1. 1. Розрахунок надлишкового тепла у приміщенні цеху.

У загальному випадку кількість надлишкового тепла, що надійшло в приміщення цеху, розраховується по формулі:

Q_над = Q_пост – Q_втрат (1.1)

де Q_пост – тепло, що надійшло в приміщення, Дж ;

Q_втрат – теплові втрати, Дж.

Загальна кількість тепла, що поступає в приміщення цеху, розраховується по формулі:

Q_пост = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ +Q₅ + Q₆, (1.2)

де Q₁ – кількість тепла, що виділяється електродвигунами устаткування, Дж;

Q₂ – кількість тепла, що виділяється приладами штучного освітлення, Дж;

Q₃ – кількість тепла, що виділяється працюючими людьми, Дж;

Q₄ – кількість тепла, що виділяється продукцією, яка оходжується, Дж;

Q₅ – кількість тепла, що виділяється нагрівальними приладами, Дж;

Q₆ – кількість тепла, що надходить в цех з сонячною радіацією, Дж.

Теплові виділення від електродвигунів обладнання.

Кількість тепла, виділеного від електродвигунів устаткування або механізмів, визначається по формулі:

Q₁ = 860 · N_ед · φ, Дж, (1.3)

де 860 – тепловий еквівалент;

N_ед – загальна номінальна потужність, електродвигунів механізмів

устаткування, кВт;

φ – коефіцієнт, що враховує втрати електроенергії, яка йде на нагрів

струмоведучих частин двигунів, визначається по формулі:

φ = φ₁ + φ₂ + φ₃ + φ₄ (1.4)

де φ₁ – коефіцієнт використання номінальної потужності

(звичайно φ₁ = 0,7-0,9);

φ₂ – коефіцієнт завантаження (звичайно φ₂ = 0,5 - 0,8);

φ₃ – коефіцієнт одночасності роботи (звичайно φ₃ = 0,5 -1,0);

φ₄ – коефіцієнт асиміляції тепла повітрям, який враховує, яка частина

тепла затрачуваної електричної енергії передається у вигляді тепла

повітрю приміщення (коливається від 0,1 до 1).

Для визначення виділення тепла у прокатних цехах орієнтовно приймають

φ₄ = 0,75.

Теплові виділення від приладів штучного освітлення.

Кількість тепла, що виділилося в приміщення цеху від джерел штучного світла можна визначити за формулою:

Q₂ = 860·N_осв·φ, Дж , (1.5)

де N_осв – сумарна споживана потужність освітлювальної системи, кВт;

φ – коефіцієнт, що враховує кількість електроенергії, що перейшла в

тепло при роботі ламп. Для ламп накалювання та дугових ртутних

люмінесцентних ДРЛ) – φ = 0,95.

Теплові виділення від працюючих людей.

Кількість тепла, що виділяється працівниками знаходиться по формулі:

Q₃ = N · q, Дж , (1.6)

Де N – кількість робітників в найбільш чисельній зміні, чол.;

q – тепловиділення одної людини при даній температурі в приміщенні

цеху і залежно від фізичного навантаження визначаємо з таблиці 1.1.

Таблиця 1.1.

Кількість тепла, що виділяє дорослий чоловік.

Фізичні навантаження	Кількість тепла q, кДж, що виділяє чоловік в приміщення при температурі повітря, ºС
	10	15	20	25	30	35
У спокої	586,0	523,2	418,6	334,9	334,9	334,9
При легкій роботі	648,8	565,1	544,2	523,3	523,3	523,3
При роботі середньої ваги	774,4	753,5	732,6	711,6	711,6	711,6
При важкій роботі	1046,5	1046,5	1046,5	1046,5	1046,5	1046,5

Примітка: Жінки виділяють близько 85%, а підлітки 75% тепла, зазначеного в таблиці.

Теплові виділення від нагрітого матеріалу.

Кількість тепла, що виділяється в приміщенні цеху нагрітим матеріалом, знаходимо по формулі:

Q₄ = G·C(t_поч – t_кін), Дж, (1.7)

де G – вага матеріалу, кг;

С – середня теплоємкість матеріалу, Дж.

- для чорних металів С = 480,6 Дж/°C;

- для чавуну С = 418,6 Дж/°C;

- для цегли С = 877,8 Дж/°C.

t_поч – початкова температура матеріалу, °C;

t_кін – кінцева температура матеріалу, °C.

Теплові виділення від нагрівальних пристроїв.

Кількість тепла, що виділяється в приміщенні цеху нагрівальними пристроями, знаходимо по формулі:

Q₅ = 3600·F_п ·k (t_ср – t_вн), Дж (1.8)

де F_п – площа тепловіддаючої поверхні, м²,

k – коефіцієнт теплопередачі, Вт/м²·°С;

t_ср – середня температура нагрітої поверхні, ° С;

t_вн – температура повітря в приміщенні, °С.

Коефіцієнт теплопровідності для кладки печі залежить від робочої температури в ній та типу вогнетривкої цегли:

- для шару цегли з шамоту λ = 0,7 + 0,00064·t_печі ,

- для шару цегли з діатоміту λ = 0,163 + 0,00043·t_печі.

Якщо кладка печі виконана з цегли різних матеріалів, то тоді коефіцієнт теплопередачі становить:

1

k = –––––––––––––––– (1.9)

1/α_вн + δ _і/λ_i + 1/α_н

де α_вн – коефіцієнт тепловіддачі, приймаємо по СНіП II-3-79 «Будівельна

теплотехніка» 8,7 Вт/м²·°С;

α_н – коефіцієнт тепловіддачі для зимових умов, приймаємо по СНіП II-3-79

«Будівельна теплотехніка» 12,0 Вт/м²·°С;

δ_i – товщина кожного шару кладки печі з окремого матеріалу, м;

λ_i – коефіцієнт теплопровідності даного шару кладки печі.

Тепло, внесене в приміщення цеху сонячною радіацією.

У випадку, якщо в стінах будівлі цеху є вікна (для достатнього природного освітлення) зі значною площею скляної поверхні, то в теплий період року (при зовнішній температурі більше плюс 10°С) слід враховувати сонячну радіацію. Кількість тепла, що надходить від сонячної радіації, визначається по формулі:

Q₆ = F_скл·K_скл· g_скл, Дж, (1.10)

де F_скл – площа скляної поверхні в стінах, м²;

K_скл – коефіцієнт, що залежить від характеристики скляної поверхні (табл. 1.2);

g_скл – сонячна радіація що надходить через 1 м² скляної поверхні, залежно від

орієнтації по сторонах горизонту, Дж (табл. 1.3).

Сонячна радіація через стіни не враховується через її незначність.

Таблиця 1.2.

Значення коефіцієнта K_скл

Характеристика скляної поверхні	Значення коефіцієнта Kскл
Подвійне скло в одній рамі	1,15
Одинарне скло	1,45
Звичайне забруднення скла	0,8
Сильне забруднення скла	0,7
Побілка скла	0,6
Матове скло	0,4
Зовнішнє прикриття вікон	0,25

Таблиця 1.3.

Значення коефіцієнта g_скл

Розрахункова географічна широта, град.	Фактичний сонячний час суток		Коефіцієнт gскл , Дж
	до по- лудня	після полуня	північ	північ. схід	схід	півд. схід	південь	півд. захід	захід	північ. захід
48-50	5-6	18-19	196742	246974	263718	188370	113022	100464	100464	100464
	6-7	17-18	246974	351624	426972	326508	213486	154882	159068	159068
	7-8	16-17	255346	380926	464646	397670	272090	196742	192556	192556
	8-9	15-16	242788	347438	443716	410228	305578	226044	205114	209300
	9-10	14-15	226044	284648	359996	397670	313950	242788	213486	217672
	10-11	13-14	217672	246974	301392	351624	322322	259532	217672	221858
	11-12	12-13	213486	234416	259532	309764	326508	280462	234416	226044

Примітка: Дані наведені для одинарного скла товщиною 2,5-3,5 мм.

Теплові втрати.

Загальні теплові втрати можна визначити по формулі:

Q_втрат = К·F(t_вн – t_зовн) (1.11)

де К – коефіцієнт теплопередачі поверхні огородження (стін):

- для цегляної стінки – 3348 - 3767 Дж,

- для стінки з бетону – 5441 - 6279 Дж ;

F – площа поверхні огородження, м² ;

t_вн – внутрішня температура в приміщенні, º С;

t_зовн – зовнішня температура повітря, º С.

Теплові втрати через стіни в прокатних цехах можна не враховувати, так як їх величина відносно кількості тепла, що надійшло в приміщення цеху, незначна.