Использование вторичных энергоресурсов вычислительных систем

0

Дипломный проект

Использование вторичных энергоресурсов вычислительных систем

Аннотация

Пояснительная записка содержит 68 страниц, в том числе 17 рисунков, 8 таблиц, 20 источников, 1 приложение. Графическая часть выполнена на 8 листах формата А1.

В данном проекте осуществляется проектирование холодильной установки для обеспечение требуемого температурного режима процессоров и обеспечения горячей водой потребителей. Исследован объект тепловыделений, определены величины потребной холодопроизводительности. Разработана холодильная установка с применением испарителя нового типа, включающая гидравлический расчет. Применение разработанного проекта позволит увеличить срок службы вычислителей, повысит показатели экономии энергоресурсов, снизит выбросы теплоты в окружающую среду.

Annotation

The Explanatory note contains 68 pages including 17 figures, 8 tables, 20 sources, an application. The graphical part is made of 8 sheets of A1.

This project is the design refrigeration systems for ensuring the required temperature of processors and provide hot water consumers. Investigated object thermal emissions, defined quantities of the required cooling capacity. Developed a refrigerator with a new type of evaporator, including the hydraulic calculations. Application of the developed project will extend the life of calculators, rates will increase energy savings, reduce emissions of heat into the environment.

Содержание

Введение5

1 Характеристика объекта6

2 Описание способов отвода тепла9

2.1 Естественное охлаждение9

2.2 Пассивный радиатор10

2.3 Радиатор с обдувом11

2.4 Термоэлектрическое охлаждение с помощью модулей Пельтье11

2.5 Водяное охлаждение12

2.6 Радиатор с магнитным насосом13

2.7 Системы охлаждения, использующие фазовый переход14

2.8 Охлаждение с помощью криогенных веществ16

3 Расчётная часть17

3.1 Расчёт типового испарителя для процессора17

3.2 Расчет испарителя системы воздухоподготовки21

3.3 Расчёт конденсатора31

3.4 Гидравлический расчёт холодильной машины37

4 Безопасность труда39

4.1 Возможные чрезвычайные ситуации 39

4.2 Расчёт освещения43

5 Расчёт технико-экономических показателей49

5.1 Определение капитальных вложений. 49

5.2 Материальные затраты при использовании холодильной установки. 52

5.3 Амортизация основных средств при использовании холодильной установки 52

5.4 Себестоимость отпущенной горячей воды. 55

Заключение57

Список использованных источников58

Приложение А Результаты гидравлического расчёта59

Введение

В настоящее время остро стоит проблема повышения энергоэффективности в различных производственных процессах и, как следствие, увеличения рентабельности вложенных в предприятие средств. Большая часть технологических процессов в различных отраслях промышленности располагает большим количеством энергии, на данный момент практически не используемой и теряемой в окружающую среду. Значительная часть этой бесхозной энергии является низкопотенциальной тепловой энергией. Полезно использовать данный тип энергоресурса возможно при помощи теплового насоса или установки типа детандер-генератор. При использовании теплонасосных установок в системах централизованного теплоснабжения позволяет существенно повысить технико-экономические показатели систем городского энергохозяйства. Технически возможна утилизация до 45% низкопотенциальной теплоты (около 10% от количества отпускаемой теплоты). При этом может быть достигнуто замещение органического топлива в больших объемах, чем при децентрализованном теплоснабжении. Отличительной чертой данного метода использования ВЭР является универсальность к различным ВЭР с температурой от +3 до +40 °С.

Многочисленные открытия и исследования дали толчок развитию средств вычислительной техники за последние десятилетия. Вычислительная мощность по сравнению с 1970 годом возросла в миллиарды раз, при этом снизилась и себестоимость вычислительных устройств. Однако при этом возросла и рассеиваемая побочная тепловая мощность на вычислительных элементах. Так, до 1997 года мейнстримовые вычислительные устройства не имели систем охлаждения, до 2000 года в качестве системы охлаждения использовался пассивный радиатор для процессоров, как элементов, наиболее активно выделяющих тепловую энергию. С 2003 года на ядрах как центральных, так и графических процессоров, в основном, устанавливаются радиаторы с обдувом. При совместной работе большого числа единиц вычислительной техники для достижения достаточной вычислительной мощности возникает проблема отвода тепла от нагревающихся элементов для предотвращения их перегрева и последующего выхода из строя. Крупные системы, называемые кластерами, состоящие из десятков стандартных единиц вычислительной техники выделяют мощность порядка десятков кВт. Поэтому встаёт вопрос о эффективной утилизации избыточной тепловой мощности и последующего полезного её использования в хозяйственных целях. Утилизируемая энергия может использоваться как для собственных предприятия, так подаваться в общую энергосистему как энергия, идущая на экспорт.

1 Характеристика объекта

Данный суперкомпьютер имени Ломоносова входит в состав научно-исследовательского вычислительного центра и является важнейшим инструментов для проведения различных разработок. По данным [1] на ноябрь 2011 года он занимает девятнадцатое место в списке самых мощных суперкомпьютеров.

Таблица 1- Выдержка из полной таблицы сайта.

Особое внимание вычислительный центр уделяет распространению передовых информационных технологий в самом Московском университете - и в плане организации экзаменов и приема студентов, и в плане управления учебным процессом, и в плане администрирования и развития университета. Таким большим вузом как МГУ сложно управлять, и для поддержки управления сотрудниками НИВЦ разработаны и внедрены информационные системы по всем направлениям деятельности Университета. Руководит работами Директор НИВЦ профессор, доктор физико-математически наук А.В Тихонравов, его заместитель - кандидат физико-математических наук О.Д.Авраамова [2].

В концепции нового поколения информационных систем, реализуемой НИВЦ МГУ, можно выделить следующие ключевые моменты:

сочетание использования собственных разработок со стандартными программными продуктами, интеграция подсистем, использование CASE-средств для проектирования и документирования систем, управляемая смена поколений информационных систем.

На базе НИВЦ создан Суперкомпьютерный центр Московского университета, основу которого составляют суперкомпьютеры «Ломоносов» (510 Тфлопс) и «Чебышев» (60 Тфлопс). На сегодня это самый мощный суперкомпьютерный комплекс России и один из наиболее значительных в мире. Возможностями комплекса сегодня пользуются более 350 научных групп, представляющих все основные подразделения МГУ, многие институты РАН и организации России , работающие по таким направления фундаментальных исследований как магнитная гидродинамика, гидро- и аэродинамика, квантовая химия, сейсмика, компьютерное моделирование лекарств, геология и науки о материалах, биоинформатика и биоинженерия, фундаментальные основы нанотехнологий, инженерные расчеты, криптография и многое другое. Юридический адрес: НИВЦ МГУ, «Лаборатория параллельных информационных технологий», 119991 Москва, Ленинские горы, 1, стр.4, к. 315, 314, 313. Установка занимает первое место по России среди подобных систем параллельных вычислений. В данный момент на ней, как и на большинстве подобных систем, отвод избыточного тепла производится кондиционированным воздухом с помощью мощных систем кондиционирования воздуха. При этом, в общей сложности, отводится до 3 МВт тепла. Выделяемое тепло непосредственно от процессоров представлено в таблице 2 [3].

Таблица 2 - Характеристика тепловыделений рассматриваемой системы

2 Описание способов отвода тепла

2.1 Естественное охлаждение

Применяется при малой плотности тепловыделений на элементах. На тепловыделяющие элементы – микросхемы накладывается теплораспределяющая крышка из меди или алюминия(чаще), служащая для защиты микросхемы от внешних воздействий и одновременной интенсификации теплообмена. Теплоотвод производится воздухом из окружающего пространства, при этом не используются никакие дополнительные устройства.

Ранее имел место во многих системах при существовавших тепловыделениях – до 0,5 Вт/см². В настоящее время присутствует только на периферийных элементах. На рисунке 1 представлена плата с процессором, имеющим пассивное охлаждение, с теплораспределяющей крышкой из пластмассы [4].

Рисунок 1 - Печатная плата с установленным процессором i386EX

2.2 Пассивный радиатор

Применяется при плотности теплоотвода от 0,5 Вт/см²до 4 Вт/см². Сочетает в себе естественное охлаждение и применяемый радиатор для ещё большей интенсификации теплообмена. Радиатор монтируется на элементе чаще всего с помощью винтов, вкручиваемых в подготовленные отверстия на главной печатной плате. Для устранения воздушного зазора используется термопаста, имеющая свойства диэлектрика и относительно хорошую теплопроводность. Тепловоспринимающая поверхность радиатора тщательно полируется и изготавливается из меди и алюминия.

Конструкции радиаторов могут быть различны. Ранее чаще всего применялись цельнолитые алюминиевые радиаторы или цельнолитой корпус с оребрением и медным основанием. В последствие стала применяться схема на тепловых трубках, в которой тепло от основания переносится на пластины с помощью тепловых трубок (написать больше про тепловые трубки).

Первым процессором, использующим пассивный радиатор, стал i486DX2-50, представленный на рисунке 2 [5].

Рисунок 2 - Процессор i486DX2-50 с установленным радиатором

2.3 Радиатор с обдувом

Наиболее распространённый на настоящий момент способ. На радиатор устанавливается один или более вентиляторов (до 3). Скорость вентилятора и расхода воздуха соответственно регулируется с помощью реостата в ручном режима и/или применяется ШИМ-регулирование с управляющей платы. Регулирование осуществляется исходя из разницы между текущей температурой элемента и максимально допустимой. На рисунке 3 представлен пример такого радиатора с обдувом [6].

Рисунок 3 - Процессорный кулер Enermax ETD-T60-VD

2.4 Термоэлектрическое охлаждение с помощью модулей Пельтье

Данный метод рассматривался некоторое время, однако был признан невыгодным из-за высокой стоимости модулей Пельтье и небольшой отводимой с помощью данного метода тепловой мощности (разница температур на холодном и горячем спае модуля при каскадном расположении модулей (до 5) была равна 15 °С). На рисунке 4 представлен радиатор с обдувом, у которого под тепловыми трубками установлены модули Пельтье, получающие питание от материнской платы [6].

Рисунок 4 - Процессорный кулер с модулем Пельтье Titan Amanda TEC

2.5 Водяное охлаждение

Более эффективный по сравнению с радиатором с обдувом способ охлаждения. Схема представляет собой замкнутый контур с насосом и двумя рекуперативными теплообменниками: первый крепится на элементе, способ крепления аналогичен способу крепления радиатора; второй устанавливается вне корпуса системы, иногда на нём устанавливается вентилятор для обдува. По контуру с помощью насоса циркулирует щелочной раствор, чаще всего раствор спирта. Несколько крупных систем, принадлежащих компании IBM используют данный способ охлаждения. На рисунке 5 представлена система водяного охлаждения от компании Thermaltake [6].

Рисунок 5 - Водяная система охлаждения для процессора Big Water 760 Plus

2.6 Радиатор с магнитным насосом

По принципу действия аналогичен радиатору с тепловыми трубками, но вместо легкокипящей жидкости в трубках циркулирует жидкий металл (обычно используется натрий). Данная система используется редко в силу того, что эффект от использования магнитного насоса практически полностью компенсируется высокой стоимостью оборудования. На рисунке 6 представлена серийно выпускавшаяся система охлаждения от компании Danamics [6].

Рисунок 6 - Процессорный кулер с магнитной помпой Danamics LM10]

2.7 Системы охлаждения, использующие фазовый переход

Данные системы редко используются, однако в настоящее время изготавливаются серийно промышленностью. Является наиболее эффективным в плане постоянного охлаждения способом. Схематично простейшую систему можно представить следующим образом: испаритель крепится на элементе, конденсатор и компрессор устанавливаются вне корпуса, капилляры, по которым будет перемещаться хладагент будут теплоизолированы; для предотвращения образования конденсата на элементах используется либо вспомогательный подогрев, либо кондиционирование воздуха вокруг элемента. Как и любая холодильная установка, такая система может быть однокаскадной, двухкаскадной или многокаскадной, а также с применением хладоносителя или без него. На крупных вычислительных системах в данный момент такой способ не применяется. На рисунке 7 представлена система охлаждения системного блока компании Thermaltake [6].

Рисунок 7 - Система охлаждения Xaser VI

2.8 Охлаждения с помощью криогенных веществ

Данный метод является самым эффективным способом охлаждения и используется для нахождения максимально возможного режима работы оборудования. Является разовым в виду большого расхода и стоимости криогенных веществ. На рисунке 8 представлен медный стакан от компании Koolance [6].

Рисунок 8 - Медный стакан с азотом, установленный на процессоре

Расчётная часть
- Расчёт типового испарителя для процессора

Исходными данными для данного расчёта являются:

необходимая температура на крышке теплораспределителя процессора;

тепловая мощность, снимаемая с крышки теплораспределителя процессора;

температура хладагента в теплообменнике.

размеры теплообменника.

Остальные параметры выбираются по ходу расчёта из справочной литературы.

Предварительно примем число ходов, диаметр канала.

Из этих данных получаем толщину стенок, мм:

(3.1)

Общая площадь поверхности теплообмена канала определена по формуле, :

(3.2)

Общая длина хода хладагента в теплообменнике, м:

(3.3)

Предварительный удельный тепловой поток, :

(3.4)

Температура стенки канала, :

(3.5)

где – теплопроводность для меди

Расход хладагента через теплообменник, :

(3.6)

где - теплота парообразования хладагента при расчётной температуре

Расчётная скорость хладагента в теплообменнике, :

(3.7)

Рассчитываем составляющую теплообмена при обтекании стенки канала жидкостью. Число Рейнольдса для выбора режима движения:

(3.8)

где плотность жидкой фазы хладагента при расчётной температуре,

динамическая вязкость жидкой фазы при расчётной температуре.

Режим течения турбулентный, производим расчёт числа Нуссельта по формуле Михеева[7]:

(3.9)

где - число Рейнольдса для жидкой фазы хладагента с температурой

число Прандтля для жидкой фазы хладагента с температурой

Рассчитываем коэффициент теплообмена для данного вида теплообмена, :

(3.10)

Рассчитываем составляющую теплообмена при кипении хладагента.

Находим первую критическую плотность теплового потока для определения характера кипения(параметры среды берём при её температуре в канале), :

(3.11)

Предварительный тепловой поток не превышает данного значение, на этом основании делаем вывод о том, что кипение носит пузырьковый характер.

Коэффициент теплообмена[7]:

(3.12)

В данном случае функция удельного теплового потока является неявной функцией. Запишем её:

(3.13)

Преобразовываем данное уравнение в уравнение вида f(x)=0:

(3.14)

Сделаем замену переменной и разделим выражение на :

(3.15)

Решим аналитически данное кубическое уравнение методом Вието-Кардано. Находим коэффициенты для нашего случая[8]:

(3.16)

(3.17)

В данном уравнении случай, когда . Для нахождения действительного корня найдём следующие коэффициенты:

(3.18)

(3.19)

Действительный корень будет равен:

(3.20)

Возвращаемся к замене переменной. Удельный тепловой поток, :

(3.21)

Для нахождения тепловой мощности, проинтегрируем удельный тепловом потом по толщине стенки и общей длине канала. Функция удельного теплового потока будет зависеть от толщины стенки, :

(3.22)

Вывод расчёта: тепловая мощность теплообменника получилась равной потребной отводимой мощности. Расчёт проведён верно.

Расчёт испарителя системы воздухоподготовки

Исходными данными для данного расчёта являются:

тепло, отбираемое с элементов вычислителя и периферийных устройств.

температура воздуха после выхода из испарителя.

конечная температура воздуха на входе в испаритель.

температура хладагента в теплообменнике.

Остальные параметры выбираются по ходу расчёта из справочной литературы.

Предварительно примем число ходов(пучков), диаметр труб, , число труб в пучке. Способ расположения труб в пучке - шахматный.

Потребный расход воздуха для охлаждения, :

(3.23)

средняя теплоёмкость воздуха для расчёта;

средняя плотность воздуха для расчёта;

Принимаем скорость воздуха .

Рассчитаем площадь поперечного сечения теплообменника, :

(3.24)

Форму поперечного сечения принимаем прямоугольник со сторонами Площадь сечения .

Перерасчитываем скорость воздуха, :

(3.25)

Определяем число Рейнольдса для выбора режима движения воздуха:

(3.26)

коэффициент динамической вязкости.

Режим движения - турбулентный. Среднее число Прандтля для данного диапазона температур для воздуха .

Рассчитываем число Нуссельта для процесса обтекания воздухом пучка труб:

(3.27)

где - расстояние между трубами в пучке;

расстояние между пучками.

Определяем коэффициент теплоотдачи для данного процесса теплообмена, :

(3.28)

где - коэффициент теплопроводности воздуха.

Рассчитываем расход хладагента через одну трубу, :

(3.29)

Определяем скорость движения хладагента в трубе, :

(3.30)

Находим предварительную удельную тепловую мощность, поглощаемую первым пучком труб, :

(3.31)

Находим приблизительную температуру на внутренней стенке трубы первого пучка труб, :

(3.32)

Найдём число Рейнольдса для выбора характера движения хладагента по трубам:

(3.33)

Среднюю температуру для поверхности стенки и хладагентом берём из предыдущего расчёта,

Рассчитываем число Нуссельта для данного вида теплообмена:

(3.34)

Находим коэффициент теплообмена, :

(3.35)

Рассчитываем составляющую теплообмена при кипении хладагента.

Находим первую критическую плотность теплового потока для определения характера кипения(параметры среды берём при её температуре в канале), :

(3.36)

Предварительный тепловой поток не превышает данного значение, на этом основании делаем вывод о том, что кипение носит пузырьковый характер.

Коэффициент теплообмена:

(3.37)

В данном случае функция удельного теплового потока является неявной функцией. Запишем её:

(3.38)

Преобразовываем данное уравнение в уравнение вида f(x)=0:

(3.39)

Сделаем замену переменной и разделим выражение на

:

(3.40)

Решим символически данное кубическое уравнение методом Вието-Кардано. Находим коэффициенты для нашего случая:

(3.41)

(3.42)

В данном уравнении случай, когда . Для нахождения действительного корня найдём следующие коэффициенты:

(3.43)

(3.44)

Действительный корень будет равен:

(3.45)

Возвращаемся к замене переменной. Удельный тепловой поток, :

(3.46)

Определяем температуру воздуха, омывающего следующий по порядку пучок, :

(3.47)

Аналогичным образом рассчитываем остальные 76 пучков. Результаты сводим в таблицу.

Таблица 3- Результаты расчёта

Номер пучка	Удельная тепловая мощность, Вт/м²	Температура воздуха, °С	Коэффициент α₁, м² *°C/Вт
1	1249,064847	35	2624501
2	1145,31456	34,5	2596263,3
3	1046,435631	34,60277556	2598783,4
4	1082,888196	34,41510773	2598116,4
5	1119,935975	34,22090249	2597765,7
6	1149,871356	34,02005311	2597353,5
7	1159,054466	33,81383511	2596844,1
8	1158,950594	33,60597021	2596403,7
9	1162,743861	33,39812394	2596048,9
10	1167,376853	33,18959739	2595677,2
11	1167,559654	32,98023995	2595273,4
12	1164,469429	32,77084973	2594877,3
13	1160,415225	32,56201371	2594497,2
14	1156,08048	32,35390478	2594124
15	1151,741648	32,14657323	2593755,5
16	1147,666405	31,94001982	2593391,3

Продолжение таблицы 3
17	1144,113726	31,73419725	2593031,5
18	1141,333848	31,52901183	2592675,5
19	1139,568141	31,32432495	2592323
20	1139,048856	31,11995473	2591973,6
21	1139,998762	30,91567764	2591626,8
22	1142,630655	30,71123019	2591281,8
23	1147,146751	30,50631074	2590937,9
24	1153,737956	30,30058137	2590594,4
25	1162,583033	30,09366994	2590250,3
26	1173,847657	29,88517222	2589904,7
27	1187,683384	29,67465431	2589556,5
28	1204,226548	29,4616551	2589204,6
29	1223,597094	29,24568904	2588847,7
30	1245,897367	29,02624907	2588113,9
31	1271,210886	28,80280976	2587734,1
32	1299,601108	28,57483072	2587343,9
33	1331,110207	28,34176018	2586941,7
34	1365,757886	28,10303879	2586525,9
35	1403,540248	27,85810369	2586094,9
36	1444,428728	27,6063927	2585646,9
37	1488,36912	27,34734876	2585180,2
38	1535,280714	27,08042455	2584693
39	1585,055557	26,80508722	2584183,5
40	1637,55787	26,52082326	2583649,5

Продолжение таблицы 3
41	1637,558	26,22714	2583649
42	1692,624	25,92359	2583089
43	1750,06	25,60973	2582500
44	1809,647	25,28519	2581881
45	1871,135	24,94962	2581228
46	1934,246	24,60273	2580540
47	1998,678	24,24429	2579814
48	2064,101	23,87411	2579048
49	2130,162	23,49209	2578238
50	2196,483	23,09817	2577383
51	2262,67	22,69239	2576479
52	2328,308	22,27483	2575523
53	2392,97	21,84567	2574513
54	2456,217	21,40517	2573446
55	2517,602	20,95367	2572322
56	2576,676	20,49157	2571141
57	2632,992	20,01936	2569903
58	2686,109	19,53764	2568610
59	2735,597	19,04704	2567262
60	2781,044	18,54828	2565862
61	2822,057	18,04217	2564413
62	2858,274	17,52957	2562917
63	2889,363	17,01139	2561379

Продолжение таблицы 3.
64	2935,026764	16,48861075	2558189,8
65	2949,144555	15,96224287	2556548,5
66	2957,229784	15,43334311	2554882,5
67	2959,180639	14,90299334	2553197,4
68	2954,950643	14,3722937	2551498,6
69	2944,550028	13,84235268	2549791,7
70	2928,046174	13,3142769	2548082,4
71	2905,563064	12,78916092	2546376,3
72	2877,279734	12,26807706	2541330,5
73	2843,427703	11,75206554	2539689
74	2760,183937	10,73920396	2536482,5
75	2658,577314	9,75791517	2533385,8
76	2541,881544	8,814501571	2538072,6
77	2413,687131	7,31	2598783,4

В этих расчётах учитывалась поправка на влияние числа пучков труб по ходу газа. Этот коэффициент выбирался по данному рисунку 9 [7].

Рисунок 9 - График зависимости коэффициента от числа пучков труб

По данным расчёта можно построить график зависимости температуры воздуха по мере хода в теплообменнике.

Рисунок 10 - Зависимость температуры воздуха от номера пучка труб

По оси абсцисс - порядковый номер пучка, по оси ординат - температура воздуха над этим пучком.

Для расчёта полной теплопередающей способности теплообменника, умножим сумму удельных тепловых мощностей пучков на площадь одного пучка, Вт:

(3.47)

3.3 Расчёт конденсатора

Исходными данными для данного расчёта являются:

тепло, отдаваемое хладагентом воде,

температура воды на входе в теплообменник,

конечная температура воды на выходе из испарителя,

температура хладагента в теплообменнике,

-средняя теплоёмкость воды,

средняя плотность воды,

средняя теплопроводность воды.

Остальные параметры выбираются по ходу расчёта из справочной литературы.

Предварительно примем число ходов(пучков), диаметр труб, , число труб в пучке. Способ расположения труб в пучке - шахматный. Размера поперечного сечения: a=b=0,3 м. Форма сечения - квадрат.

Определим расход воды, :

(3.48)

Определим скорость воды в теплообменнике, :

(3.49)

где площадь поперечного сечения теплообменника.

Рассчитываем теплообмен от стенок труб к воде. Находим число Рейнольдса:

(3.50)

где динамическая вязкость воды при .

Режим движения - турбулентный. Рассчитываем число Прандтля:

(3.51)

Рассчитываем число Нуссельта:

(3.52)

где расстояние между трубами в пучке,

расстояние между пучками труб.

Рассчитываем коэффициент теплообмена для данного вида теплообмена, :

(3.53)

Рассчитываем теплообмен между внутренней стенкой трубы и хладагентом. Определяем расход хладагента через одну трубу, :

(3.54)

где удельная теплота конденсации хладагента,

плотность жидкой фазы хладагента.

Находим скорость хладагента в трубе, :

(3.55)

Рассчитываем удельный тепловой поток от пучка, :

(3.56)

Приблизительная температура на внутренней стенке трубы, :

(3.57)

Рассчитываем теплообмен от хладагента к внутренней стенке трубы. Находим число Рейнольдса при температуре хладагента:

(3.58)

где динамическая вязкость жидкой фазы хладагента.

Рассчитываем число Прандтля:

(3.59)

где удельная теплоёмкость жидкой фазы хладагента;

теплопроводность жидкой фазы хладагента.

Рассчитываем число Нуссельта:

(3.60)

Рассчитываем коэффициент теплообмена для данного вида теплообмена, :

(3.61)

Рассчитываем удельный тепловой потом от первого пучка труб, :

(3.62)

Аналогичным образом производим расчёт для остальных 42 пучков. Результаты расчёта сводим в таблицу.

Таблица 4 - Результаты расчёта

Номер пучка	Удельная тепловая мощность, Вт/м²	Температура воды, °С	Коэффициент α_ХА, м² *°C/Вт
1	456570,0815	15	59390,41
2	394546,3344	16,54911	59583,34
3	395247,9533	17,88777	59679,8
4	390395,5735	19,22882	59787,45
5	385341,4701	20,5534	59887,22
6	379461,9105	21,86083	59981,68
7	371821,3464	23,14831	60072,68
8	363565,9685	24,40987	60160,42
Продолжение таблицы 4
9	355780,539	25,64342	60245,39
10	348203,0798	26,85056	60329,03
11	340445,6577	28,03198	60412,54
12	332620,5074	29,18709	60496,69
13	324903,0621	30,31564	60582,14
14	317341,004	31,41801	60669,1
15	309950,2434	32,49473	60757,59
16	302744,2666	33,54636	60847,59
17	295734,2966	34,57355	60939,05
18	288929,3823	35,57695	61031,91
19	282336,4347	36,55727	61126,09
20	275960,2216	37,51521	61221,5
21	269803,3403	38,45152	61318,04
22	263866,1823	39,36694	61415,63
23	258146,9078	40,26222	61514,05
24	252641,4465	41,13809	61612,71
25	247343,5387	41,99528	61710,98
26	242244,8301	42,8345	61808,36
27	237335,0283	43,65642	61904,37
28	232602,1248	44,46168	61998,67
29	228032,6794	45,25088	62090,93
30	223612,161	46,02457	62180,88
31	219325,3285	46,78327	62268,28

Продолжение таблицы 4
32	215156,6367	47,52743	62352,91
33	211090,6458	48,25744	62434,58
34	207112,4126	48,97365	62513,12
35	203207,8464	49,67636	62588,41
36	199364,0107	50,36583	62660,47
37	195569,3608	51,04226	62729,45
38	191813,9096	51,70581	62795,53
39	188089,3215	52,35662	62858,83
40	184388,9369	52,99479	62919,48
41	180707,7354	53,62041	62977,61
42	177042,2472	54,23354	63033,32
43	173390,4252	54,83423	63086,71

По данным расчёта можно построить график зависимости температуры воды по мере хода в теплообменнике.

Рисунок 11 - Зависимость температуры воды от номера пучка труб.

Для расчёта полной теплопередающей способности теплообменника, умножим сумму удельных тепловых мощностей пучков на площадь одного пучка, Вт:

(3.63)

3.4 Гидравлический расчёт холодильной машины

Исходные данные для данного расчёта:

Схема трубопровода - лист 2, приложение Д;

G_пр=0,00045 кг/с - расход хладагента на один процессора;

G_возд= 8,822896 кг/с - расход хладагента на испаритель воздухоподготовки;

G= 13,504433 кг/с - расход хладагента на конденсатор;

Остальные расчёты выбираются по ходу расчёта из справочной литературы.

Принимаем диаметр капилляров до процессора d_пр=4мм. На данном участке расход G=G_пр, диаметр трубопровода d_пр.

Тогда скорость хладагента через капилляр определяется, м/с:

(3.64)

Рассчитываем число Рейнольдса:

(3.65)

Определяем коэффициент гидравлического сопротивления по формуле Альштулля [10]:

(3.66)

Определяем линейную потерю давления, :

(3.67)

Определяем потери давления в местных сопротивлениях. На выбранном участке присутствует один поворот, для которого коэффициент местного сопротивления . Тогда потеря давления на местных сопротивлениях будет, Па:

Потеря давления на участке будет равна, Па:

где l - длина участка, для данного участка l=0,054 м.

Аналогичным образом рассчитываем остальные участки, результаты расчёта сводим в приложение А.

Выбираем трубопровод диаметром 22 мм для распределения хладагента между материнскими платами, трубопровод диаметром 54 мм для распределения хладагента межу шкафами, трубопровод диаметром 80 мм для магистрального участка.

Суммарные потери давления в этом случае составляют 43142,36 Па.

4 Безопасность труда

4.1 Возможные чрезвычайные ситуации

Чрезвычайная ситуация (ЧС) – это обстановка на определенной территории, сложившаяся в результате аварии, опасного природного явления, катастрофы, стихийного или иного бедствия, которые могут повлечь или повлекли за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или окружающей природной среде, значительные материальные потери и нарушение условий жизнедеятельности людей. К возможным чрезвычайным ситуациям на проектируемом объекте можно отнести пожар, который относиться к высоковероятной чрезвычайной ситуации. Показатель опасности при пожаре – время, по истечении которого возникают критические ситуации для жизни людей.

Пожарная безопасность - это состояние объекта, при котором с установленной вероятностью исключается возможность возникновения и развития пожара (до такой степени, когда контроль уже невозможен) и воздействия на людей опасных факторов пожара, а также обеспечивается защита людей и материальных ценностей. При неправильном устройстве и эксплуатации установок систем вентиляции и кондиционирования воздуха, они могут стать причиной возникновения и распространения пожаров. По воздуховодам могут перемещаться горючие вещества и смеси горючих газов, паров, пыли, которые при наличии теплового источника могут загораться или даже взрываться и тем самым распространять пожар по системе вентиляции и кондиционирования воздуха и далее по всему зданию. Большую опасность представляет пыль органического происхождения, которая в смеси с воздухом может привести к пожарам и взрывам. Нижний концентрационный предел взрываемости органической пыли в воздухе составляет 15-65 г/м^З. При запыленности, значительно превышающей допустимую санитарными нормами, возможно загорание отложившейся пыли. Источником воспламенения при этом может быть искрение от электродвигателя, чрезмерный нагрев от трения вала вентилятора, искры от ударов лопаток вентилятора о кожух, статическое электричество, самовозгорание пыли и других источников возгорания. Пожарную опасность представляют воздуховоды, а также сам центральный кондиционер (воздухоохладители, фильтры, воздухонагреватели) и другие аппараты, в которых может скапливаться значительное количество пыли и горючих веществ.

Пожарная безопасность здания суперкомпьютера "Ломоносов" регламентируется СН 512-78 " Инструкция по проектированию зданий и помещений для электронно-вычислительных машин". Проверим выполнение требований, предъявленных в данном законодательном документе.

Пункт 3.27: Конструкции подвесного потолка должны разрабатываться с учетом возможности: размещения над подвесным потолком воздуховодов и воздухораспределителей, аппаратуры потолочных люминесцентных светильников, установок газового пожаротушения; осмотра любого участка над подвесным потолком. Сделаем вывод о том, что в помещение электронно-вычислительной машины установлен подвесной поток, который удовлетворяет требованиям. Пункт 3.34: В залах ЭВМ, помещениях архива, не имеющих оконных проемов в наружных стенах, для дымоудаления должны устанавливаться дымовые вытяжные шахты с ручным и автоматическим открыванием в случае пожара. Площадь поперечного сечения этих шахт должна составлять не менее 0,2% площади помещений. Конструкцию шахты следует предусматривать из несгораемых и трудносгораемых материалов. Расстояние от дымовой вытяжной шахты до наиболее удаленной точки помещения не должно превышать 20 м. Сделаем вывод о том, что в помещение электронно-вычислительной машины присутствуют оконные проёмы, поэтому установка дымовых вытяжных шахт не требуется. Пункт 3.37: Автоматические установки объемного газового пожаротушения следует предусматривать: в залах для размещения МВК, ЭВМ и ВК ЕС общего назначения и аналогичных систем, в том числе при делении этих залов на функциональные зоны (центральных устройств, внешних запоминающих устройств, устройств ввода - вывода); в залах для размещениях трех и более комплексов малых ЭВМ; в подпольных пространствах перечисленных выше залов и зон; в помещениях связных процессоров и телекоммуникационных узлов сетей ЭВМ; в помещениях архивов магнитных и бумажных носителей, графопостроителей, сервисной аппаратуры, системных программистов, систем подготовки данных для МВК, ЭВМ и ВК ЕС, а также в указанных помещениях для трех и более комплексов малых ЭВМ. Необходимость защиты автоматическими установками газового пожаротушения помещений для размещения малых ЭВМ, работающих в системах управления сложными технологическими процессами , а также технологического оборудования с применением малых ЭВМ и микро ЭВМ устанавливается заданием на проектирование, ведомственными нормами технологического проектирования и технической документацией на изготовление этого оборудования. В помещениях ЭВМ с круглосуточным дежурством персонала устройство автоматического пуска стационарных установок газового пожаротушения не требуется. В связи с тем, что рассматриваемое помещение попадает в классификацию в пункте 3.37, следовательно, монтаж автоматической установки объемного газового пожаротушения необходим. Также, в помещение не производится круглосуточное дежурство персонала, сделаем вывод о том, что необходимо устройство автоматического пуска стационарных установок газового пожаротушения. Автоматическая установка объемного газового пожаротушения и устройство автоматического пуска стационарных установок газового пожаротушения смонтированы и готовы к работе, поэтому требования пункта 3.37 соблюдены.

Пункт 3.39: Станция установок газового пожаротушения, как правило, должна размещаться в одном здании с помещениями ЭВМ на расстоянии не более 150 м от помещений, указанных в п. 3.37 настоящей Инструкции. В соответствие с планом помещения электронно-вычислительного устройства, станция установок газового пожаротушения размещается в одном помещении с электронно-вычислительным устройством на среднем расстоянии 40 метров до электронно-вычислительного устройства. Сделаем вывод о том, что требования в пункте 3.39 соблюдены.

Пункт 3.40: Площадь станции установок газового пожаротушения следует определять в соответствие с таблицей 5.

Таблица 5 - Площадь станции установок газового пожаротушения

	Объем наибольшего помещения, м
Количество помещений	до 100	св. 100 до 500	св. 500 до 1000	св. 1000 до 2000	св. 2000 до 3000	св. 3000 до 5000
	Площадь, м
4 8 12 16 20 24 30	16 20 24 28 32 36 40	20 24 28 32 36 40 44	24 28 32 36 40 44 48	32 36 40 44 48 52 56	40 44 48 52 56 60 64	60 64 68 72 76 80 84

Рассчитаем объем, занимаемый электронно-вычислительной машиной. Для это площадь, занимаемую электронно-вычислительной машиной, умножим на высоту любого из блоков электронно-вычислительной машины.

Площадь, занимаемую электронно-вычислительной машиной, возьмём из плана помещения электронно-вычислительной машины. Тогда объем, занимаемый электронно-вычислительной машиной, будет равен, :

(4.1)

По данным таблицы 1, потребная площадь станции установок газового пожаротушения равна 32 м². Существующая станция установок газового пожаротушения занимает 37 м². На основании этого, сделаем вывод о том, что требования пункта 3.40 выполнены. Пункт 3.41: Включение установок автоматического пожаротушения должно осуществляться автоматически от извещателей, реагирующих на появление дыма. В подпольных пространствах залов ЭВМ в зависимости от технологических и конструктивных особенностей допускается применение извещателей, реагирующих на повышение температуры. В помещении электронно-вычислительной машины установлена система извещателей, реагирующих на появление дыма, также существует дублирующая система, реагирующая на повышение температуры. На основании этого сделаем вывод о том, что требования пункта 3.41 соблюдены.Кроме того, необходимость в установке автоматического пожаротушения регламентируется СП 5.13130.2009, Приложение А(обязательное), Таблица А3, пункт 35.1 .

4.2 Расчёт освещения

В связи с тем, что объект нуждается в обслуживании в случае выхода из строя одного или нескольких узлов, а также по причине аварийной ситуации, то обслуживающему персоналу на время ликвидации неисправности или аварийной ситуации, то обслуживающему персоналу потребуется освещение для нормальной работы.

Степень освещенности естественным светом внутри помещения зависит от времени дня и года, состояния погоды, а также месторасположение и планировки здания, ориентации здания, ориентации окон, числа и величины оконных проемов. Помещение имеет двадцать одно окно высотой 2 м и шириной 3 м каждое.

Целью расчета естественного освещения является определение площади световых проемов, то есть количества и геометрических размеров окон, обеспечивающих нормированное значение коэффициента естественного освещения (КЕО).

Нормированное значение коэффициента естественной освещенности для здания, расположенного на территории области, вычисляем по формуле:

(4.2)

где е - нормированное значение коэффициента естественной освещенности;

N - номер группы административно-территориального района по обеспеченности естественным светом;

m - коэффициент светового климата, который находится в зависимости от вида световых проемов, их ориентации по сторонам горизонта и номера группы административного района (СНиП 23-05-95).

Согласно СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03, для помещений ЭВМ при боковом освещении нормированное значение КЕО составляет 1,5 %. область по ресурсам светового климата относится ко 2 группе. Следовательно, принимаем N равным 2. Световые проемы ориентированы на юго-запад - принимаем для расчета m_N = 0,85.

Таким образом, по формуле (4.2) рассчитываем e_н, получаем:

При определении достаточности естественного освещения для правильной расстановки оборудования и размещения рабочих мест необходимо рассчитать площадь остекления световых проемов.

Рассчитаем требуемую площадь оконных проемов:

(4.3)

где S_n - площадь пола помещения, м²;

e_н - уточненное значение коэффициента естественной освещенности, %;

К₃ - коэффициент запаса, учитывающий загрязнение светопропускающего материала светового проема, зависит от типа помещения и от расположения стекол (принимается в пределах от 1,2 до 2,0). Для помещений общественных и жилых зданий с нормальными условиями среды к₃ = 1,2;

К_зд — коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими зданиями;

η₀ - световая характеристика окон;

τ₀ - общий коэффициент светопропускания;

r₁– коэффициент, учитывающий влияние отраженного света.

Площадь пола помещения:

(4.4)

где L – длина помещения;

B –глубина помещения ;

Общий коэффициент светопропускания:

(4.5)

где τ₁ - коэффициент светопропускания материала (для различных типов стекла принимается в пределах от 0,65 до 0,9);

τ₂ - коэффициент, учитывающий потери света в пределах окна (в зависимости от вида переплета принимается в пределах от 0,5 до 0,9);

т₃ - коэффициент, учитывающий потери света в несущих конструкциях (от 0,8 до 0,9);

τ₄ - коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах.

Для окон с двойными рамами коэффициент светопропускания τ₁ = 0,8.

Для деревянных спаренных оконных рам τ₂ = 0,7.

При боковом освещении τ₃ = 1.

Для убирающиеся регулируемых жалюзи и штор τ₄=1,0.

Таким образом, произведя расчёт по формуле (4.5), получим:

Исходя из соотношения размеров помещения и окон, световая характеристика окон η₀ — 17. Коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими зданиями, при отношении расстояния между рассматриваемым и противостоящим зданием к высоте расположения карниза противостоящего здания над подоконником рассматриваемого здания более 3 м, составляет К_зд = 1. Коэффициент, учитывающий влияние отраженного света в данном помещении при коэффициентах отражения для потолка р_п = 0,7; для стен р_с = 0,7; для пола р_р = 0,6; составляет — 6,28.

Таким образом требуемая площадь световых проемов, по формуле (4.3):

Фактическая площадь световых проемов находится по формуле:

(4.6)

где L_o – ширина оконного проема;

h_o – высота оконного проема.

Фактическая площадь световых проемов оказалась больше рассчитанной требуемой площади оконных поемов S_о =114,02м². Таким образом, в кабинете в светлое время суток не требуется применять искусственное освещение.

Согласно СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы» помещения для эксплуатации ЭВМ должны иметь естественное и искусственное освещение. Рассчитаем, достаточное ли искусственное освещение помещения ЭВМ в темное время суток..

Для освещения используются люминесцентные лампы, которые по сравнению с лампами накаливания имеют ряд существенных преимуществ (СНиП 23-05-95):

- по спектральному составу света они близки к дневному, естественному свету;

обладают более высоким КПД (в два раза выше, чем КПД ламп накаливания);
обладают повышенной светоотдачей (в три раза выше, чем у ламп накаливания);
более длительным сроком службы.

Произведем расчет искусственного освещения. Воспользуемся методом коэффициента использования светового потока. Определим световой поток одной лампы, Ф_л, Лк, падающий на поверхность по формуле:

(4.7)

где Е_н - нормированная минимальная освещенность, Лк;

S- площадь освещаемого помещения, м²;

z – коэффициент неравномерности освещения;

к₃ - коэффициент запаса, учитывающий снижение освещенности из-за загрязнения и старения лампы;

N — число светильников;

п - число ламп в светильнике;

и - коэффициент использования светового потока.

Для помещений ЭВМ при общем равномерном искусственном освещении минимальная освещенность составляет согласно СанПиН 2.2.1/2.1.1:1278-03 Е_н — 500 Лк, площадь кабинета составляет 1512 м². Коэффициент неравномерности освещения (z) зависит от светораспределения светильников и их расположения в пространстве. Он учитывает, что в реальных условиях неизбежна некоторая неравномерность освещения поверхности. Значение коэффициента колеблется от 1 до 1,5. При расположении светильников, близком к наивыгоднейшему, его можно принять от 1,1 до 1,2. Возьмем z = 1,1.

Коэффициент запаса к₃ учитывает снижение освещенности из-за загрязнения и старения лампы, в нашем случае освещение люминесцентными лампами для кабинета к₃ = 1,5.

В помещении ЭВМ используются светильники люминесцентные потолочные для общественных зданий (ЛПО) с двумя лампами (n = 2) в количестве N = 180 штук.

Для определения коэффициента использования светового потока находится индекс помещения i и предположительно оцениваются коэффициенты отражения поверхностей помещения: потолка - р_п, стен - р_с, расчетной поверхности или пола - p_p. Индекс находится по формуле:

(4.8)

где B - ширина помещения, м;

L - длина помещения, м;

h_р- высота светильников над рабочей поверхностью, м.

Кабинет имеет ширину 5,5 м, длину 6,3 м и высота светильников над рабочей поверхностью 2,7 м. Подставив значения в формулу (4.7) получим:

Исходя из того, что коэффициент отражения потолка р_п = 0,7, стен р_с = 0,7, пола р_р= 0,6 и зная индекс помещения, который равен 5,49, находим табличное значение коэффициента использования светового потока и для светильника типа М, он равен 0,95.

Подставим все значения в формулу (4.6), определим световой поток Ф :

Определим световой поток лампы Ф_л, лм, по формуле:

(4.9)

Подсчитав световой поток лампы Ф_л = 3647,638 лм, подбираем подходящую стандартную лампу. В данном случае используем лампу типа ЛД80-7, световой поток которой равен Р_ЛД80-7 =4250 Лм.

Уточним значение светового потока с учетом выбранного типа ламп:

(4.10)

Определим отклонение уточненного светового потока от расчетного по формуле:

Допустимое отклонение светового потока составляет от -10 до +20%. Т.к. F = 14,17% , значит, тип лампы выбран правильно.

5 Расчет технико-экономических показателей

В экономической части проекта проведем расчет себестоимости горячей воды в сравнении со стоимостью горячей воды, полученной разрабатываемым методом, в соответствии с их экономическим содержанием по следующим элементам: материальные затраты, амортизация основных средств, затраты на заработную плату и прочие затраты, себестоимость отпущенной горячей воды.

5.1 Определение капитальных вложений

Капитальные затраты определяются сметой, в состав которой входят:

1) Отпускная цена изделий по прайс-листу фирмы-изготовителя.

2) Затраты на перевозку – 7% и монтажные работы (далее монтаж) - 15% от капитальных вложений в оборудование.

3) Затраты на пусконаладочные работы в размере 10% от стоимости приточно-вытяжной установки.

4) Прочие (непредвиденные) расходы – 5% от капитальных вложений в оборудование.

В итоге получается сумма капитальных вложений (таблица 6).

Таблица 6 – Расчет капитальных вложений

№	Наименование оборудования	Ед. изм.	Кол-во, n	Цена единицы, руб.	Общая стоимость, руб.
1	2	3	4	5	6
1	Испаритель для процессора	шт.	10400	50	520000
2	Испаритель системы воздухоподготовки	шт.	2	2150000	4300000
3	Конденсатор	шт.	2	3235000	6470000
4	Трубопровод медный диам 54	м	400	328,76	131504,8
5	Резервный воздушный конденсатор	шт.	2	4165000	8330000
	Монтаж	%	15		2926725,72
	Перевозка	%	7		1382605,33
	Пусконаладочные работы	%	10		1975150,48
	Прочие расходы	%	5		987 575,24
	Итого				27 059 561,57

5.2 Материальные затраты при использовании холодильной установки

По статье «Электроэнергия» определяются расходы на электроэнергию на собственные нужды холодильной установки (привод компрессоров, насосов и т. д.).

Определим годовые затраты на электроэнергию, руб/год:

, (5.1)

где — годовой расход электроэнергии на собственные нужды котельной, принимается 8283870 кВт-ч/год; Ц_э — цена (тариф) одного киловатт-часа; принимается по прейскуранту 2,90руб./кВт-ч.

По статье «вода» определяется стоимость сырой воды, расходуемой на охлаждение хладагента, наполнение и подпитку теплопотребляющих систем, горячее водоснабжение.

Определим годовые затраты на использованную воду, руб/год:

, (5.2)

где — годовой расход сырой воды, т/год; Ц_в— цена за 1 т сырой воды, принимается по прейскуранту 15,89 руб/т.

5.3 Амортизация основных средств при использовании холодильной установки

По статье «амортизация» определяется размер амортизационных отчислений по проектируемой котельной. Исходным материалом для определения затрат по данной статье является размер капиталовложений в строительство холодильной установки и действующие нормы амортизации. Наиболее точным способом определения капитальных затрат является сметно-финансовый расчет. Однако трудность такого способа значительна даже при некоторых его упрощениях. Другим способом определения капиталовложений, который широко применяется при расчете амортизационных отчислений, является осреднение стоимости строительства на основе показателей удельных капиталовложений в сооружение холодильной установки.

Определим годовые затраты на амортизационные отчисления:

руб/год; (5.3)

где — средняя норма амортизации общестроительных работ и зданий, ориентировочно может быть принята равной 3 %; — норма амортизации оборудования с монтажом, принимается равной 7,5 %; - стоимость общестроительных работ и зданий, принимается 0 руб.; –стоимость с монтажом, принимается 27 059 561,57 руб.

В статью «текущий ремонт» включаются расходы на текущий ремонт основных фондов холодильной установки (оборудование, хозяйственный инвентарь и инструмент). Сюда также относится основная и дополнительная заработная плата с начислениями ремонтного персонала, стоимость ремонтных материалов и использованных запасных частей, стоимость услуг сторонних организаций и своих вспомогательных производств и пр. В проектных расчетах затраты на текущий ремонт холодильных установок в среднем принимаются в размере 20 % амортизационных отчислений, т. е, руб/год:

. (5.4)

По статье «заработная плата с начислениями» подсчитывается основная и дополнительная заработная плата с начислениями только эксплуатационного персонала, участвующего в эксплуатации холодильной установки в соответствии с нормами обслуживания. Заработная плата ремонтного персонала учитывается в амортизационных отчислениях (по капитальному ремонту) и в расходах по текущему ремонту, а заработная плата административно-управленческого персонала — в прочих суммарных расходах.

Годовая заработная плата, руб/год:

, (5.5)

где - средняя месячная тарифная ставка;

- средние тарифные коэффициенты по категориям работников;

- средние коэффициенты, учитывающие стимулирующие виды доплат;

- районный коэффициент = 1,15 (5).

Расходы годовых эксплуатационных издержек ориентировочно (руб/год) определяются по формуле, руб/год:

, (5.6)

где Ч=4 чел. - численность эксплуатационного персонала холодильной установки; = руб/год - годовая заработная одного работника.

Годовые отчисления на социальные нужды эксплуатационного персонала холодильной установки, руб/год:

руб/год, (5.7)

где - отчисления на социальные нужды.

Статья «прочие суммарные расходы» включает в себя затраты на охрану труда, технику безопасности, пожарную и сторожевую охрану, административно-управленческий персонал, приобретение спецодежды и другие неучтенные расходы. В проектных расчетах прочие суммарные расходы принимаются в среднем для холодильных установок в размере 15 % затрат на амортизацию, текущий ремонт и заработную плату (руб/год) и подсчитываются по формуле:

(5.8)

/год.

Годовые эксплуатационные расходы по холодильной установке определяются как сумма рассмотренных выше статей (руб/год):

; (5.9)

руб/год.

5.4 Себестоимость отпущенной горячей воды

Себестоимость отпущенной горячей воды определяется:

руб/т, (5.10)

Полученная выручка от продажи горячей воды:

руб./год (6.24)

Полученная прибыль от продажи горячей воды:

руб./год (5.11)

Окупаемость холодильной установки:

года, что (5.12)

составляет 4 месяца и 10 дней.

Таблица 7 - Технико-экономические показатели холодильной установки

Наименование показателей, единицы измерения	Значение
1.1 Капиталовложения в холодильную установку, руб.	27059561,57
1.2 Ежегодные эксплуатационные затраты:
Всего, руб.	139022487,17
В том числе:
- затраты на амортизацию, руб.	2029467,11
- затраты на текущий ремонт оборудования, руб.	405893,42
- фонд оплаты труда обслуживающего персонала, руб.	1490400
- отчисления на социальные нужды, руб.	509719,8
- прочие расходы, руб.	665321,59
1.3 Прибыль за счет продажи горячей воды, руб.	74904227,308
1.4 Срок окупаемости, лет	0,36

Заключение

В связи с быстрым наращиванием плотности вычислений, вычислительные машины стали гораздо шире использоваться во всех сферах человеческой деятельности, начиная от средств обмена информацией и заканчивая обработкой информации. Любой точный расчёт, будь то расчёт в проектных целях или научных, невозможен без средств вычислительной техники. Однако вместе с наращиванием вычислительной мощности, в связи с явлением токов утечки, стала увеличиваться плотность теплового потока, излучаемая элементами вычислителя в процессе их работы. Встала задача эффективного отвода выделяемого тепла путём рассеивания его в окружающее пространство и поддержания температуры элементов вычислительной техники в заданном диапазоне температур. Крупные вычислительные системы, являющие собой совместно множество работающих вычислительных машин, выделяют в сумме сравнительно большое количество тепла. В настоящей работе предложена система охлаждения вычислительной системы, передающая тепло холодной воде для получения горячей воды, которой будут обеспечиваться потребители горячей воды. Получены следующие результаты: 1)произведено обследование здания, предложена схема системы охлаждения с учётом особенностей холодопотребителя; 2) произведён расчёт теплообменника нового типа для охлаждения процессора с учётом геометрических размеров теплообменивающихся поверхностей; 3) произведён расчёт испарителя системы воздухоподготовки с учётом потребного расхода воздуха и заданной скорости воздуха на выходе из теплообменника, а также с учётом отвода конденсирующейся из воздуха влаги; 4) произведён расчёт конденсатора системы охлаждения с учётом потребного расхода горячей воды и требуемой температуры горячей воды по СНиП; 5)произведён гидравлический расчёт системы охлаждения, подобраны диаметры трубопроводов на участках

Список использованных источников

www.toporg , дата обращения: 16.05.2012
msu.su, дата обращения: 22.04.2012
www.parallel.ru, дата обращения: 04.2012
www.techmars.com, дата обращения: 04.2012
wikimedia.org, дата обращения: 22.04.2012
overclockers.ru, дата обращения: 22.04.2012
Цветков Ф.Ф. Задачник по тепломассообмену. Учебное пособие. - 2-е изд., исправ. и доп. - М.: Издательский дом МЭИ, 2008г.
manual.ru, дата обращения 10.05.2012
Кириченко Д.В. Гидравлический расчёт трубопроводов. 2003г
Белова Е.М. Системы кондиционирования воздуха с чиллерами и фенкойлами. 2003г. 400с.
СН 512-78 " Инструкция по проектированию зданий и помещений для электронно-вычислительных машин"
СП 5.13130.2009
СНиП 23-05-95 "Естественное и искусственное освещение"
СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 "Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещённому освещению"
ГОСТ 859-2001 "Медь.Марки"
ГОСТ 26645-85 "Отливки из металлов и сплавов"
Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. Учебник для вузов. – 7-е изд., стереот. – М.: Издательство МЭИ, 2001. – 472с.: ил.
Зотов Б.И. Безопасность жизнедеятельности на производстве: Учебник для студентов вузов, переработанное и дополненное. - М.: Колос, 2003.- 432 с. : ил..- (Учебники и учебные пособия для студентов высших уч. заведений)
Самсонов В.С. Экономика предприятий энергетического комплекса: Учеб.для вузов/ В.С. Самсонов, М.А. Вяткин – 2-е изд. – М.: «Высшая школа» - 2003 – 416с.
Экономика энергетики: учебное пособие для вузов/ Н.Д. Рогалев, А.Г. Зубкова, И.В. Мастерова и др.; под ред. Н.Д. Рогалева. – М.: Издательство МЭИ – 2005. 288с.

Приложение А

(обязательное)

Результаты гидравлического расчёта

Зависимость скорости течения хладагента от диаметра трубопровода и номера участка (по шкафу)

		Номер участка
		183	184	185	186	187	188	189	190
Диаметр трубопровода, мм	6	0,0533	0,1067	0,16	0,2134	0,2667	0,3201	0,3734	0,4268
	8	0,03	0,06	0,09	0,12	0,15	0,18	0,2101	0,2401
	10	0,0192	0,0384	0,0576	0,0768	0,096	0,1152	0,1344	0,1536
	12	0,0133	0,0267	0,04	0,0533	0,0667	0,08	0,0934	0,1067
	14	0,0098	0,0196	0,0294	0,0392	0,049	0,0588	0,0686	0,0784
	15	0,0085	0,0171	0,0256	0,0341	0,0427	0,0512	0,0597	0,0683
	16	0,0075	0,015	0,0225	0,03	0,0375	0,045	0,0525	0,06
	18	0,0059	0,0119	0,0178	0,0237	0,0296	0,0356	0,0415	0,0474
	22	0,004	0,0079	0,0119	0,0159	0,0198	0,0238	0,0278	0,0317
	25	0,0031	0,0061	0,0092	0,0123	0,0154	0,0184	0,0215	0,0246
	28	0,0024	0,0049	0,0073	0,0098	0,0122	0,0147	0,0171	0,0196
	35	0,0016	0,0031	0,0047	0,0063	0,0078	0,0094	0,011	0,0125
	40	0,0012	0,0024	0,0036	0,0048	0,006	0,0072	0,0084	0,0096
	42	0,0011	0,0022	0,0033	0,0044	0,0054	0,0065	0,0076	0,0087
	54	0,0007	0,0013	0,002	0,0026	0,0033	0,004	0,0046	0,0053
	64	0,0005	0,0009	0,0014	0,0019	0,0023	0,0028	0,0033	0,0038
	66,7	0,0004	0,0009	0,0013	0,0017	0,0022	0,0026	0,003	0,0035
	70	0,0004	0,0008	0,0012	0,0016	0,002	0,0024	0,0027	0,0031
	76,1	0,0003	0,0007	0,001	0,0013	0,0017	0,002	0,0023	0,0027
	80	0,0003	0,0006	0,0009	0,0012	0,0015	0,0018	0,0021	0,0024
	88,9	0,0002	0,0005	0,0007	0,001	0,0012	0,0015	0,0017	0,0019
	108	0,0002	0,0003	0,0005	0,0007	0,0008	0,001	0,0012	0,0013
	133	0,0001	0,0002	0,0003	0,0004	0,0005	0,0007	0,0008	0,0009
	159	8E-05	0,0002	0,0002	0,0003	0,0004	0,0005	0,0005	0,0006
	219	4E-05	8E-05	0,0001	0,0002	0,0002	0,0002	0,0003	0,0003
	267	3E-05	5E-05	8E-05	0,0001	0,0001	0,0002	0,0002	0,0002

Продолжение приложения А

		Номер участка
		191	192	193	194	195	196	197	198
Диаметр трубопровода, мм	6	0,4801	0,5335	0,5868	0,6402	0,6935	0,7469	0,8002	0,8535
	8	0,2701	0,3001	0,3301	0,3601	0,3901	0,4201	0,4501	0,4801
	10	0,1728	0,192	0,2113	0,2305	0,2497	0,2689	0,2881	0,3073
	12	0,12	0,1334	0,1467	0,16	0,1734	0,1867	0,2	0,2134
	14	0,0882	0,098	0,1078	0,1176	0,1274	0,1372	0,147	0,1568
	15	0,0768	0,0854	0,0939	0,1024	0,111	0,1195	0,128	0,1366
	16	0,0675	0,075	0,0825	0,09	0,0975	0,105	0,1125	0,12
	18	0,0533	0,0593	0,0652	0,0711	0,0771	0,083	0,0889	0,0948
	22	0,0357	0,0397	0,0436	0,0476	0,0516	0,0556	0,0595	0,0635
	25	0,0277	0,0307	0,0338	0,0369	0,0399	0,043	0,0461	0,0492
	28	0,022	0,0245	0,0269	0,0294	0,0318	0,0343	0,0367	0,0392
	35	0,0141	0,0157	0,0172	0,0188	0,0204	0,0219	0,0235	0,0251
	40	0,0108	0,012	0,0132	0,0144	0,0156	0,0168	0,018	0,0192
	42	0,0098	0,0109	0,012	0,0131	0,0142	0,0152	0,0163	0,0174
	54	0,0059	0,0066	0,0072	0,0079	0,0086	0,0092	0,0099	0,0105
	64	0,0042	0,0047	0,0052	0,0056	0,0061	0,0066	0,007	0,0075
	66,7	0,0039	0,0043	0,0047	0,0052	0,0056	0,006	0,0065	0,0069
	70	0,0035	0,0039	0,0043	0,0047	0,0051	0,0055	0,0059	0,0063
	76,1	0,003	0,0033	0,0036	0,004	0,0043	0,0046	0,005	0,0053
	80	0,0027	0,003	0,0033	0,0036	0,0039	0,0042	0,0045	0,0048
	88,9	0,0022	0,0024	0,0027	0,0029	0,0032	0,0034	0,0036	0,0039
	108	0,0015	0,0016	0,0018	0,002	0,0021	0,0023	0,0025	0,0026
	133	0,001	0,0011	0,0012	0,0013	0,0014	0,0015	0,0016	0,0017
	159	0,0007	0,0008	0,0008	0,0009	0,001	0,0011	0,0011	0,0012
	219	0,0004	0,0004	0,0004	0,0005	0,0005	0,0006	0,0006	0,0006
	267	0,0002	0,0003	0,0003	0,0003	0,0004	0,0004	0,0004	0,0004

Продолжение приложения А

		Номер участка
		199	200	201	201	202	203	204	205
Диаметр трубопровода, мм	6	0,9069	0,9602	1,0136	1,0669	1,1203	1,1736	1,227	1,2803
	8	0,5101	0,5401	0,5701	0,6001	0,6302	0,6602	0,6902	0,7202
	10	0,3265	0,3457	0,3649	0,3841	0,4033	0,4225	0,4417	0,4609
	12	0,2267	0,2401	0,2534	0,2667	0,2801	0,2934	0,3067	0,3201
	14	0,1666	0,1764	0,1862	0,196	0,2058	0,2156	0,2254	0,2352
	15	0,1451	0,1536	0,1622	0,1707	0,1792	0,1878	0,1963	0,2049
	16	0,1275	0,135	0,1425	0,15	0,1575	0,165	0,1725	0,18
	18	0,1008	0,1067	0,1126	0,1185	0,1245	0,1304	0,1363	0,1423
	22	0,0675	0,0714	0,0754	0,0794	0,0833	0,0873	0,0913	0,0952
	25	0,0522	0,0553	0,0584	0,0615	0,0645	0,0676	0,0707	0,0737
	28	0,0416	0,0441	0,0465	0,049	0,0514	0,0539	0,0563	0,0588
	35	0,0267	0,0282	0,0298	0,0314	0,0329	0,0345	0,0361	0,0376
	40	0,0204	0,0216	0,0228	0,024	0,0252	0,0264	0,0276	0,0288
	42	0,0185	0,0196	0,0207	0,0218	0,0229	0,024	0,025	0,0261
	54	0,0112	0,0119	0,0125	0,0132	0,0138	0,0145	0,0151	0,0158
	64	0,008	0,0084	0,0089	0,0094	0,0098	0,0103	0,0108	0,0113
	66,7	0,0073	0,0078	0,0082	0,0086	0,0091	0,0095	0,0099	0,0104
	70	0,0067	0,0071	0,0074	0,0078	0,0082	0,0086	0,009	0,0094
	76,1	0,0056	0,006	0,0063	0,0066	0,007	0,0073	0,0076	0,008
	80	0,0051	0,0054	0,0057	0,006	0,0063	0,0066	0,0069	0,0072
	88,9	0,0041	0,0044	0,0046	0,0049	0,0051	0,0053	0,0056	0,0058
	108	0,0028	0,003	0,0031	0,0033	0,0035	0,0036	0,0038	0,004
	133	0,0018	0,002	0,0021	0,0022	0,0023	0,0024	0,0025	0,0026
	159	0,0013	0,0014	0,0014	0,0015	0,0016	0,0017	0,0017	0,0018
	219	0,0007	0,0007	0,0008	0,0008	0,0008	0,0009	0,0009	0,001
	267	0,0005	0,0005	0,0005	0,0005	0,0006	0,0006	0,0006	0,0006

Продолжение приложения А

		Номер участка
		206	207	207
Диаметр трубопровода, мм	6	1,3337	1,387	1,4404
	8	0,7502	0,7802	0,8102
	10	0,4801	0,4993	0,5185
	12	0,3334	0,3468	0,3601
	14	0,245	0,2548	0,2646
	15	0,2134	0,2219	0,2305
	16	0,1875	0,195	0,2026
	18	0,1482	0,1541	0,16
	22	0,0992	0,1032	0,1071
	25	0,0768	0,0799	0,083
	28	0,0612	0,0637	0,0661
	35	0,0392	0,0408	0,0423
	40	0,03	0,0312	0,0324
	42	0,0272	0,0283	0,0294
	54	0,0165	0,0171	0,0178
	64	0,0117	0,0122	0,0127
	66,7	0,0108	0,0112	0,0117
	70	0,0098	0,0102	0,0106
	76,1	0,0083	0,0086	0,009
	80	0,0075	0,0078	0,0081
	88,9	0,0061	0,0063	0,0066
	108	0,0041	0,0043	0,0044
	133	0,0027	0,0028	0,0029
	159	0,0019	0,002	0,0021
	219	0,001	0,001	0,0011
	267	0,0007	0,0007	0,0007

Продолжение приложения А

Сводный график скорости хладагента

Продолжение приложения А

Сводный график потерь давления

Продолжение приложения А

Сводный график скорости хладагента на участке шкафов

Продолжение приложения А

Сводный график потерь давления на участке шкафов

Продолжение приложения А

Сводный график скорости хладагента на магистральном участке

Продолжение приложения А

Сводный график потерь давления на магистральном участке

Чертежи:

Скачать: variant-do-01.06.12.rar

Категория: Дипломные работы / Дипломные работы по компьютерам

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Привет студент

Наверх