Главная страница Случайная страница Разделы сайта АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Теплопоступления.Стр 1 из 3Следующая ⇒
И. Н. Булдакова ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ВЫДЕЛЯЮЩИХСЯ ВРЕДНОСТЕЙ Методическое пособие по курсу лекций по дисциплине «Теоретические основы создания микроклимата в помещении» раздел «Определение количества выделяющихся вредностей в помещениях». Ижевск 2008 УДК 621.
Определение количества выделяющихся вредностей. Методическое пособие по курсу лекций по дисциплине «Теоретические основы создания микроклимата в помещении» раздел «Определение количества выделяющихся вредностей в помещениях».
Составитель: старший преподаватель И. Н. Булдакова
Методическое пособие содержит методики и справочные данные для определения количества выделяющихся вредностей в помещении. Пособие будет полезно при изучении курсов «Теоретические основы создания микроклимата в помещении», «Вентиляция общественного здания», «Промышленная вентиляция», «Кондиционирование воздуха и холодоснабжение».
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ВЫДЕЛЯЮЩИХСЯ ВРЕДНОСТЕЙ. Методическое пособие по способам определения количества выделяющихся вредностей в помещениях. Предназначено для студентов специальности 270109 «Теплогазоснабжение и вентиляция» очной и заочной форм обучения и студентов по направлению 270100.62 «Строительство» в области «Теплогазоснабжение и вентиляция».
© Булдакова И. Н. (составление), 2008 © Издательство ИжГТУ, 2008 ТЕПЛОПОСТУПЛЕНИЯ. Поступления теплоты рассчитывают в зависимости от назначения помещения, протекающего технологического процесса, оборудования, установленного в помещении. Расчет выполняют отдельно для теплого периода года и для холодного периода года. 1. Теплопоступления от людей. Тепловыделения человека складываются из отдачи явного и скрытого тепла. Тепловыделения человека зависят в основном от категории тяжести выполняемой им работы, температуры и скорости движения окружающего воздуха, а также теплозащитных свойств одежды. Отдачу человеком явного тепла , Вт можно определить по формуле:
, Вт, (1) где – коэффициент, учитывающий интенсивность выполняемой работы, принимается равным: 1 – для легкой работы, 1, 07 – для работы средней тяжести, 1, 15 – для тяжелой работы; – коэффициент, учитывающий теплозащитные свойства одежды, принимается равным: 1 – для легкой одежды, 0, 65 – для обычной одежды, 0, 4 – для утепленной одежды; – скорость воздуха в помещении, м/с; – температура воздуха в помещении, °С. Чаще всего при расчетах тепловыделений от людей пользуются табличными данными. В этом случае тепловыделения определяют по формуле:
, Вт, (2) где – тепловыделения одного взрослого мужчины, Вт, (табл.1). Принято считать, что женщина выделяет 85%, а ребенок – 75% от тепловыделений мужчины; – количество людей. Для пловцов в бассейнах вводится поправка (1-0, 33), где 0, 33 – доля времени, проводимая ими в бассейне.
2. Тепловыделения от источников искусственного освещения. Количество тепла, поступающего в помещение от источников искусственного освещения , следует определять по фактической или проектной мощности светильников. Считают, что вся энергия, затрачиваемая на освещение, переходит в теплоту, нагревающую воздух помещения, при этом пренебрегают частью энергии, нагревающей конструкции здания и уходящей через них.
, Вт, (3) где – мощность одной лампы, Вт/шт; – количество ламп, шт; – коэффициент, учитывающий долю теплоты, отдаваемой конвекцией и теплопроводностью. Для ламп накаливания мощностью 100-1000Вт – , для люминесцентных ламп мощностью 40Вт – . Установлено, что если осветительная арматура и лампы находятся вне пределов помещения (чердачные помещения бесфонарного здания, остекленные ограждения и т. д.) или светильники снабжены местными отсосами, то количество теплоты следует определять по сумме видимой радиации, попадающей в помещение. Для ламп накаливания мощностью 100-1000Вт – =12%, для люминесцентных ламп мощностью 40Вт – =16, 5%. Если мощность светильников неизвестна, то тепловыделения от источников освещения , Вт, можно определить по формуле , Вт, (4) где – освещенность, лк, принимаемая по табл.3; – площадь пола, м2; – удельные тепловыделения, Вт/(м2·лк), табл. 2; – доля теплоты, поступающей в помещение, составляет 0, 45 при люминесцентных лампах и 0, 15 при лампах накаливания от расходуемой на освещение энергии. Тепловыделения от источников освещения рабочих мест учитывают независимо от периода года и времени суток, а от источников общего освещения – с учетом времени суток и архитектурно-планировочных решений.
3. Теплопоступления от солнечной радиации (инсоляции). Солнечная радиация попадает в помещение через остекленные поверхности, плоские кровли и наружные стены. При расчетах вентиляции и кондиционирования для объектов дневного функционирования обычно учитывается только тепло, проникающее через остекленные поверхности, так как теплопоступления через кровлю, и особенно через наружные стены, невелики и происходят с большим запаздыванием вследствие медленного прогрева конструкций здания. Обычно поступление тепла в результате инсоляции через стены и кровлю наблюдается вечером и ночью, когда температура наружного воздуха снижается, а поступление тепла от других источников сокращается.
Количество солнечной энергии, проникающей через остекленные поверхности, зависит от величины угла, образованного лучом и поверхностью стекла. Луч солнца, падая на поверхность стекла, частично отражается, частично проникает через стекло внутрь помещения, где и превращается в тепловую энергию. Чем больше угол между лучом и поверхностью стекла, тем меньшая доля энергии отражается и большая попадает внутрь помещения. Поэтому через остекление, обращенное на запад, поступает больше тепла, чем через остекление, обращенное на юг (в первом случае угол больше, чем во втором). Количество тепла от солнечной радиации, , Вт, поступающее через остекленные поверхности, определяется по формуле: , Вт, (5) где – количество тепла, поступающее на 1 м2 вертикальной поверхности в 13-14 ч в зависимости от географической широты расположения данного объекта и ориентации по сторонам света, Вт/м2, табл. 4; – площадь остекленной поверхности, расположенной в одной из наружных стен, м2; – коэффициент, учитывающий уменьшение поступления тепла за счет затемнения стекол переплетами рам и загрязнениями атмосферы, табл. 5. Для населенных пунктов, расположенных на параллели 38° с.ш. и ниже, коэффициент следует принимать с поправкой 0, 93; – коэффициент, учитывающий уменьшение поступления тепла через вертикальные остекленные поверхности из-за применения солнцезащитных устройств или наружных козырьков, табл.6. В расчет следует принимать большую из двух величин солнечной радиации: 1) теплопоступления через остекление, расположенное в одной стене; 2) теплопоступления через остекление, расположенное в двух взаимно перпендикулярных стенах с учетом коэффициента 0, 7. В обоих случаях добавляется теплопоступление через бесчердачное покрытие, если таковое имеется. Теплопоступления от солнечной радиации необходимо учитывать в тепловом балансе для теплого и переходного периодов года. Поступление тепла от солнечной радиации через наружные непрозрачные стены не учитывается.
Теплопоступления от инсоляции через бесчердачное покрытие определяют по формуле:
, Вт, (6) где – площадь поверхности покрытия, м2; – коэффициент теплопередачи покрытия, Вт/(м2·°С); – эквивалентная разность температур, °С, определяется по табл. 4.
4. Теплопоступления от нагретых поверхностей оборудования. При известных значениях температур поверхностей и температуры внутреннего воздуха , °С, поступление тепла определяется:
, Вт, (7)
где – коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/(м2·°С); – коэффициент теплоотдачи излучением, Вт/(м2·°С); – средняя температура поверхности, °С; – площадь нагретой поверхности, м2.
Коэффициент теплоотдачи конвекцией определяется
, (8) где – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения свободной поверхности, табл. 7.
Коэффициент теплоотдачи излучением определяется
, (9) где – приведенный коэффициент излучения тел в помещении, который принимают равным 4, 9 Вт/(м2·К4). Для поверхности стенки укрытия, зонта, воздуховода суммарный коэффициент теплоотдачи от поверхности к воздуху помещения определяется
, Вт/(м2·К), (10) где – скорость движения воздуха у наружной поверхности, м/с. Для поверхности нагретой воды суммарный коэффициент теплоотдачи от поверхности к воздуху помещения определяется
, Вт/(м2·К), (11) где – скорость движения воздуха у поверхности воды, м/с.
При неизвестной температуре поверхности теплопоступления через стенки укрытий, зонтов и воздуховодов определяется по формуле:
, Вт, (12) где – коэффициент теплопередачи конструкции, Вт/(м2·°С); –температура среды внутри укрытия, °С; – площадь нагретой поверхности, м2.
Теплопоступления от неизолированных трубопроводов определяются в зависимости от их диаметра , м, длины , м, температур теплоносителя и окружающего воздуха , °С: , Вт. (13) Коэффициент теплоотдачи определяется по формуле:
, Вт/(м2· °С), (14) где – скорость движения воздуха в районе трубопровода, м/с. От изолированного трубопровода количество выделяющегося тепла зависит от температуры на поверхности изоляции , оС, диаметра трубопровода и слоев изоляции , ,..., , мм, и соответствующих коэффициентов теплопроводности , , …, , Вт/(м2· °С):
, Вт, (15) где – коэффициент теплоотдачи поверхности изоляции, Вт/(м2·°С).
При определении теплопоступлений от строительных конструкций со встроенными нагревательными элементами (например от обходных дорожек в бассейне и т. п.) в формуле (7) сумма коэффициентов теплоотдачи принимается 10Вт/(м2·°С), среднюю температуру поверхности принимают согласно п.6.5.12 СНиП 41-01-2003. 5. Теплопоступления с открытой поверхности нагретой воды и с водяными парами. В этом случае в помещение поступает теплота в явном и скрытом виде. При температуре воды () больше температуры окружающего воздуха () явные теплопоступления определяются по формуле: , Вт, (16) где – скорость воздуха в помещении, м/с; – температура поверхности воды (зеркала испарения), °С, табл. 8; – температура воздуха в помещении, °С; – площадь отрытой поверхности воды, м2.
Скрытая теплота, поступающая в воздух помещения вместе с водяными парами, определяется по формуле:
, Вт, (17) где – количество испарившейся воды, кг/ч, см. раздел «Влагопоступления»; – скрытая теплота парообразования, кДж/кг, определяется по формуле: , кДж/кг. (18) 6. Теплопоступления от остывающего материала и продукции. Общее количество теплоты, выделившееся при остывании материала с учетом фазового превращения (переход из жидкого состояния в твердое), определяется:
, кДж, (19) где – удельная теплоемкость материала в жидком и твердом состояниях соответственно, кДж/(кг·°С); , , – температура материала начальная, конечная, плавления, соответственно, °С; – теплота фазового превращения материала (теплота плавления), кДж/кг; – масса материала, кг. Необходимые данные для расчета (для стали и чугуна) приведены в табл. 9.
Если при остывании материала фазового превращения не переходит, то количество теплоты определяется по формуле:
, кДж, (20) где – средняя по температуре удельная теплоемкость материала, кДж/(кг·°С), табл. 10. Для определения расчетного за какой-то промежуток времени количества теплоты необходимо в формулы вводить поправку: , Вт, (21) где – интервал времени, в течение которого принимается снижение температуры материала, с.
7. Тепловыделения при переходе электрической энергии в тепловую. Это плавление и нагревание металла в электрических печах, сушка изделий и готовой продукции. Данный вид тепловыделений зависит от мощности холостого хода , кВт, установочной мощности , кВт, и расхода электроэнергии , кВт·ч: , Вт, (22) , Вт, (23) , Вт, (24) , Вт, (25) где – коэффициент, учитывающий загрузку печи; – коэффициент одновременности работы печей; – коэффициент, зависящий от типа печи (для камерных, шахтных и методических печей А =200, колокольных – 130, муфельных – 150, печей–ванн – 400, сушил – 300, печей без указания типа – 250); – коэффициент, учитывающий энергию, не реализованную в данном помещении (принимается по данным технологов); – коэффициент, учитывающий долю теплоты, поступающей от оборудования в помещение. Принимается для электронагревательных печей – , для сушил – . Может быть принят по табл. 15. 8. Теплопоступления при переходе электрической энергии в механическую. Поступление тепла от электродвигателей механического оборудования и приводимых ими в действие машин, установленных в общем помещении, , кВт, определяется по формуле:
, (26) где – установочная или номинальная мощность электродвигателя, кВт; – коэффициент загрузки электродвигателя, равный отношению средней мощности (, кВт), передаваемой оборудованию в течение расчетного часа к установочной мощности электродвигателя (, кВт), т. е. ; – коэффициент одновременности работы электродвигателя; – коэффициент спроса на электроэнергию, принимаемый по электротехнической части проекта или по табл. 11;
– КПД электродвигателя при данной загрузке: здесь – КПД электродвигателя при полной загрузке, определяемый по каталогу оборудования или по табл. 12; – поправочный коэффициент, учитывающий загрузку двигателей: при значение , при значение принимается по каталожным данным, а при их отсутствии по табл. 13; – коэффициент перехода теплоты в помещение, учитывающий, что часть теплоты может быть унесена из помещения с эмульсией, водой, воздухом. Принимается по опытным данным, может быть принят по табл. 15 или: – для станков ткацкого производства, для металлорежущих станков без охлаждения режущего инструмента ; – для металлорежущих станков с охлаждением режущего инструмента эмульсией ; – для вентиляторов ; – для насосов .
Если электродвигатели и приводимое ими в действие оборудование находятся в разных помещениях, то теплопоступления определяются раздельно для электродвигателей и оборудования. Тепловыделения от электродвигателей, не имеющих принудительного охлаждения с отводом теплоты за пределы помещения, определяются:
, кВт. (27) Формула (27) пригодна для учета теплоты, поступающей в помещение от насосов и вентиляторов, приводимых в действие электродвигателями, если механическая энергия, передаваемая воде или воздуху, отводится с последними за пределы помещения. Тепловыделения от оборудования:
, кВт. (28)
9. Теплопоступления при сварке. При сварке электрическими машинами с воздушным охлаждением теплопоступления определяют в зависимости от среднего расхода электроэнергии: , Вт, (29) где – средний расход электроэнергии, кВт·ч; – собирательный коэффициент, учитывающий загрузку аппаратов, одновременность их работы и ассимиляцию тепла воздухом помещения, принимаемый по данным технологов. Если машины работают с водяным охлаждением, то выделение тепла составит:
, Вт. (30) Теплопоступления от поста ручной электродуговой сварки принимают 4600 Вт и от поста ручной газовой сварки – 10000÷ 11000 Вт. При работе аппарата газовой сварки с известным расходом ацетилена , кг/с тепловыделения определяют:
, Вт, (31) где – низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг, табл. 14; – коэффициент использования горелок, принимаемый 0, 85; – то же, что в формуле (29). При расчете процессов сварки и резки учитывают так же поступление теплоты от оборудования, преобразующего электроэнергию. К такому оборудованию относят трансформаторы, мотор-генераторы и различные выпрямители.
Теплопоступления от мотор-генераторов определяются суммой потерь энергии в электродвигателях и генераторах, кВт:
, (32) где – КПД генератора при данной загрузке, .
Тепловыделения от полупроводниковых выпрямителей определяются по формуле:
, Вт, (33) где – установочная мощность выпрямителей, кВт; – номинальный ток выпрямителя, А.
Выделение тепла от трансформаторов определяется по формуле:
, кВт, (34) где , , – то же, что в формуле (26). 10. Теплопоступления в результате химических реакций. В основу расчета тепловыделений при химических реакциях, а также при процессах растворения, испарения, кристаллизации, адсорбции положен закон Гесса. Согласно закона Гесса тепловой коэффициент химической реакции зависит только от вида и состояния исходных веществ и конечных продуктов и не зависит от пути перехода одних веществ в другие. При тепловых расчетах химических реакций на основе закона Гесса имеют значение два вида тепловых эффектов: 1) теплота образования – это тепловой эффект реакции образования данного соединения из простых веществ (приводится в справочной литературе); 2) теплота сгорания – тепловой эффект реакции окисления данного соединения кислородом, характеризует скрытую химическую энергию вещества. Теплопоступления от оборудования и процессов, в которых сжигается жидкое, твердое или газообразное топливо, определяются: , Вт, (35) где – расход топлива, кг/ч; – теплотворная способность топлива, кДж/кг, табл. 14; – коэффициент, учитывающий долю тепла, поступающего в помещение, табл. 15; – коэффициент, учитывающий химическую и механическую неполноту сгорания топлива. Количество теплоты, поступающей в помещение через открытые отверстия и неплотности печей от продуктов сгорания, определяется по формуле:
, Вт, (36) где – удельная теплоемкость продуктов сгорания, кДж/(кг·°С); – количество выбивающихся из печи газов, кг/ч; – температура газов, поступающих в помещение, обычно принимается на 150°С ниже температуры печи, °С; – температура воздуха в рабочей зоне, °С.
Количество выбивающихся из печи газов определяется:
, кг/ч, (37) где – коэффициент, учитывающий сужение струи газа при выходе из отверстия, равный 0, 6; – площадь рабочего отверстия печи, м2; – скорость выбивающихся из отверстия печи газов, м/с; – плотность газов выбивающихся из печи газов, кг/м3; – время, в течение которого открыта загрузочная дверка, мин.
, м/с, (38) где – избыточное давление в печи, равное от 1 до 5 Па, под действием которого газы выходят из отверстия.
, кг/м3. (39)
11. Выделения тепла от пара при работе паровых машин зависит от начальной () и конечной () энтальпии, кДж/кг:
, Вт, (40) где – интенсивность поступления пара в машину, кг/ч; =1, 001 – коэффициент утечки пара; – коэффициент загрузки и одновременности работы машин. Если пар выпускается в результате технологического процесса непосредственно в помещение, то при его расходе W, кг/ч, количество поступающего полного тепла составит:
, Вт. (41) Начальная энтальпия задается технологами, а конечная определяется в зависимости от состояния пара, выпускаемого в помещение. При перегретом паре:
, кДж/кг, (42) а при конденсирующемся: , кДж/кг, (43) где – температура воздуха в помещении, °С. 12. Расчёт теплопоступлений по укрупнённым показателям. Данный метод расчета применяется в тех случаях, когда точный расчёт тепловыделений от технологического оборудования затруднителен, поэтому пользуются данными, приведенными в ведомственных нормах по проектированию вентиляции различных производственных помещений. Удельные тепловыделения для некоторых производств приведены в табл. 15.
© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник. |