВСХ-15, устанавливаемые на ответвлении от стояка.

Схема водомерного узла приведена на рисунке

Схема водомерного узла

1-водосчетчик; 2-переходные муфты; 3-контрольно-спускной кран;

4-обводная линия; 5-манометр

1.6.9 Ввод

Ввод прокладываю от наружной водопроводной сети (от КГВ) до ЦТП, выполняю из стальных водогазопроводных труб, присоединяемых к городской сети в отдельном колодце в тройник, предусмотренный на ответвлении от трубопровода. Трубы прокладываю в грунте на глубине 1,8 м. В колодце на наружной сети водопровода Ду300мм, устанавливаю разделительные задвижки для обеспечения бесперебойной подачи воды в случае аварии на наружной сети до ввода или после.

Схема ввода приведена на рисунке

Схема ввода

2.Автоматизация и механизация процессов

Правильный выбор схемы регулирования и её параметров имеет весьма важное, практически определяющее значение. Этот выбор зависит от тщательного учета требований, которые ставятся условиями регулирования данного агрегата. Так как практически никогда нельзя в полной мере удовлетворить всем требованиям, необходимо особенно тщательно отобрать главные и на их выполнении сосредоточить основное внимание при разработке системы регулирования.

При проектировании системы регулирования необходимо соблюдать условие, при котором всякий выход из строя узла или линии связи должен приводить к остановке агрегата или снижению нагрузки на него. Если этому требованию не удовлетворяет работа какого-либо элемента системы регулирования, то необходимо обеспечить максимальную надёжность этого элемента в любых условиях эксплуатации. Недостаточная надёжность какого-либо узла в системе регулирования может практически сделать нецелесообразным применение автоматического регулирования. Отказ в работе системы или её ложное срабатывание могут привести к более тяжелым последствиям, чем отсутствие регулирования, а уход за ненадежными системами зачастую требует более квалифицированного персонала, чем обслуживание регулируемого агрегата.

Всякая система автоматического управления и регулирования состоит из отдельных элементов, выполняющих самостоятельные функции. Таким образом, элементы автоматизированной системы можно подразделить по их функциональному назначению.

В каждом элементе осуществляется преобразование каких-либо физических величин, характеризующих протекание процесса регулирования. Наименьшее число таких величин для элемента равно двум. Одна из этих величин является входной, а другая - выходной. Происходящее в большинстве элементов преобразование одной величины в другую имеют только одно направление. Например, в центробежном регуляторе изменение частоты вращения вала приводят к перемещению муфты, но перемещение муфты внешней силой не вызовет изменения частоты вращения вала. Такие элементы системы, обладающие одной степенью свободы, называют элементарными динамическими звеньями.

Объект управления можно рассматривать как одно из звеньев. Схема, отражающая состав звеньев и характер связи между ними, называется структурной схемой.

Связь между выходной и входной величинами элементарного динамического звена в условиях его равновесия называется статической характеристикой. Динамическое (во времени) преобразование величин в звене определяется соответствующим уравнением (обычно дифференциальным), а также совокупностью динамических характеристик звена.

Звенья, входящие в состав той или иной системы автоматического управления и регулирования, могут иметь разный принцип действия, разное конструктивное исполнение и т.п. В основу классификации звеньев положен характер зависимости между входной и выходной величинами в переходном процессе, который определяется порядком дифференциального уравнения, описывающего динамическое преобразование сигнала в звене. При такой классификации все конструктивное многообразие звеньев сводится к небольшому числу их основных типов. Рассмотрим основные типы звеньев.

Усилительное (безынерционное, идеальное, пропорциональное, безъемкостное) звено характеризуется мгновенной передачей сигнала со входа на выход.

Запаздывающее звено характеризуется тем, что выходная величина повторяет входную, но с запаздыванием Лт.

Апериодическое (инерционное, статическое, емкостное, релаксационное) звено преобразует входную величину.

Колебательное (двухъемкостное) звено преобразует входной сигнал в сигнал колебательной формы.

Интегрирующее (астатическое, нейтральное) звено преобразует входной сигнал.

Дифференцирующее (импульсное) звено формирует на выходе сигнал, пропорциональный скорости изменения входной величины.

2.1 Переходные процессы в системах автоматического регулирования

Процесс перехода системы или объекта регулирования из одного равновесного состояния в другое называется переходным процессом. Переходный процесс описывается функцией, которая может быть получена в результате решения динамического уравнения. Характер и продолжительность переходного процесса определяются структурой системы, динамическими характеристиками ее звеньев, видом возмущающего воздействия.

Внешние возмущения могут быть различными, но при анализе системы или ее элементов ограничиваются типовыми формами воздействий: единичным ступенчатым (скачкообразным) изменением во времени входной величины или ее периодическим изменением по гармоническому закону.

Динамические характеристики звена или системы определяют их реакцию на такие типовые формы воздействий. К ним относятся переходная, амплитудно-частотная, фазо-частотная, амплитудно-фазовая характеристики. Они характеризуют динамические свойства звена или автоматизированной системы в целом.

Переходная характеристика представляет собой реакцию звена или системы на единичное ступенчатое воздействие. Частотные характеристики отражают реакцию звена или системы на гармонические колебания входной величины. Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) - это зависимость отношения амплитуд выходного и входного сигналов от частоты колебаний. Зависимость сдвига по фазе колебаний выходного и входного сигналов от частоты называется фазо-частотной характеристик (ФЧХ). Объединив обе упомянутые характеристики на одном графике, получим комплексную частотную характеристику, которую называют еще амплитудно-фазовой характеристикой (АФХ).

Динамическое уравнение отапливаемого помещения

Динамическое уравнение отражает зависимость температуры внутреннего воздуха от регулирующих и управляющих воздействий, а также от времени.

Рассматривая помещение как объект с сосредоточенными параметрами и считая температуру внутреннего воздуха неизменной по его объему, получим уравнение теплового баланса воздуха в помещении в виде: