Комкин А.И.Расчет систем механической вентиляции (825483), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Инфильтрация – это процесс проникновения наружного воздуха внутрь помещения через неплотности наружных ограждающих конструкций под воздействиемветрового напора и разности температур снаружи и внутри помещения. Этим явлением нельзя пренебрегать, особенно для окон идверей, расположенных с подветренной стороны.Массовый расход воздуха Gи, кг /ч, проникающего через щели,определяют по формулеnGи = ∑ (ai mi li ),(3.20)i =1где ai – коэффициент, значения которого в зависимости от характера щели представлены в табл. 3.13; mi – удельный расход воздуха, проникающего через один погонный метр длины щели,кг/(ч ⋅ м), его значения в зависимости от скорости ветра приведеныв табл.
3.14; li – длина щели, м; n – число щелей.53Таблица 3.13Значения коэффициента аХарактер притвораaФрамуги окон и дверей:с одинарными деревянными переплетамис двойными деревянными переплетамис одинарными металлическими переплетамис двойными металлическими переплетамиДвери и ворота1,00,50,650,332,0Таблица 3.14Удельное количество инфильтруемого воздуха m, кг/(ч ⋅ м)ХарактерпритвораДеревянные переплеты с ширинойщели 1,5 ммМеталлическиедвери:с уплотнениембез уплотненияСкорость ветра w, м/cДо 1234,337,038,66––2,55,0––459,74 13,543,36,7––6911–––5,310,07,214,59,518,4Расход теплоты Qи, Вт, на подогрев воздуха, поступающего впомещение за счет инфильтрации, определяется по формулеQи = 0, 28Gи cв (tп − tн )k ,(3.21)где cв – удельная теплоемкость воздуха, равная 1кДж/(кг ⋅ ºС); tп,tн – расчетные температуры, ºС, соответственно воздуха внутрипомещения и наружного воздуха; k – коэффициент учета влияниявстречного теплового потока в конструкциях, равный 0,7 для стыков панелей стен и для окон с тройными переплетами, 0,8 – дляокон с раздельными переплетами и 1,0 – для одинарных окон, оконсо спаренными переплетами и открытых проемов.Пример 3.2.
Определить количество теплоты, поступающей впомещение прокатного участка, оборудованного одноклетьевымпрокатным станом и электронагревательной печью. Мощность54электродвигателя прокатного стана Nдв = 150 кВт. Температуравоздуха в рабочем пространстве печи tвн = 1200 ºС. Размеры печи:высота 1500 мм, ширина 1800 мм, длина 2000 мм. Толщина стенкипечи 0,5 м. Печь установлена на четырех опорах, на высоте 400 ммот пола помещения, размеры ее загрузочного окна 500 × 500 мм,температура наружной поверхности tн = 80 ºС.
В течение одногочаса осуществляется прокатка шести металлических пластин массой 15 кг каждая. Размеры помещения составляют: длина 12 м,ширина 10 м, высота 6 м. Стена длиной 10 м, обращенная на югозапад, оборудована двумя окнами размерами 4 × 4 м, оснащеннымидвойными металлическими рамами, открывающимися раздельно.В помещении работает бригада из шести рабочих.Решение. Источниками поступления теплоты в помещение являются: система искусственного освещения, электронагревательная печь, электродвигатель прокатного стана, остывающие послепрокатки изделия, люди, а также солнечная радиация, проникающая через окна помещения.1.
Количество теплоты, поступающей от системы искусственного освещения Qосв. Расчет проводим по формуле (3.15).2Площадь помещения S = 12 ⋅ 10 = 120 м . Принимая по СНиП23-05–95 освещенность в помещении Е = 200 лк и полагая для лю2минесцентных ламп qосв = 0,09 Вт/(м ⋅ лк) при η = 0,6, получаемQосв = 200 ⋅ 120 ⋅ 0,09 ⋅ 0,6 = 1296 Вт.2. Количество теплоты, поступающей от электродвигателяпрокатного стана Qэд. Принимая в формуле (3.13) kисп = 0,8;kзагр = 0,2 (время работы стана в течение часа при прокатке шестиизделий составляет 12 мин); kодн = 1,0; η = 0,92; kт = 0,3, будемиметьQэд = 150000 ⋅ 0,8 ⋅ 0,2 ⋅ 1,0 ⋅ (1 – 0,92 + 0,3 ⋅ 0,92) = 8544 кВт.3. Количество теплоты, поступающей от печи Qп.3.1. Количество теплоты, поступающей от наружной поверхности кладки печи.
Определяем площади наружных поверхностейпечи: площадь боковой поверхности Sбок = 1,5 ⋅ 2 ⋅ 2 + 1,5 ⋅ 1,8 ⋅ 2 –552– 0,7 ⋅ 0,7 = 10,91 м ; площадь верхней поверхности Sв = 2 ⋅ 1,8 =22= 3,6 м ; площадь нижней поверхности печи Sн = 2 ⋅ 1,8 = 3,6 м .Согласно данным табл. 3.3, при температуре наружной поверхности кладки печи tн = 80 ºС плотность теплового потока от боковых2и задней стен печи равна 807 Вт/м , от верхней поверхности печи22– 829 Вт/м , от нижней – 786 Вт/м . Таким образом, суммарныетеплопоступления от наружной поверхности печи составляютQпов = 10,91 ⋅ 807 + 3,6 ⋅ 829 + 3,6 ⋅ 786 = 14618 Вт.3.2.
Теплопоступления от наружной поверхности заслонки. Расчетная площадь тепловыделения Fр = (0,5 + 0,2) · (0,5 + 0,2) =2= 0,49 м . Для значения температуры внутри печи tвн = 1200 ºC согласно табл. 3.4 находим плотность теплового потока через заслон2ку q =1940 Вт/м . Тогда на основании формулы (3.10) получимQзас = 1940 ⋅ 0,49 = 951 Вт.3.3. Теплопоступления через открытое окно печи.
Расчетыпроводим по формуле (3.8), определив входящие в нее параметры:L = 2 · 0,5 · 0,5 · 0,5/(0,5 · 0,5 + 0,5 · 0,5 + 0,5 · 0,5) = 0,33 м;φ = 0,33/(0,33 + 0,5) = 0,398;Ф = 0,5(1 + 0,398) = 0,699.При этом следует учесть, что заслонка открывается только навремя загрузки и выгрузки пластины из печи, которое для однойпластины в общем случае составляет 1,5 мин. Поэтому вычисляемсредние часовые теплопоступления от открытого окна:4Qок = 5,67(1 473/100) ⋅ 0,699 ⋅ 0,25 ⋅ 6 ⋅ 1,5 /60 = 6 997 Вт.В результате находим общие теплопоступления от печи:Qп = Qпов + Qзас + Qок = 14 618 + 951 + 6 997 = 22 556 Вт.4.
Количество теплоты, поступающей от остывающих пластин. Пластины извлекаются из печи с интервалом в 10 мин, пошесть штук в течение каждого часа. Полное остывание каждойпластины происходит к концу третьего часа после ее извлеченияиз печи (см. табл. 3.6).
Поэтому, начиная с третьего часа работы,56одновременно будут остывать 12 пластин, находящихся на различных стадиях остывания. Интегральное значение коэффициентаВ для всех 12 пластин определяется формулойВ = (0,75 ⋅ 6 + 0,15 ⋅ 6 + 0,1 ⋅ 3,5) = 5,75.Подставляя это значение В в формулу (3.12) и принимая для сталис = 0,6 кДж/(кг ⋅ ºC), определим интенсивность теплопоступленийот остывающих пластин:Qост = 15 ⋅ 0,6 ⋅ 5,75 ⋅ (1200 – 20)/3,6 = 16 963 Вт.5. Теплопоступления от людей.
Принимая в формуле (3.16)значения коэффициентов βи = 1,15 (тяжелая работа) и βод = 0,65,скорость движения воздуха в помещении w = 0,3 м/c и температуру воздуха tв = 20 ºC, получаемQя = 6 ⋅ 1,15 ⋅ 0,65 ⋅ (2,16 + 8,87 0,3 ) (35 – 20) = 472 Вт.6. Теплопоступления от солнечной радиации. Полагаем, что2окна помещения площадью 32 м не оборудованы солнцезащитными конструкциями. Поэтому формуле 3.19 коэффициенты kп == 1,0 и kр = 1,0; kт = 0,6 (см. табл.
3.11, двойное остекление с раздельными переплетами); kо = 0,8 (двойное остекление с толщиной22стекол 4…6 мм (см. табл. 3.11); qп = 479 Вт/м и qр = 108 Вт/м дляинтервала времени 15…16 ч (юго-запад, см. табл. 3.10). Тогда получим:Qпр = (1,0 · 479 + 1,0 · 108) · 0,6 · 0,8 · 32 = 9 016 Вт.Таким образом, суммарные теплопоступления в помещение участка прокатки составляютQпост = 1296 + 8544 + 22556 + 16963 + 472 + 9016 == 58847 Вт =58,8 кВт.3.4. Ориентировочная оценка избытков теплоты в помещенииСогласно упрощенной методике, избытки теплоты в помещении ΔQ определяются тремя слагаемыми:ΔQ = Q1 + Q2 + Q3,(3.22)57где Q1 – теплота, обусловленная работой оборудования и приборов, в том числе осветительных; Q2 – тепловыделения от находящихся в помещении людей; Q3 – поступление теплоты в помещение за счет разности температур воздуха внутри помещения и наружного воздуха.Составляющая Q1 может быть определена по формулам (3.10),(3.11), а составляющая Q2 – по формуле (3.13).
Например, дляофисных помещений можно в первом приближении считать, чтоколичество теплоты, выделяемой офисным оборудованием, составляет 1/3 его электрической мощности, а тепловыделения персонала составляют 100 Вт на человека.Составляющая Q3 определяется формулойQ3 = Vqуд,(3.23)где V – объем помещения; qуд – удельная тепловая нагрузка, qуд =3= 35 ± 5 Вт/м . При этом нижнее значение тепловой нагрузки qуд =3= 30 Вт/м соответствует помещениям с окнами, обращенными на3северную сторону, а верхнее значение qуд = 40 Вт/м – помещениям с окнами, обращенными на южную сторону.Окончательно избытки теплоты в помещении записывают ввидеΔQ = kз(Q1 + Q2 + Q3),(3.24)где kз – коэффициент запаса, отражающий наличие в помещениинеучтенных источников теплоты, kз = 1,2.584.
РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ВРЕДНЫХ ВЫДЕЛЕНИЙПАРОВ И ГАЗОВ4.1. Общие положенияВажной частью расчета и проектирования систем механической вентиляции, служащих для удаления выделяющихся в помещении вредных веществ, является определение количества вредных выделений. На основании этого определяется основной параметр, который должна обеспечивать система вентиляции, –требуемый воздухообмен в помещении.Определение количества вредных выделений осуществляетсяпо известным формулам, графикам и таблицам, приводимым всправочной литературе.
Зачастую эти данные основываются наэкспериментальных результатах.Источниками вредных выделений могут быть люди (в первуюочередь выделяемый ими углекислый газ), а также разнообразныепроизводственные процессы.Избыточная влага, вредные пары и газы попадают в помещениячерез неплотности коммуникаций, оборудования и аппаратуры,при распыле жидких и твердых веществ, в результате испарениялетучих компонентов с открытых поверхностей сосудов и резервуаров, при сушке материалов, нанесении защитных покрытий,склеивании, пайке и т. п.4.2.
Вредные выделения через неплотности оборудованияи с открытых поверхностейВыделение паров и газов через неплотности оборудования.Количество паров и газов G, кг/ч, просачивающихся в помещениечерез неплотности оборудования и коммуникаций, находящихсяпод давлением, определяют по эмпирической формулеG = kCV M T ,(4.1)где k – коэффициент запаса, учитывающий степень износа оборудования и ухудшение в связи с этим его герметичности(k = 1…2); С – коэффициент зависящий от давления паров или га59зов в аппаратуре, С = 0,12…0,35; V – внутренний объем оборудо3вания и коммуникаций, находящихся под давлением, м ; М –молярная масса вещества, кг/кмоль; T – температура паров илигазов, К.В условиях нормальной герметизации оборудования можнопринять k = 1,5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
