Тепловой баланс помещения

Ім'я файлу: КУЗНЕЧНЫЙ записка 1 семестр.doc
Розширення: doc
Розмір: 364кб.
Дата: 30.08.2022
скачати

Содержание

1.	Введение	4
2.	Тепловой баланс помещения	5
	2.1. Расчетные параметры воздуха	5
	2.2. Расчет теплопоступлений	6
	2.2.1. От людей	6
	2.2.2. Тепловыделения от остывающего металла	6
	2.2.3. Тепловыделения от источников освещения	6
	2.2.4. Тепловыделения от нагревательных печей	7
	2.2.5. Тепловыделения от кузнечных горнов	7
	2.2.6. Тепловыделения от электродвигателей работающих станков и оборудования	7
	2.2.7. Тепловыделения от отдельностоящего электродвигателя мостового крана	8
	2.2.8. Теплопоступления от солнечной радиации через остекление	8
	2.2.9. Расчетные теплопоступления от солнечной радиации с учетом аккумуляции тепла ограждения	9
	2.2.10. Теплопоступления от солнечной радиации через покрытие	9
	2.3. Расчет теплопопотерь	12
	2.3.1. Потери теплоты через ограждающие конструкции	12
	2.3.2. Потери теплоты на нагрев инфильтрационного воздуха	13
	2.3.3. Потери теплоты на нагрев автотранспорта	13
	2.3.4. Потери теплоты на нагрев холодного воздуха, поступающего через открытые ворота	13
3.	РАСЧЕТ ВОЗДУШНОГО БАЛАНСА ПОМЕЩЕНИЯ	16
	3.1. Характеристика технологического процесса	16
	3.2. Местная приточная вентиляция	17
	3.2.1. Расчет воздушной завесы	17
	3.2.2. Вентиляция кабины крановщика	19
	3.2.3. Воздушное душирование	19
	3.3. Местная вытяжная вентиляция	21
	3.3.1. Зонт, установленный над кузнечным горном	21
	3.3.2. Зонт-козырек над загрузочным отверстием печи	21
	3.4. Расчет общеобменной вентиляции	23
	3.5. Расчет аэрации	25
4.	Аэродинамический расчет приточной установки П1	26
5.	Аэродинамический расчет вытяжной установки	29
6.	Подбор оборудования	31
	6.1 Подбор вентилятора	31
	6.2 Подбор фильтра	31
7.	Литература	33

1. Введение
Вентиляционные установки — устройства, обеспечивающие в помещении такое состояние воздушной среды, при котором человек чувствует себя нормально и микроклимат помещений не оказывает неблагоприятного действия на его здоровье.

Назначение вентиляции — обеспечить санитарно-гигиенические условия для пребывания в помещении человека — температуру, относительную влажность, скорость движения воздуха (подвижность) и чистоту воздуха, для чего вентиляционные устройства должны ассимилировать или удалять избыточную теплоту, влагу, а также газы, пары, пыль с соблюдением при этом определенной подвижности воздуха в помещении.

Социальная направленность вентиляции — улучшение условий и повышение производительности труда, снижение заболеваемости, травматизма и текучести кадров благодаря уменьшению или ликвидации вредных факторов производства.

Для некоторых производственных помещений (например, предприятий текстильной, радиотехнической, пищевой промышленности и др.) вентиляционными устройствами должны поддерживаться параметры температуры, относительной влажности, подвижности и чистоты воздуха на определенном уровне, вытекаемом из особенностей технологического процесса; таким образом, одновременно с санитарно-гигиеническими должны обеспечиваться и технологические требования, предъявляемые к вентиляции.

Устройства вентиляции должны удовлетворять следующим требованиям:

а) площадь для размещения вентиляционного оборудования и каналов должна быть минимальной; размещение вентиляционных каналов, устройств для раздачи и забора воздуха должно сочетаться с архитектурным обликом помещений и не ухудшать интерьеров;

б) в промышленных зданиях вентиляционные устройства не должны мешать производственному процессу (например, размещение вентиляционных каналов в цехах, где работают передвижные подъемные краны, и т. д.);

в) должна быть обеспечена хорошая вибро- и звукоизоляция вентиляционного оборудования от строительных конструкций;

г) в высшей степени важна эксплуатационная характеристика систем вентиляции, которая, как правило, должна учитываться при проектировании,— возможность надежной наладки и регулирования работы отдельных элементов устройств систем вентиляции с целью обеспечения или требуемого изменения расходов воздуха приточных и вытяжных отверстиях (приточных насадок, местных отсосов); регулирование работы калориферов, вентиляторов и других устройств; удобство обслуживания и ремонта и др.;

д) минимальная стоимость оборудования и строительно-монтажных работ, максимально возможная экономия электроэнергии и топлива при эксплуатации вентиляционных установок, возможности легкого и надежного регулирования или переключения с одного режима работ на другой при изменении выделения расчетных вредностей.

2. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ПОМЕЩЕНИЯ
2.1. Расчетные параметры воздуха
Параметры наружного воздуха принимаются согласно рекомендациям в соответствии с географическим районом расположения объекта. Различают два варианта наружного климата при проектировании вентиляции — параметры А и Б, выбор которых обусловливается следующими положениями.

Для холодного периода года: параметры А принимают при общеобменной вентиляции (с естественным и механическим побуждением), предназначенной для удаления избытков теплоты, влаги, в том числе вентиляции с испарительным (адиабатическим) охлаждением воздуха;

параметры Б — при общеобменной вентиляции, предназначенной для удаления вредных веществ любого класса опасности, компенсации воздуха, удаляемого местными отсосами и технологическим оборудованием, при вентиляции с испарительным (адиабатическим) охлаждением воздуха, воздушного душирования, воздушных завес, воздушного отопления (совмещенного с приточной вентиляцией), кондиционирования воздуха.

Для теплого периода года: параметры А принимают при любых вентиляционных системах, в том числе для вентиляции с адиабатическим охлаждением воздуха; параметры Б — для систем кондиционирования воздуха.

Холодный период: Теплый период:

Категория тяжести работы в цехе (стр. 29 1) – категория ІІІ.

Явные избытки теплоты – значительные,

Параметры внутреннего воздуха разделяют на оптимальные и допустимые.

Оптимальные — сочетания параметров микроклимата (температура, относительная влажность, скорость движения воздуха), которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального функционального и теплового состояния организма без напряжения реакций терморегуляции, создают ощущение теплового комфорта.

На стр. 29, т.1.6 и стр. 30, т.1.8 1:

Холодный период: Теплый период:

2.2. Расчет теплопоступлений
2.2.1. От людей

Теплопоступления от людейзависят от характера выполняемой работы, температуры и подвижности окружающего воздуха. В практических расчетах, как правило, учитывают только явную теплоту

(стр. 33, т.2.1 1), поскольку скрытая теплота, увеличивая энтальпию воздуха, значительного влияния на его температуру не оказывает.

Теплопоступления от людей определяют по формуле:

, Вт

где n – количество оборудования в цехе:

шт.

Теплый период:

Вт;

Холодный период:

Вт.
2.2.2. Тепловыделения от остывающего металла

Тепловыделения от остывающего металла при фазовом превращении металла из жидкого в твердое состояние определяются по формуле:

, Вт

где С_м – удельная теплоемкость стали:

,

, ^оС.

G_м – масса остывающего металла: G_м = 50 кг/ч;

t_п – температура в печи: t_п = 1300^оС;

t_р.з. – температура в рабочей зоне, ^оС.

Теплый период:

Холодный период:

2.2.3. Тепловыделения от источников освещения

Тепловыделения от источников освещениянаходим по формуле:

, Вт

где Е – освещенность рабочих поверхностей: Е = 150 лк для кузнечных цехов;

F– площадь пола помещения:

м²;

q_осв – удельные тепловыделения от люминисцентных ламп ( стр. 35, табл. 2.5 [1]): при h = 6 м q_осв = 0,056 Вт/(м²  лк);

_осв – доля теплоты, поступающей в помещение: _осв = 0,7 от люминисцентных ламп.

Тогда:

Вт.
2.2.4. Тепловыделения от нагревательных печей

Тепловыделения от нагревательных печей можно определить по следующей формуле:

, Вт

где G_т – расход топлива (мазут): G_т = 10 м³/ч;

– теплота сгорания:

= 38,97  10⁶ Дж/кг;

 = 30% = 0,3.

Вт.
2.2.5. Тепловыделения от кузнечных горнов

Тепловыделения от кузнечных горнов можно определить по следующей формуле:

, Вт

где G_т – расход топлива (мазут): G_т = 10 м³/ч;

– теплота сгорания топлива:

= 28,6  10⁶ Дж/кг;

 = 46% = 0,46.

Вт.
2.2.6. Тепловыделения от электродвигателей работающих станков и оборудования

Тепловыделения от электродвигателей работающих станков и оборудования находим по формуле:

, Вт

где N – номинальная установочная мощность электродвигателя, кВт;

k_п – коэффициент полноты загрузки электродвигателя: k_п = 1 при загрузке от 1 до 0,5;

 – КПД электродвигателя (табл. 2.11, стр. 43 1);

k_т – коэффициент перехода теплоты в помещение: k_т = 1 при работе металлорежущих станков без охлаждающей эмульсии.

В машиностроительной и металлообрабатывающей промышленности: k_с = =0,2 металлорежущие станки крупносерийного производства; k_с = 0,4 – кузнечные машины (пневматический молот).

1) отрезной станок:

, Вт;

2) кран:

, Вт;

3) молот пневматический:

, Вт;

4) комб. ножницы:

, Вт;

5) вальцы:

, Вт.
2.2.7. Тепловыделения от отдельностоящего электродвигателя мостового крана

Тепловыделения от отдельностоящего электродвигателя мостового крана находим по формуле:

, Вт

где N – номинальная установочная мощность электродвигателя, кВт;

k_п – коэффициент полноты загрузки электродвигателя: k_п = 1 при загрузке от 1 до 0,5;

 – КПД электродвигателя (табл. 2.11, стр. 43 1);

k_т – коэффициент перехода теплоты в помещение: k_т = 1 при работе металлорежущих станков без охлаждающей эмульсии.

В машиностроительной и металлообрабатывающей промышленности: k_с = =0,2 металлорежущие станки крупносерийного производства.

, Вт.
2.2.8. Теплопоступления от солнечной радиации через остекление

Теплопоступления от солнечной радиации через остекление можно определить по следующей формуле:

, Вт

где q_п , q_р – наибольшие значения теплового потока прямой и рассеянной солнечной радиации, Вт/м², определяемые по табл. 2.15, стр. 48-50 1;

k₁– коэффициент, учитывающий затенение остекления световых проемов переплетами и загрязнение атмосферы (табл. 2.16, стр. 52 1);

k₂ – коэффициент, учитывающий загрязнение стекла (табл. 2.17 стр. 52 1): k₂ = 0,95;

k_оп = 1

Результаты расчетов сводим в таблицу № 1.

Таблица № 1

Результаты расчетов теплопоступлений от солнечной радиации

через остекление

Часы суток	Тепловой поток , Вт
Часы суток	С	Ю	З	В	всего
1	2	3	4	5	6
8…9	1489,6	1468,32	1234,24	5636,16	9828,32
9…10	1361,92	2480,64	1234,24	4304,64	9381,44
10…11	1276,8	3264,96	1276,8	2498,88	8317,44
11…12	1255,52	3693,6	1383,2	994,08	7326,4
1	2	3	4	5	6
12…13	1255,52	3693,6	994,08	1383,2	7326,4
13…14	1276,8	3264,96	2498,88	1276,8	8317,44
14…15	1361,92	2480,64	4304,64	1234,24	9381,44
15…16	1489,6	1468,32	5636,16	1234,24	9828,32

max = 9828,32 Вт
Учет аккумуляции тепла ограждения

Продолжительность облучения прямой солнечной радиацией от восхода солнца до расчетного часа для каждой из сторон:

С – 0 часов;

Ю – 8 часов;

З – 4 часа;

В – 4 часа.
2.2.9. Расчетные теплопоступления от солнечной радиации с учетом аккумуляции тепла ограждения

Расчетные теплопоступления в помещение с учетом аккумуляции теплоты внутренними ограждающими конструкциями, находят таким образом:

без наружных средств солнцезащиты световых проемов

, Вт

где F_ю , F_з ,F_в - площади отдельных внутренних стен помещения, м²;

F_пл, F_пт – соответственно площади пола и потолка, м²;

m_ю , m_з , m_в , m_пд , m_пт – коэффициенты, учитывающие аккумуляцию теплоты соответственно внутренними стенами, полом и потолком, принимаемые для каждой внутренней ограждающей конструкции помещения по табл. 2.19, стр. 541:

m_ю = 0,55  1,2 = 0,66 ч;

m_з = 0,45  1,2 = 0,54 ч;

m_в = 0,45 ч;

m_пд = 0,45 ч;

m_пт = 0,54 ч.

F_ю = 48 м² ;

F_з = F_в = 24 м²;

F_пл= F_пт = 1152 м² .

Тогда:

2.2.10. Теплопоступления от солнечной радиации через покрытие

Состав покрытия:

Сборные железобетонные крупнопанельные плиты: ₁ = 0,05 м; ₁ = 1,6

Вт/(м  К); S₁ = 15,5 Вт/(м²  К).

2) Утеплитель – пенобетон: объемная масса ₂ = 400 кг/м³; ₂ = 0,175 м; ₂ = 0,14 Вт/(м  К); S₂= 1,83 Вт/(м²  К);

3) Асфальтовая стяжка: ₃ = 0,015 м; ₃ = 0,75 Вт/(м  К); S₃ = 12,76 Вт/(м²  К).

4) Водоизоляционный рубероидный ковер: ₄ = 0,01 м; ₄ = 0,3 Вт/(м  К); S₄ = 3,31 Вт/(м²  К).

Рис. 1. Состав покрытия
1. Сопротивление теплопередаче покрытия:

.

2. Определяем затухание амплитуды колебания температуры наружного воздуха в покрытии , для чего предварительно находим коэффициенты теплоусвоения  наружных поверхностей каждого слоя.

Первый слой – железобетонная плита:

т.е. D  1, поэтому пользуясь формулой ₁ находим:

.

Второй слой — железобетон:

т.е. D  1, поэтому ₂ = 1,83 Вт/(м²  К).

Третий слой – асфальтовая стяжка:

.

Четвертый слой – рубероидный ковер:

.

Характеристика тепловой инерции покрытия:

. По таблице 2.24, стр. 60 1 для

D = 3,13 находим

. При скорости ветра v = 2,8 м/с _н = 8,7 + 2,6  2,8 = =15,98 Вт/(м²  К).

Подставляя полученные значения в формулу

,

находим

,

что удовлетворяет нормируемым требованиям, поскольку 32  25 (по табл. 2.25, стр. 601).

По табл. 2.22 1 находим = 0,5  22,5 = 11,15°С.
Вычисляем амплитуду колебаний температур наружного воздуха с учетом солнечной радиации:

,

где 866 и 328 приняты по табл. 2.23 1 для г. Винницы.

5. Определяем амплитуду колебаний температуры внутренней поверхности покрытия:

.

6. Подсчитываем амплитуду колебаний теплового потока:

Вт.

7. Условную среднесуточную температуру наружного воздуха находим по зависимости:

.

8. Среднесуточное теплопоступление от солнечной радиации:

Вт,

здесь

.

9. Теплопоступление от солнечной радиации в цех через покрытие:

Вт,

где  = 1 (по табл. 2.20 1), поскольку расчетный час не задан.

2.3. Расчет теплопопотерь
2.3.1. Потери теплоты через ограждающие конструкции

Потери теплоты через ограждающие конструкции находим по формуле:

, Вт,

где R – сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, которое определяется по формуле:

, м²  К/Вт;

t_в – расчетная температура внутреннего воздуха. Для «горячих цехов» (кузнечные, термические, литейные) при выборе t_в следует учитывать распределение температур воздуха по высоте: для ограждений высотой до 4м и для пола за расчетную температуру принимается t_в = t_р.з. = 17^оС;

– расчетная температура холодного периода года (параметры климата «Б»):

= –21^оС;

n – коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху: для стен n = 1, для потолка n = = 0,9, для пола n = 0,60;

R – сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м²  К/Вт;

t_н – температура наружного воздуха, °С, принимаемая с учетом тепловой инерции, при D  4 до 7

= 0,5( –29 – 21) = –25°С;

– средняя температура наиболее холодных суток:

= –29^оС;

– нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, °С:

= 12°С;

_в– коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности ограждающей конструкции, (м²  К)/Вт: _в = 8,7 (м²  К)/Вт.

Определение теплопотерь:

– стены:

, м²  К/Вт;

, Вт;

– пол:

, м²  К/Вт;

, Вт;

– потолок:

, м²  К/Вт;

, Вт;

– окна:

по таблице 2.29 1 сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции R для одинарного остекления в металлических переплетах:

, м²  К/Вт;

, Вт.

2.3.2. Потери теплоты на нагрев инфильтрационного воздуха

Потери теплоты на нагрев инфильтрационного воздуха. Инфильтрация — неорганизованное поступление в помещение наружного воздуха через неплотности ограждающих конструкций (стены, двери, окна, фонари) вследствие разности давления воздуха снаружи и внутри здания. Инфильтрацию следует рассчитывать таким образом:

при наличии ограждающих конструкций и световых проемов с одной стороны — по этой стороне независимо от господствующего направления ветра;

то же в двух противоположных стенах — по той стороне, которая дает большее суммарное значение инфильтрации;

то же в трех и четырех стенах и для угловых помещений — по стороне с большей суммарной инфильтрацией либо по максимальной сумме инфильтрации в двух смежных стенах с коэффициентом 0,65. В более сложных случаях (многоэтажные здания) расчет ведется по соответствующим инструкциям и, как правило, с помощью ЭВМ.

Инфильтрация через наружные стены весьма незначительна, поэтому в тепловом балансе помещения добавочные потери теплоты достаточно учитывать только на нагрев воздуха, инфильтрующего-ся через окна (световые проемы), по формуле:

, Вт

где с – удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг  К): с = 1,005 кДж/(кг  К);

А_о – коэффициент, учитывающий нагревание инфильтрующегося воздуха встречным тепловым потоком со спаренными переплетами: А_о= 1;

F_о – расчетная площадь светового проема, м²: F_о = 4  4 = 16 м²;

G_о – масса воздуха, поступающего в помещение путем инфильтрации через 1 м² окна, кг/(м²  ч):

,

где R_о – сопротивление воздухопроницанию светового проема, по таблице 2.31 1 R_о = 0,77 (м² ч  Па)^2/3/кг – для одинарного остекления в металлических переплетах;

– разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций, Па:

,

где Н – высота здания от поверхности земли до верха карниза, центра вытяжных отверстий фонаря или шахты, м: Н = 6 м;

h – высота от поверхности земли до центра той ограждающей конструкции (окно, фонарь), для которой определяется: h = 3 м;

_н , _в – плотности соответственно наружного и внутреннего воздуха, кг/м³, при температурах t_н и t_в: _н = 1,402 кг/м³, _в = 1,213 кг/м³;

v – расчетная скорость ветра для данной местности в холодный период года, м/с: v = 2,8 м/с;

с_н , с_з – аэродинамические коэффициенты соответственно для наветренной и заветренной поверхностей ограждающих конструкций;

_м – разность давлений, Па, возникающая вследствие дебаланса между подаваемым в помещение и удаляемым из него воздухом: _м = 0 кг/(м³  ч) .

Тогда:

Па;

, кг/(м² ч);

, Вт
2.3.3. Потери теплоты на нагрев автотранспорта

Потери теплоты на нагрев автотранспорта определяются по формуле:

, Вт

где q – расход теплоты на нагрев транспорта: q = 50,66 МДж;

В – коэффициент, учитывающий интенсивность поглощения теплоты: В = 0,5.

Тогда:

, Вт.
2.3.4. Потери теплоты на нагрев холодного воздуха, поступающего через открытые ворота

Потери теплоты на нагрев холодного воздуха, поступающего через открытые ворота определяются по формуле:

, Вт,

где с – теплоемкость воздуха, кДж/(кг  К): с = 1,005 кДж/(кг  К);

– время, в течении которого ворота открыты, мин:  = 20 мин;

G – количество врывающегося воздуха, кг/ч:

, кг/ч,

здесь  – коэффициент расхода, при угле раскрытия ворот

;

F – площадь ворот, м²: F = 3  4 = 12 м²;

h – расстояние между центрами приточных и вытяжных проемов, м: h = 3 м;

_н , _в – плотности соответственно наружного и внутреннего воздуха, кг/м³, при температурах t_н и t_в: _н = 1,402 кг/м³, _в = 1,213 кг/м³.

Тогда:

, кг/ч;

, Вт.
Результаты теплового баланса заносим в таблицу № 2

Таблица № 2

Тепловой баланс помещения без учета теплообмена

в процессе вентиляции

Источники теплопоступлений и направления теряемого тепла	Тепловой поток, Вт
	Объем помещения, м²
	Мех. отделение, 6912
	Периоды года
	холодный	теплый
1	2	3
Теплопоступления
1. – от людей	2671,2	1231,2
2. – от остывающего металла	11400,52	11321,51
3. – от источников освещения	6673,76	–
4. – от нагревательных печей	32474,07	32474,07
5. – от кузнечных горнов	36543,41	36543,41
6. – от оборудования:
– отрезной станок	2000	2000
– кран	800	800
– молот пневматический	2000	2000
– комбинированные ножницы	1500	1500
– вальцы	1160	1160
7. – от мостового крана	450	450
8. – от солнечной радиации через остекление	–	5109,7
9. – от солнечной радиации через покрытие	–	27331,92
10. – прочие (5 – 6%)	4883,65	6096,09
11. – всего	102556,61	128017,9
Теплопотери
12. – через ограждающие конструкции	260438	–
13. – на нагрев инфильтрационного воздуха	254,8	–
14. – на нагрев автотранспорта	7038	–
15. – на нагрев воздуха, поступающего через открытые ворота	375605,26	–
16. – прочие (5 – 6%)	32166,7	–
17. – всего	675500,76	–

Избытки тепла
18. – общие, Вт	–	128017,9
19. – удельные, Вт/м³	–	18,52
Недостатки тепла
18. – общие, Вт	572944,15	–
19. – удельные, Вт/м³	82,89	–

© Усі права захищені
написати до нас