Обеспечение тепловлажностного режима работы предприятия

Глава 14. Обеспечение тепловлажностного режима работы предприятия

14.1. Вентиляция производственных помещений

   Для того, чтобы создать такую воздушную среду в помещениях, которая обеспечивала бы нормальное пребывание в них людей и положительно влияла на технологический процесс производства, используют различные вентиляционные устройства.

    Они должны удовлетворять следующим требованиям:

• площадь для размещения вентиляционного оборудования и каналов должна быть минимальной и не ухудшать интерьеров;
• хорошая вибро и звукоизоляция вентиляционного оборудования от строительных конструкций.

    Вентиляция производственного здания в зависимости от источника движения воздуха может быть естественной или механической; в зависимости от доли воздухообмена — общеобменной или местной; в зависимости от назначения — приточной, вытяжной или приточно-вытяжной.

   Для поддержания параметров микроклимата помещения в оптимальном режиме или близком к нему необходимо удалять из помещения вредные газы, тепло или влагу и обновлять воздух, т.е. осуществлять воздухообмен.

   Необходимый по содержанию вредных газов (например, С0₂) воздухообмен (м³/ч) определяют по формуле

                            

где   т_i — число источников выделения вредных газов (в частности CO₂);

    P_i — количество вредных газов, выделяемых одним источником, дм³/ч;

    Р₂ — допустимая норма вредных газов в помещении (для С0₂ Р₂ = 2,5 дм³/м³);

    Р₁ — содержание вредных газов в наружном воздухе (для СО₂ Р₁ = 0,3-0,4 дм³/м³).

   Этот расчет ведется по газу, у которого выделяется больше всего по сравнению с другими.

   Необходимый по содержанию влаги воздухообмен:

                              

где   G_b — суммарное влаговыделение в помещении, г/ч;

    α₂ и α₁ — соответственно влагосодержание воздуха помещения и наружного воздуха, г/кг;

    ρ — плотность воздуха при его температуре в помещении, кг/м³.

    Значения р можно определить по формуле

                        

где   t_в — температура воздуха в помещении, °С;

    Р_а — атмосферное давление_, кПа.

    Воздухообмен (м³/ч), способствующий удалению избытка тепла:

                               

где   Q_n — поток теплоты, выделяющейся в помещении, кВт;

    Q_m — поток теплоты, необходимый для нагревания приточного воздуха и теряемый через ограждения, кВт;

    t_н — температура воздуха за пределами помещения, °С.

    Необходимый воздухообмен (м³/ч) принимают по наибольшей из трех величин V_CO2, V_H2O и V_Q.

    Правильность расчета проверяют по кратности воздухообмена:

                              

где   V_n — внутренний объем помещения, м³.

    Если кратность воздухообмена n ≤ 3 , то применяют естественную вентиляцию, при n >3 — искусственную.

   Общая площадь (м²) вентиляционных вытяжных или приточных каналов определяется по формуле

                      

где   v — скорость воздуха в канале, м/с.

    Скорость воздуха в канале находят по формуле

                

где   h_k — высота вытяжного канала, м.

    Зная площадь ƒ_в (м²) поперечного сечения одного вытяжного канала находят их число:

                     

    Сечение вытяжного канала принимают равным 0,4x0,4; 0,5x0,5; 0,6x0,6 или 0,7x0,7 м.

Аналогично находят число приточных каналов.

    При искусственной вентиляции производительность вентилятора принимают по величине расчетного воздухообмена с учетом коэффициента запаса (К=1,10 - 1,15):

            W_B=KV,                                           (14.9)

    Диаметр воздуховода рассчитывают по формуле

                             

где   v_B — скорость воздуха в воздуховоде, м/с (v_B = 10-15 м/с)

    Давление (Па) вентилятора

                 P_B=Р_д + Р_тр+Р_м ,                                               (14.11)

где   Р_д — динамическое давление, необходимое для сообщения воздуху соответствующей скорости, Па;

Р_тр — потери давления на преодоление сопротивления движению воздуха в воздуховоде, Па;

Р_м — потери давления от местных сопротивлений, Па.

Давление динамическое определяют по формуле

                       

где   ρ_В — плотность воздуха (принимают в зависимости от его температуры), кг/м³.

    Потери давления пo длине воздуховода рассчитывают по уравнению

                          

где      l  — длина воздуховода, м;

    d — диаметр воздуховода, м;

λ = (0,0124+0,011)/d — гидравлический коэффициент сопротивления движению воздуха;

Потери давления от местных сопротивления

      

где   ξ — коэффициент местного сопротивления.

    Для длинных воздуховодов можно принять Р_м = 0,1 • Р_mp.

Зная подачу и давление подбирают вентилятор.

    Потребную мощность (кВт) электродвигателя определяют по формуле

                    

где   η_B — к.п.д. вентилятора (для осевых однолопастных η_B =0,2-0,3, многолопастных — η_B =0,4-0,8 для центробежных — η_B = 0,6-0,9)

k— коэффициент запаса, k = 1,1-1,5 (большие значения для меньших Nдв).

    По мощности и частоте вращения подбирают электродвигатель.

14.2. Отопление производственных помещений

    Системы отопления разделяю* по следующим конструктивным признакам и параметрам:

• по месту размещения генератора тепла относительно отапливаемых помещений — местные и центральные;
• по виду теплоносителя, подводящего тепло к отапливаемым помещениям — водяные, паровые и воздушные;
• по параметрам теплоносителя — водяные системы с водой, нагретой ниже или выше (перегретой) 100°С, и паровые — низкого и высокого давления;
• по передаче тепла отапливаемым помещениям – конвективные, лучистые;

   - по способу циркуляции — естественные (гравитационные), искусственные (насосные);

   -  по схеме прокладки магистральных трубопроводов и стояков — с нижней и верхней, однотрубной или двухтрубной схемой.

    При выборе той или иной системы отопления зданий, теплоносителя, топлива, а также типов нагревательных приборов следует учитывать технологический процесс и назначение отдельных зданий, сооружений, помещений, руководствуясь строительными нормами и правилами (СНиП 11-33-75).

    Количество теплоты (кДж/ч), необходимое для отопления помещения, определяют по формуле

                               Q_om = Q_в + Q_огр + Q_сп + Q ,                                           (14.16)

где    Q_в  — количество теплоты, уносимое потоком воздуха при вентиляции, кДж/ч;

    Q_огр — количество теплоты, теряемое через стены, окна, потолки. кДж/ч;

Q_сп =(1,10...0,15)*( Q_в + Q_огр) — количество теплоты, уносимое через открываемые двери, щели и др., кДж/ч;

    Q — количество теплоты, выделяемое технологическими источниками тепла, кДж/ч. Значение Q_в находят по формуле

                                  Q_в = V . ρ . C . (t_в – t_н) ,                                                (14.17)

где   V— расчетный воздухообмен, м³/ч;

    ρ — плотность воздуха при t_H, кг/м³;

    t_в, t_н — соответственно температура воздуха внутри и снаружи помещения, °С;

    С— теплоемкость воздуха,

    С = 1кДж/кг °С (1,ЗкДж/м³ °С).

    Тепловые потери через ограждения:

                                 Q_{огр = Ʃ} K *F * (t_в – t_н) ,                                             (14.18)

где    К — коэффициент теплопередачи, кВт/м °С;

F — поверхность ограждения, м².

Коэффициент теплопередачи рассчитывают по формуле

                                  

где   α_в — коэффициент теплопередачи от окружающей среды к внутренней поверхности ограждения (для стен и потолков) α_в = 2,1 * 10 ^{- 6}   кВт/(м² °С);

α_н — коэффициент теплопередачи от наружной поверхности к окружающей среде (для стен и крыш α_н = 8,5 * 10 ^{- 6} кВт/(м² °С);

δ —  толщина каждого из слоев, составляющих ограждение, м;