Формулировка задания на курсовую работу

Общая постановка задачи состоит в следующем. Производственное помещение представляет собой цех, полностью занимаемый один из этажей отдельно стоящего трехэтажного здания. Номер этажа-2. Ширина здания цеха – b=20, м; длина здания цеха – l=72, м; высота этажа (цеха) – h = 4 м. Категория работ в помещении -IIа.

Торцевые стенки здания глухие, ориентированы на север и юг. В боковых стенках цеха, ориентированных на запад и восток, имеются световые проёмы с двойным остеклением в металлических переплетах общей площадью F_o=85 м². Освещение производится люминисцентными лампами. В летний период включается 60% ламп. Светозащитные устройства отсутствуют, Все стены здания одинаковой толщины δ =500 мм выполнены из глиняного красного кирпича. С внутренней стороны стен нанесён слой известковой штукатурки толщиной δ _ш= 12 мм. Перекрытия между этажами (в том числе потолок и пол) выполнены из железобетона.

В цехе размещено n=50 станков. Установленная мощность электродвигателя для каждого станка N=1, 5 кВт. В цехе работает m =40 человек в смену. Норма расхода электроэнергии на освещение q_осв =40 Вт/м² пола. Потери давления в системе кондиционирования воздуха ∆ Р= 1350Па.

Местонахождение предприятия - город Пятигорск.

Целью задания является разработка системы кондиционирования воздуха, обеспечивающей санитарно-гигиенические условия для обслуживания персонала цеха и оптимальные условия для технологического процесса.

2. Тепловой баланс производственного помещения

2.1. Выбор расчётных параметров наружного и внутреннего воздуха

Расчётная температура наружного воздуха принимается в зависимости от назначения системы вентиляции или кондиционирования и климатических условий местности.

Численные значения расчётных параметров наружного воздуха для конкретного региона принимаются по климатологическим данным в соответствии со СНиП по приложению, табл П 1.(см. п.7 в Списке литературы)

t^т_б = 33, 2 °С

t^х_б = -16, 0 °С

Расчётная температура внутреннего воздуха в рабочей зоне помещения выбирается в зависимости от характеристики помещения и категории выполняемых работ.

Рабочей зоной считается пространство высотой до двух метров над уровнем пола или площадкой обслуживания, на котором находится рабочее место. Постоянным рабочим местом считается то место, где работающий находится большую часть (более 50% или более двух часов непрерывно) своего рабочего времени.

При определении расчетных метеорологических условий в помещении учитываются способность человеческого организма к акклиматизации в разное время года, интенсивность производимой работы и характер тепловыделений в рабочем помещении.

Параметры воздуха нормируются в зависимости от периода года. Различают три периода года: холодный, теплый и переходный. Переходным считается период, когда средняя температура наружного воздуха составляет +8 °С.

При учёте интенсивности труда все виды работ делятся на три категории; легкие, средней тяжести и тяжёлые. Степень тяжести труда определяется величиной затраченной энергии.

Численные значения основных параметров воздуха в помещении регламентируются СНиП и могут быть определены по приложению, табл. П 2.(см. п.7 в Списке литературы).

t^т_вн = 22 °С

t^х_вн = 19 °С

По условиям рассматриваемого задания категория работ в производственном помещении относится к группе IIа.

2.2. Расчёт теплопоступлений в помещение

Тепловыделения от работающего оборудования с электрическим приводом за счёт перехода механической энергии в тепловую определяется по выражению

Q_об = 1000× N_ycт× к_исп× k_в× n, Вт (1)

где N_ycт - установленная мощность привода электродвигателя в расчёте на единицу оборудования, кВт, определяется заданием; к_исп -коэффициент использования мощности электродвигателя, обычно рекомендуется принимать 0, 8; k_в - коэффициент одновременности работы оборудования, определяемый заданием, можно принять равным 1. Величина Q_об от периода года не зависит.

Q_об = 1000× 1, 5× 50× 0, 8× 1 = 60 КВт

Теплопоступления от освещения для тёплого и холодного периода года рассчитываются

Q_ос = F× q_оc × k_B, Вт, (2)

где F - поверхность пола в помещении, м²; q_oc = 40 Вт/м² - норма освещенности 1м² в соответствии со СНиП; к_в - коэффициент одновременности работы осветительных установок.

Q^т_ос = 1140(1440) × 40× 0, 6 = 34560 Вт,

Q^х_ос = 1140 × 40× 1 = 57600 Вт,

Теплопоступления от обслуживающего персонала для холодного и теплого периодов года рассчитываются по выражению

Q_оп = m (Q_явн + r × W_n/1000) 1/ 3, 6, Вт (3)

где m - число работников; Q_явн- явные тепловыделения от одного человека, кДж/ч; r = 2250 кДж/кг - скрытая теплота парообразования; W_n - влаговыделения от одного человека, г/ч.

Численные значения Q_явн и W_n определяются в соответствии со СНиП в зависимости от температуры воздуха внутри помещения и степени.тяжести труда и могут быть определены по приложению, табл. П 4.

Q^х_оп = 50(40) (335 + 2250× 160 /1000) 1/3, 6 = 9563 Вт

Q^т_оп = 50 (318 + 2250× 168 /1000) 1/3, 6 = 9417 Вт

Теплопоступления от солнечной радиации через световые (оконные) проёмы рассчитываются только для теплого периода года

Q_ср = F_ост × q_ост× А_ост × k, Вт, (4)

где F_ост - суммарная поверхность остекления, м²; q_ост - плотность теплового потока, передаваемого за счёт солнечной радиации, зависящая от ориентации световых проемов по сторонам света; А_ост - эмпирический коэффициент, зависящий от вида остекления; k -эмпирический коэффициент зависящий, от прозрачности стёкол.

Численное значение q_ост в соответствии со СНиП в зависимости от характеристики остекления и географического положения объекта можно определить по приложению, табл. П 5.

Численное значение А_ост и k в соответствии со СНиП могут быть определены по приложению, соответственно табл. П 6 и табл. П 7.

Q_ср = 85× 145× 1, 15 × 0, 8 = 11339кВт,

Теплопоступления через внешние ограждения извне за счет более высокой температуры наружного воздуха при проектировании систем кондиционирования рассчитываются для тёплого периода в том случае, если расчётная температура наружного воздуха превышает расчётную температуру воздуха внутри помещения на 5°С и более, т.е. t_H^T – t_в^T ≥ 5°С

Коэффициент теплопередачи рассчитывается с учётом всех термических сопротивлений

Q_огр = F_огр * k_огр * (t_н^т – t_в^т), Вт,

где F_огр = F_огр.вн. – F_ост = 2(h·b + h·l) - 80 = 2(4·20 + 4·72) - 85 = 651 м²

k_огр = = = 1, 12 Вт/м²˚ С (5)

Q_огр = 651 · 1, 12 · (33, 2 – 22)= 8166 Вт

где α _в α _н - соответственно коэффициент теплоотдачи от воздуха внутри помещения к стене и от наружной поверхности стены к наружному воздуху, Вт/(м² °С); δ _i - толщина отдельных слоев, составляющих стену, м;

λ _i - коэффициент теплопроводности материалов, из которых выполнена стена, Вт/(м °С).

Численные значения коэффициентов теплоотдачи можно определить в соответствии со СНиП но приложению, табл. П 8 и П 9. Коэффициенты теплопроводности некоторых материалов приведены в приложении, табл. П 10. (см. п.7 в Списке литературы)

Суммарные теплопоступления в помещение для тёплого периода года в общем случае составляют

∑ Q^T = Q_об + Q_ос + Q_оп + Q_ср + Q_огр, Вт, (6)

∑ Q^T = 60000× + 34560+ 9563+ 11339+8166 = 123628 Вт

для холодного периода года

∑ Q^х = Q_об + Q_ос + Q_оп , Вт (7)

∑ Q^х = 60000 + 57600+ 9417 =127163 Вт

2.3. Расчёт тепловых потерь помещением

Тепловые потери рассчитываются только для холодного периода года.

Тепловые потери через остеклённые оконные световые проёмы определяются по выражению

Q_ост = F_ост × k (t_B^x-t_Н^x), Вт, (8)

где F_ост - суммарная поверхность остекления, м²; k – коэффициент теплопередачи через оконные проемы, Вт/(м² °С); t_B^x и t_H^x –соответственно расчетные температуры воздуха внутри помещения и наружного воздуха для холодного периода года, °С.

Значения коэффициента теплопередачи определяются в соответствии со СНиП по приложению, табл. П 11. (см. п.7 в Списке литературы)

Q_ост = 85× 2, 68 (19 +16)= 7973 Вт,

Тепловые потери через наружные ограждения(боковые стены, полы, потолки) рассчитываются по выражению

Q_огр = F_oгр × k_огр (t_B^x - t^х_Н ) × n, Вт (9)

где F_oгр - поверхность наружных ограждений (за вычетом площади оконных и дверных проемов), м²; k_огр - коэффициент теплопередачи через ограждения, Вт/(м² °С); t_B^x и t^х_Н - соответственно расчетные температуры внутреннего и наружного воздуха для холодного периода, °С; n - эмпирический поправочный коэффициент, зависящий от характера ограждения.

Коэффициент теплопередачи к определяется по формуле (5). Некоторые наиболее распространённые конструкции ограждений приведены на рис.3.

Значение эмпирического коэффициента n в формуле (9) можно принять в соответствий со СНиП по приложению, табл. П 12.(см. п.7 в Списке литературы).

Q_огр = 651× 1, 12 (19 + 16) × 1 = 25519 Вт.

Суммарные тепловые потери помещением для холодного периода года составит

∑ Q^х = Q^х_ост + Q^х_огр = 7973+ 25519 = 33492 Вт (10)

2.4. Расчет избыточной теплоты в помещении

Избыточная теплота в помещении рассчитывается как разность между суммарными тепловыделениями и теплопотерями и составляет для теплого периода

Q^т_изб = ∑ Q^т = 123628 Вт (11)

для холодного периода

Q^х_изб = ∑ Q^х -∑ Q^х_пот = 127163-33492=93671(12)