книги / Проектирование вентиляционных установок
..pdf— K[0,1/? + |
M Y O— 'Ye)]3 } |
|
(4,1) |
где G — количество |
газов, выбивающихся |
через рабочие |
проемы |
печей и сушил, кГ1сек; |
|
|
|
b — ширина рабочего проема, ж; |
|
кГ/м8; |
|
ув — плотность газов внутри рабочего |
пространства, |
||
у0 — плотность окружающего воздуха, |
кП м3\ |
|
|
р — избыточное |
давление на поду печи или сушила, н/ж2; |
Ai — высота расположения нижней кромки проема над подом, ж; А — высота проема, ж.
Формула (4,1) получена следующим образом.
Перепад давления (рис. 5) в проеме на высоте х на основании предложенного проф. П. Н. Каменевым метода избыточных давлений может быть определен по зависимости
|
АРх = р + 9,81 х (у0— Ув), |
|
|
(4,2) |
||
где р — избыточное давление на поду печи, |
г—------------------ |
|||||
|
н/ж2; |
|
|
|
|
|
Арх — перепад давлений в проеме на вы |
|
|
|
|||
|
соте х, н1м2; |
|
|
|
|
L |
YB — плотность воздуха в рабочей |
каме |
|
|
|
||
|
ре печи, кГ/ма; |
|
|
|
|
|
Yo — плотность воздуха |
в помещении, |
|
|
- — |
||
|
кГ/м3. |
|
|
|
|
|
Через элементарную площадку dF, |
распо- |
|
|
- |
||
ложенную |
на высоте х, в помещение |
будет |
|
|
1 |
|
выходить |
воздух в количестве, |
определяемом |
|
|
|
|
по выражению |
|
|
|
|
|
|
|
dG = P YB VxdF. |
|
|
I_______ |
_ |
|
Отсюда, принимая во внимание, что |
Рис. 5. |
Схематиче |
||||
|
|
|
|
ский |
разрез |
печи |
v . - у ц ^ .
'(В
dF = bdx,
получим
dG = р.6 Y 2Ард: YBdx .
Сучетом всего вышеприведенного и на основании формулы 4,2
ирис. 5 находим
G |
hf\~h |
|
|
р dG = pAV 2■9,81 Y B J |
V 0 , l p + x(yo — yB) dx. |
||
b |
о |
|
|
Отсюда следует |
|
|
|
G ^ lv -b |
W [O.1 P + (At + |
A) (Yo - Y B )]3 - |
|
|
- K I O . I P + |
A^YO- Y |
B)]3). |
р. = 0,65,
получим приведенную выше формулу (4,1). Пример 4.
Определить количество газов, прорывающихся через открытый рабочий проем печи:
ширина проема b = 0,5 м; высота проема h = 0,3 м;
высота расположения низа проема над подом печи hi = 0,4 м\ давление на поду печи р = 2,5 н/ж2;
температура в рабочем пространстве печи tB= 1000° С;
температура окружающего воздуха |
t0 = 20° С. |
Решение. |
|
По формуле- (1.1) |
|
= 273+ юоо = |
кГ/м3\ |
YO = 1 TI T 2Ô= 1>205 кГ/м*'
По формуле (4,1)
G = 1,9 •0,50 1[2f f r-Q827g {V [0,1 -2,5+ (0,4 + 0,3) (1,205— 0,278)]3 -
— У[0,1 •2 ,5 + 0 ,4 (1,205 — 0.278)]3 ) = 0 ,2 5 3 кГ/сек.
Пример 5.
Определить для условий примера 4— 1 количество газов, выбива ющихся из отверстия печи, предположив, что низ проема расположен на уровне пода.
Решение.
По формуле (4,1)
G = 1,9-0,50 - , ^ 2о- 278 ( / Г о,1 -2 ,5 + 0 ,3 (1 ,2 0 5 -0 ,2 7 8 )3 -
— V Ô W ] = 0,197 кГ/сек.
Газовыдвлвния, обусловленные уточной через неплотности аппаратуры
и трубопроводов
Для определения количества газов, прорывающихся через не плотности аппаратуры и трубопроводов можно воспользоваться видоизмененной формулой H. Н. Репина
0,28 чРО-''V У Р
Ш 000 |
(4,3) |
|
где G — количество газов, вытекающих через неплотности, кГ!сек\ т) — коэффициент, характеризующий качество эксплуатации; Р — рабочее давление, /ся/ж2;
V — объем аппаратуры и трубопроводов, заполненный газом, ж3; М — молекулярный вес;
Т— абсолютная температура газа.
Вреальных производственных условиях можно считать допусти мым следующие значения т):
т) = 1,0 — 2,0
или в среднем 1,5.
При удовлетворительной эксплуатации утечку газов можно опре делять по нижеследующей простой зависимости
G = |
0,2 - г 0,3 „ |
(4,4) |
10000 V' |
Пример 6 .
Дано:
объем аппаратуры Vann = 10,0 ж2; объем трубопроводов VTp = 5,0 ж3; молекулярный вес газа (хлора) М — 71;
температура газа в аппаратуре /апп = 50° С; температура газа в трубопроводах tTp — 20° С; рабочее давление газа в аппаратуре Рапп = 1000 /сн/ж2; рабочее давление в трубопроводах Ргр = 2000 /сн/ж2;
коэффициент, характеризующий качество эксплуатации обору дования, г) = 1,5.
Определить количество просачивающихся паров хлора через неплотности аппаратуры и трубопроводов.
Решение.
По формуле (4,2)
0 ,2 8 -1,5 - ЮОО0 ,11 • 10 |
71 |
= |
0,42-10-3 кГ/сек; |
|
Gann — |
10 000 |
ŸY *273. + 50 |
||
Grp — |
0 ,2 8 .1 ,5 -2 0 0 0 0 > ||-5 |
71 |
|
= 0,24 -10_3 кГ/сек. |
10000 |
У , 273 + |
20 |
Общее количество просачивающихся газов
G = (0,42 + 0,24) 10- 3 = 0,66 -10- 3 кГ/сек.
Количество газов и паров, выделяющихся при усушке, находя щихся в помещении материалов, смоченных или пропитанных теми или иными летучими веществами, можно определить по формуле
|
С = |
|
^ |
* , |
|
( 4 , 5 ) |
где G — количество выделяющихся |
газов и паров, кПсек; |
кГ; |
||||
Gi — количество |
материала |
в |
начальный |
момент времени, |
||
G2 — количество |
материала |
в |
конечный |
момент времени, |
кГ ; |
Дz — интервал времени, в течение которого определяется вели чина Ga — Gj, сек.
Газовыделвния при химичесних рванциях
Решение практических задач по определению количества газов, выделяющихся в результате химических реакций, может быть произ ведено без особого труда по соответствующим формулам этих реак ций.
Количество окиси углерода, выделяющейся при заливке чугуна в конвейерных литейных, может быть определено по формуле
G = 0,011 |
, |
(4,6) |
где G — количество выделяющейся окиси |
углерода, г/сек; |
|
g — количество заливаемого чугуна, |
кГ; |
г— время от начала заливки до момента попадания залитой опоки в кожух, сек.
Вчугунолитейных с рессеянным литьем количество выделяю щейся окиси углерода принимается для крупного литья 0,8 Г, для
мелкого — 1,8 Г, и |
в среднем 1,3 |
Г на кГ заливаемого |
чугуна. |
При нормальной |
эксплуатации |
работающих на мазуте |
кузнеч |
ных и методических печей, по данным В. В. Батурина, количество окиси углерода, содержащейся в продуктах сгорания, может быть принято равным 40—50 Г на один кГ сжигаемого мазута.
Угленислота, выделяемая в процессе дыхания людьми
Количество углекислоты, содержащейся в выдыхаемом челове ком воздухе пропорционально количеству Других органических ве ществ, содержащихся в выдыхаемом воздухе и поэтому она служит критерием оценки воздуха, обусловленной физиологической жизне деятельностью человеческого организма.
Данные о количестве углекислоты, выделяемой человеком, при ведены в табл. 7 .
Количество углекислоты, выделяемой в процессе дыхания человеком
|
Кем и в каком состоянии |
Г/сек |
||
Взрослые |
при физической |
работе |
|
0,0189 |
Взрослые |
при спокойной |
работе (в |
учреждениях, |
учебных |
заведениях |
и т. д.) . |
. . . |
|
0,0097 |
Взрослые |
в спокойном |
состоянии |
(в зрительных залах |
|
и т. д.) |
. |
. |
|
0,0097 |
Взрослые |
в спящем состоянии |
|
0,0067 |
|
Дети до 12 лет |
|
|
0,0050 |
|
|
£ 2. Газы и пары, поглощаемые в помещении |
|||
Поглощение выделяющихся в |
помещении |
газов может происхо |
дить под влиянием сорбции этих газов различными материалами, находящимися в помещении. Наибольшей способностью сорбции обладают главным образом сыпучие тела и пористые материалы с более или менее развитой поверхностью поглощения.
Поглощение газовых вредностей может иметь место и в случае химического взаимодействия выделяющихся газов с веществами, находящимися в помещении.
Вследствие сложности и малой надежности определение коли чества газов, поглощаемых вышеуказанными источниками (чрез вычайно незначительного) при расчете вентиляционных устройств оно не производится.
Б.Влага
§1. Влага, поступающая в помещение
Влага поступает в помещение в результате: а) испарений со свободной поверхности; б) усушки материалов; в) работы производственных агрегатов; г) химических реакций; д) выделения людьми.
Влаговыделения, обусловленные испарением со свободной поверхности
Количество влаги, испаряющейся со свободной поверхности, может быть определено по формуле
(4,7)
35
где W — количество воды, испаряющейся со свободной поверхно сти, Г/сек;
А — коэффициент, зависящий от скорости воздуха, омывающего поверхность испарения;
h±— упругость водяных паров насыщенного воздуха при тем пературе испарения, я/л*2;
h2 — упругость водяных паров в воздухе, н/мг\ В — барометрическое давление, н/м2-,
F — поверхность испарения, м2.
Для входящего в формулу (4,7) коэффициента А следует прини мать следующие значения:
при спокойном воздухе А = 7,0; при умеренном движении воздуха А = 9,0;
при сильном движении воздуха А = 11,0.
При необходимости учета более точного влияния скорости воз духа на интенсивность испарения в области интересующих нас условий обычного барометрического давления можно воспользо ваться формулой
W = ( 1 , 9 + 0 , U + |
3 , 6 V) Ю - e { h i _ _ A j ) F , |
( 4 , 8 ) |
|
где v — скорость воздуха |
над |
поверхностью испарения, |
м/сек-, |
t — температура воды, |
°С. |
|
|
Необходимо отметить, что формулы (4,7) и (4,8) справедливы только для некипящей воды и кроме того для условий, когда
hx > h2.
Количество воды, испаряющейся при кипении, может быть опре делено по формуле
W = |
, |
(4,9) |
где Q — мощность теплового потока, затрачиваемого на испарение при кипении, вт\
г— удельная теплота фазового превращения при температуре кипения, кдж/кГ
При отсутствии данных о величине Q, входящей в формулу (4.9) количество воды, испаряющейся при кипении, может быть в среднем принято равным Ю Г/сек с одного квадратного метра по верхности испарения.
Для случая, характеризуемого условием hx Л2, количество испаряющейся воды на основании опытных данных может в среднем приниматься 0,03 Г /м2 •сек.
Работа на металлорежущих станках, с применением охлажда ющих эмульсий, сопровождается выделением водяных паров, коли чество которых в среднем может быть принято 150 Г на один кет установочной мощности станков.
Влаговыделения, обусловленные усушной находящихся в помещении материалов
Количество влаги, выделяющейся при усушке материалов, может быть найдено в результате определения изменения количества влаж ного материала за какой-то промежуток времени
|
|
|
|
W = 1000 (С| — G2) |
|
|
(4,Ю) |
|||
|
|
|
|
|
|
Д г |
|
|
|
|
где |
W — средняя величина влаговыделений при усушке материала, |
|||||||||
|
Г1сек\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Gi — количество влажного материала в начальный момент вре |
|||||||||
|
мени, |
кГ\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
<j2 — количество влажного материала в |
конечный момент вре |
||||||||
|
мени, |
кГ\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Дz — интервал |
времени, по |
истечении |
которого |
определяется |
|||||
|
разность |
Gi — G2, сек. |
|
|
|
|
|
|
||
|
Количество выделяющейся при усушке влаги может быть опре |
|||||||||
делено и по такой формуле |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
1000 Gx |
|
100- |
|
|
|
|
|
|
|
|
W = -------- |
|
100 — у2/ |
|
(4,11) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
где |
— влажность |
материала |
в |
начальный |
момент времени, |
%; |
||||
|
ф2 — влажность |
материала |
в |
конечный |
момент |
времени, |
%. |
|||
Пример 7. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определить |
влаговыделения |
|
от поступающего |
в помещение |
90 кГ материала, который в течение 80 сек снижает свою влажность с 20 до 10%.
Решение.
По формуле (4,11)
|
1000 - 9 0 ^ 1 - |
100 — 20 \ |
W = |
80 |
100— 10/ = 125 Г/сек. |
|
|
Влаговыделения производственных агрегатов
Количество водяных паров, выделяемых производственными аг регатами через различного рода неплотности (главным образом, соединения трубопроводов, подводящих пар к этим агрегатам), мо жет быть определено на основании имеющихся опытных данных.
Влаговыделения при химических реанциях
Количество водяных паров, образующихся при химических про цессах, например при горении, могут быть определены по формуле
W = Gg, |
(4,12) |
37
где W — количество выделяющихся водяных паров, кГ/сек] G — количество сжигаемого горючего, кГ!сек\
g — количество водяных паров, выделяющихся при сжигании одного килограмма горючего, Г.
Влаговыделения людей
Влаговыделения людей определяются графиком, приведенным на рис. 6*.
£ 2. Влага, поглощав мая в помещении
Влага в помещении может поглощаться находящимися в помеще нии материалами, обладающими гигроскопическими свойствами, а также в результате конденсации водяных паров на поверхностях, температура которых ниже точки росы воздуха.
Поглощение влаги гигроснопичесними материалами
Количество влаги, поглощаемой гигроскопическими материала ми, может быть найдено в результате определения изменения коли чества материала за соответствующий промежуток времени. Для этой цели можно воспользоваться формулой
|
|
W = Ювв (^8— Qi) |
|
|
/4 jg\ |
|||
где |
W — среднее количество поглощаемой |
влаги, Г!сек\ |
|
|||||
|
G1 — количество влагопоглощающего материала |
в начальный |
||||||
|
момент времени, кГ; |
|
|
|
|
|
кГ\ |
|
|
G2 — количество материала |
в |
конечный |
момент |
времени, |
|||
|
А2 — интервал |
времени, по |
истечении |
которого |
определяется |
|||
|
G2 — Gj, |
сек. |
|
|
|
|
|
|
|
Количество влаги, поглощаемой гигроскопическими материала |
|||||||
ми, может быть определено и по такой формуле |
|
|
||||||
|
|
1000 Cl |
100- Tl |
Л |
|
|
|
|
|
|
100 — <р2 ~ |
1) |
|
(4,14) |
|||
|
|
W = |
|
|
|
|
||
где |
ф! — влажность материала |
в |
начальный |
момент времени, |
%; |
|||
|
Ф2 — влажность материала |
в |
конечный |
момент |
времени, |
%. |
Конденсация водяных паров на поверхностях, температура ноторых нише точми росы воздуха
Задачей вентиляции является обеспечение соотношения между точкой росы воздуха в помещении и температурами имеющихся по верхностей, которые бы исключало возможность конденсации водя-
* На рис. 6 сплошной линией обозначены полные тепловыделения, пунктиром — ощутимые (явные)( штрихпунктИРом — влаговыделения.
38
300
290
280
270
260
250
4
у
У
V
240
230
220
*
у'
/ У '
. X
210
200
190
180
/
ПО
160
150 |
Ч |
s |
|
|
N |
4 |
|
140 |
|
||
|
|
ч |
|
130 %,___ |
|
|
|
120 s |
< 5 |
ч |
|
|
|||
110 |
Ч . |
|
|
ч |
|
|
100
90
80
70
60
50
40
W 17
У
•
у
N
* ч
\
ч
чч VV Ч
Чч Ч
ч.
—
у *
*
/
/
^ 9
ч .
ч►
\( .•—
ч
ч |
ч ► |
|
<■ |
|
|
||
\ |
ч |
% |
|
|
> |
|
|
|
|
«Ч |
ч |
|
V |
ч |
V |
|
ч |
ч |
|
|
|
V |
. 4 |
3
/
3 , ** »У
У
|
|
|
2 |
|
|
|
2^ |
•*• |
|
|
|
|
|
|
1 |
Ч . Я |
|
|
|
|
N |
|
/ |
|
\ |
|
|
|
> |
|
|
|
|
|
|
>ч |
ч V |
Ч |
, |
|
ч |
||
|
|
|
\ |
|
Ч |
|
Ч |
|
|
|
ч Ч |
|
|
|
\ |
|
|
|
Ч |
ч
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
Температура боздуха
Вис. 6. Тепловыделения и влаговыделения людей:
2 —при легкой работе; 3 —при физической работе; 4 —при тяже зической работе.
ных паров на этих поверхностях. Вполне естественно, что вследст вие этого, как правило, отпадает необходимость определения коли чества водяных паров, конденсирующихся на поверхностях с срав нительно низкой температурой. Здесь уместно отметить, что в не которых случаях, иногда путем допущения возможности конден сации влаги на холодных поверхностях, может быть достигнуто значительное снижение мощности необходимых вентиляционных установок.
В.Тепло
§1 . Тепловы деления в пом ещ ении
Для определения тепловыделений в помещении необходимо преж де всего выяснить их источники, а затем уже, пользуясь нижеследу ющей общей методикой, определить количество тепла поступающих от этих источников.
Тепловыделения в помещении могут быть следующего характера:
—тепловыделения от нагретых поверхностей;
—теплопередача через стенки;
—тепловыделения через окна печей и сушил;
—тепловыделения от производственных агрегатов;
—тепловыделения от поступающего в помещение пара;
—тепловыделения от остывающего материала;
—тепловыделения при переходе механической энергии в тепло
вую;
—тепловыделения, вносимые лучистой энергией солнца;
— тепловыделения отисточников искусственного освещения;
—тепловыделения отхимических реакций;
—тепловыделения от продуктов сгорания, поступающих в по мещение;
—тепловыделения людей.
Тепловыделения от нагретых поверхностей
Из теории теплопередачи известно, что
|
Q = QK Н- Сл, |
(4,15) |
|
QK= M T0 - ' O)F , |
(4,16) |
где |
Q — суммарные тепловыделения, вт; |
|
|
QKи Qn— тепловыделения при конвекции и излучении, вт; |
|
|
а к — коэффициент отдачи тепла конвекцией вт/м- •град; |
|
|
т0 — температура нагретой поверхности, |
°С; |
|
t0 — температура окружающего воздуха, |
°С; |
|
F — поверхность, отдающая тепло, м2. |
|