Комкин А.И.Расчет систем механической вентиляции (А.И. Комкин, В.С. Спиридонов Расчет систем механической вентиляции), страница 7

На основе этого максимума определяют производительность и технические параметры систем вентиляции иликондиционирования помещения. Вторая задача заключается в определении наименьших избытков или наибольших недостатковтеплоты для холодного периода года, служащих для расчета воздухообмена в этот период, а также для расчета нагрузок на воздухонагреватели и тепловые сети.В большинстве случаев при расчетах теплового баланса исходят из того, что в помещении соблюдается условие теплового равновесия.

На основании этого полагают, что разность поступленийQпост и потерь Qпот теплоты в помещении, определяющая теплоизбытки ΔQ не изменяется во времени. При этом уравнение теплового баланса записывают в видеΔQ = Qпост – Qпот.(3.1)Обычно достаточно составить уравнение теплового баланса появной теплоте. Но в помещениях с активным влагообразованиемсоставляют также уравнение баланса по полной теплоте, в котором учитывают скрытую теплоту, поступающую в помещениевместе с водяными парами.3.2. Источники теплоты в помещенииНагретые поверхности.

Теплопоступления от нагретой поверхности, Вт, определяют по формулеQпов = α пов (tпов − tв ) Fпов ,40(3.2)где tпов и tв – соответственно температура нагретой поверхности и2воздуха в помещении, ºС; Fпов – площадь этой поверхности, м ;αпов – коэффициент теплоотдачи поверхности воздуху помеще2ния, Вт/(м ⋅ ºС).Коэффициент теплоотдачи для нагретой поверхности технологического оборудования αпов состоит из лучистой αл и конвективной αк составляющих и может быть представлен в видеα пов = α л + α к = Cи b + A 3 tпов − tв ,(3.3)где Cи – коэффициент излучения нагретой поверхности (для окисленных стальных поверхностей Cи = 4,7); b – температурный коэффициент; A – коэффициент, связанный с конвективным теплообменом.

Коэффициенты b и A зависят от температуры нагретойповерхности tпов (табл. 3.1).Таблица 3.1Значения коэффициентов b и Atпов, оСbAtпов, оСbA20801802801,011,362,33,31,671,61,531,473804805809804,876,929,4325,51,411,361,331,19Значения коэффициента A приведены для вертикальной нагретой поверхности. Для горизонтальной поверхности эти значениядолжны быть увеличены на 30 %.Для открытой поверхности нагретой воды коэффициент тепло2отдачи, Вт/(м ⋅ ºС)αпов = 1,16(4,9 + 3,5w),(3.4)где w – скорость движения (подвижность) воздуха над поверхностью воды, м/с.Пример 3.1.

Определить теплопоступления с открытой поверхности воды, если температура поверхности воды tпов = 45 ºС,температура воздуха в помещении t = 20 ºС, подвижность воздуха2w = 0,3 м/c, а суммарная площадь испарения F = 4 м .41Решение. При подвижности воздуха w = 0,3 м/c согласно (3.4)находим2αпов = 1,16(4,9+3,5·0,3)= 6,9 Вт/(м ⋅ ºС).Тогда в соответствии с формулой (3.2) при температуре воздухаtв = 20 ºС искомые теплопоступления от поверхности воды с темпе2ратурой tпов = 45 ºС и площадью 4 м равныQпов = 6,9(45 − 20) ⋅ 4 = 690 Вт.Промышленные печи.Теплопоступления от стенок печи. Поступление теплоты в помещение от стенок печи определяют по формулеQст = Kст (tвн − tв ) Fст .(3.5)Здесь tвн и tв – соответственно значения температуры внутреннейповерхности печи и воздуха в помещении, ºС; температуру tвн принимают на 5 ºС ниже температуры в самой печи, определяемой2технологическими условиями; Fст – площадь стенок печи, м ;Kст – коэффициент теплопередачи от внутренней поверхности пе2чи в помещение, Вт/(м ⋅ ºС),K ст = 1 ( Rт + Rст ),(3.6)где Rт – термическое сопротивление теплоотдачи, Rт = 1/αпов; Rст –термическое сопротивление стенки.

Термическое сопротивлениемногослойной (n-слойной) стенкиnRст = ∑ δi / λi(3.7)i =1( δi – толщина i-го слоя стенки с коэффициентом теплопроводности материала λ i ). Значения коэффициента теплопроводностинаиболее распространенных огнеупорных материалов приведены в–4табл. 3.2, в которой использовано обозначение В = 10 ⋅ tм, где tм –температура материала, ºС.42Таблица 3.2Характеристики некоторых огнеупорных материаловМатериалыКирпичи:динасовые обычныешамотныедиатомитовыеМинеральная ватаКоэффициентПлотность,теплопроводности3ρ, кг/мλ , Вт /(м2 ⋅ оС)195019006001801,01 + 6,8В0,87 + 6,4В0,16 + 1,5В0,05…0,06Теплостойкостьtmax, оС17001350900600Особенность использования для расчета формулы (3.6) состоитв том, что входящий туда коэффициент теплоотдачи αпов зависит,как отмечалось выше, от температуры внешней поверхностистенки, которая в данном случае пока неизвестна.

Такая задачарешается методом последовательных приближений. Задаются начальным значением коэффициента теплоотдачи от наружной по2верхности печи αпов, как правило, в диапазоне 10…20 Вт/(м ⋅ ºС), иопределяют для выбранного значения αпов температуру внешнейповерхности стенки tпов, используя при этом формулы (3.5) и (3.2).Далее, в соответствии с (3.3), корректируют значение αпов, а затемс помощью формул (3.5) и (3.6) определяют искомые теплопоступления от стенок печи. Обычно одной корректировки бывает достаточно.2Количество теплоты, поступающей в помещения с 1 м боковых поверхностей печей при известных значениях температурыгазов внутри печи tвн и термического сопротивления ее стенок Rст,можно определить и графоаналитическим методом (рис.

3.1).При известном значении температуры наружной поверхностистенки печи tн ее тепловыделение может быть найдено с помощьютабл. 3.3.43Рис. 3.1. График для определения температуры наружной поверхности tни плотности теплового потока qст через стену нагревательной печиТаблица 3.3Теплопоступления от стенок печи в зависимости от расположенияи температуры поверхности излучения2Температураповерхностипечи, ºС406080100120140Плотность теплового потока q, Вт/мПоверхностьрасположенавертикальноПоверхностьобращенавверхПоверхностьобращенавниз212487807117015752025217499826119816102072207476786114215381980Теплопоступления через открытые окна печей.

Поступлениетеплоты через открытое окно печи определяют по формулеQок = С0 (Tвн 100)4 ΦF .44(3.8)24Здесь С0 = 5,67 Вт/(м ⋅ К ) – коэффициент излучения абсолютночерного тела; Твн – температура внутри печи, К; F – площадь окна2печи, м ;Φ = 0,5(1 + ϕ ),где Φ – коэффициент диафрагмирования, φ = L/(L + s) – угловойкоэффициент с излучающей плоскости на воспринимающую; L –линейный размер, который для прямоугольного окна с размерамиa и b и толщиной стенки печи s равенL = 2abs (ab + bs + as ).(3.9)Теплопоступления через окно печи, закрытое металлическойзаслонкой. Для уменьшения теплоты, поступающей через окна печей, их прикрывают металлическими заслонками, футерованнымиизнутри теплоизоляционным кирпичом толщиной 113 или 230 мм.Теплопоступления через такие заслонки определяют по формулеQзас = qFp ,(3.10)где Fр = (a + 0,2)(b + 0,2) – расчетная площадь тепловыделений2прямоугольного окна с размерами a и b, м ; q – плотность теплового потока через заслонку, Вт/м2 (табл.

3.4).Таблица 3.4Теплопоступления через окно печи, закрытое заслонкой2Толщина футеровкизаслонки, мм113230Плотность теплового потока q, Вт/м ,при температуре внутри печи, ºС4006008001000120065040010906501650970–1400–1940Продукты сгорания. Количество теплоты, кДж/ч, поступающей в помещение с продуктами сгорания различных веществ черезнеплотности или открытые проемы печи, определяют по формулеQсг = Gг Qу ηт ,(3.11)где Gг – количество поступающих в помещение газов, кг/ч, ориентировочно составляющее 5…7 % общего количества продуктов45сгорания; Qу – удельная теплота сгорания, кДж/кг; ηт – коэффициент, учитывающий неполноту сгорания топлива, ηт = 0,9…0,97.Удельную теплоту сжигания некоторых горючих веществ можноопределить по табл.

3.5.Таблица 3.5Количество теплоты и влаги, выделяющихсяпри сгорании 1 кг горючих веществГорючее веществоАцетиленБензинВодородМетанТеплота, кДжВлага, кг47 76642 738120 25349 4000,71,49,02,3Остывающие изделия. При остывании нагретых изделий иматериалов количество теплоты, кДж/ч, за счет убывания разноститемператур выделяется неравномерно и определяется формулойQост = mcB (tн − tв ),(3.12)где m – масса остывающего изделия, кг; с – удельная теплоемкостьматериала, кДж/(кг ⋅ ºС); tн – начальная температура материала, ºС;tв – температура воздуха, ºС; В – коэффициент, определяющий изменение интенсивности тепловыделения изделием за некоторыйпромежуток времени с начала остывания, 1/ч.