5.3. Расчет теплопотерь на испарение жидкости с открытых поверхностей холодных ванн

Ванна считается холодной, если температура жидкости равна температуре воздуха внутри помещения.

В процессе испарения жидкости с поверхности зеркала электролита холодных ванн, не имеющих бортовых отсосов, явная теплота трансформируется в скрытую для фазового перехода, поэтому температура поверхности жидкости меньше температуры окружающего воздуха.

Количество теплоты, необходимой для испарения жидкости с поверхности холодных ванн, не оборудованных бортовыми отсосами, определяется по выражению:

. (119)

Температура поверхности жидкости принимается равной температуре мокрого термометра t_пов = t_м.т.

5.4. Расчет теплопотерь на нагрев материалов и полуфабрикатов

В холодный период года ввозимые в цех материалы и полуфабрикаты забирают теплоту помещения для нагрева. Это количество теплоты рассчитывается по зависимости:

, (120)

где t_м – температура ввозимого материала, ºС, для металлов температура ввозимого материала принимается равной температуре наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 t_ext, для штучных материалов t_м = t_ext + 10ºС, для сыпучих материалов t_м = t_ext + 20ºС.

5.5. Расчет теплопотерь на нагрев транспорта

Количество теплоты, теряемое в помещении на нагрев транспортных средств, вычисляется по формуле:

, (121)

где q_тр – удельные теплопотери на нагрев единицы транспортного средства, принимается из справочной литературы в зависимости от вида транспортного средства, кДж/ч;

N – количество единиц транспортного средства одного вида;

В – коэффициент, характеризующий интенсивность теплообмена за определенный интервал времени.

Глава 6. Методы определения воздухообмена в помещении

К аналитическим методам определения воздухообмена в помещении относятся:

1. Расчет воздухообмена по доминирующим видам вредных веществ: ∆Q, G_w, G_вр.

Расчет выполняется по всем видам вредных веществ и за расчетное значение воздухообмена принимается больший из этих результатов.

2. Расчет воздухообмена по допустимой скорости движения воздуха в характерном сечении:

L = F ∙ υ_доп ∙ 3600.

3. Расчет воздухообмена по кратностям:

L = n ∙ V,

где n – кратность воздухообмена – характеризует число смен всего объема воздуха за 1 час, ч^-1;

V – объем помещения, м³.

Графоаналитический метод расчета воздухообмена производится с использованием J-d диаграммы, по которой определяют интенсивность тепломассообмена в помещении ε, дисбаланс по полной теплоте ∆Q^п, влаговыделение в помещении G_w.

Глава 7. Расчет производительностей общеобменных систем вентиляции

Расчет производительностей общеобменных систем вентиляции производится при совместном решении уравнений соответственно теплового, влажностного или вредностного баланса с уравнением воздушного баланса в помещении.

Обозначим производительности местных приточных систем вентиляции через G_{пр 2}, …, G_{пр n}, соответственно производительности местных вытяжных систем вентиляции G_{ух 2}, …, G_{ух m}, тогда производительности общеобменной приточной системы вентиляции будет G_{пр 1}, а общеобменной вытяжной – G_{ух 1}.

7.1. Расчет производительностей по полной теплоте

Запишем уравнение полного теплового баланса по полной теплоте в развернутом виде:

, (122)

а уравнение воздушного баланса в следующем виде, решив его относительно G_{пр 1}:

. (123)

Подставив выражение (123) в (122) и решив его относительно G_{ух 1}, получим:

. (124)

7.2. Расчет производительностей по явной теплоте

Запишем уравнение полного теплового баланса по явной теплоте в развернутом виде:

. (125)

Решив (125) совместно с уравнением (123), получим:

. (126)

7.3. Расчет производительностей по влаговыделениям

Запишем уравнение баланса водяных паров в развернутом виде:

. (127)

Решим уравнение (127) совместно с уравнением (123) относительно G_{ух 1}:

. (128)

7.4. Расчет производительностей по выделениям вредных газов и паров

Уравнение баланса вредных газов и паров в развернутом виде:

. (129)

Решим уравнение (129) совместно с уравнением (123) относительно G_{ух 1}:

. (130)

Для инженерных расчетов в СНиП 2.04.05-91* в приложении 17 и в СНиП 41-01-2003 в приложении Л приведены основные зависимости для расчета общеобменных систем (для ведения расчетов эти приложения необходимо знать наизусть).

Глава 8. РАСЧЕТ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ ВОЗДУХА СО СВОБОДНОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ ЖИДКОСТИ

Тепломассообмен воздуха со свободной поверхностью жидкости определяется в зависимости от потенциала тепломассопереноса.

Для передачи явной теплоты потенциалом теплопереноса является перепад температуры и эта зависимость называется уравнением Ньютона-Рихмана:

q = α ∙ (t_пов – t_в).

По аналогии с ним массообмен рассчитывается по одной из следующих зависимостей.

1. Массообмен в случае, когда потенциалом является парциальное давление:

j_п = β_р ∙ (Р_пов – Р_в), (131)

где Р_пов, Р_в – парциальное давление водяных паров соответственно в пограничном слое у поверхности жидкости и в окружающем воздухе помещения, Па;

β_р – коэффициент влагообмена, кг/(м²∙ч∙Па).

2. Массообмен в случае, когда потенциалом является влагосодержание:

j_п = β_d ∙ (d_пов – d_в) ∙ 10^-3, (132)

где d_пов, d_в – влагосодержание воздуха соответственно в пограничном слое у поверхности жидкости и в окружающем воздухе помещения, г/кг сух. возд.;

β_d – коэффициент влагообмена, кг/(м²∙ч∙(кг/кг)).

3. Массообмен в случае, когда потенциалом является концентрация водяных паров:

j_п = β_с ∙ (с_пов – с_в), (133)

где с_пов, с_в – концентрация водяных паров соответственно в пограничном слое у поверхности жидкости и в окружающем воздухе помещения, кг/м³;

β_с – коэффициент влагообмена, кг/(м²∙ч∙(кг/м³)).

4. Массообмен в случае, когда потенциалом является влажность:

j_п = β_θ ∙ (θ_пов – θ_в), (133)

где θ_пов, θ_в – влажность воздуха соответственно в пограничном слое у поверхности жидкости и в окружающем воздухе помещения, ºВ;

β_θ – коэффициент влагообмена, кг/(м²∙ч∙ºВ).

Представление вышеприведенных зависимостей в безразмерном виде при применении теории подобия позволяет использовать их в широком диапазоне гидродинамических и тепловлажностных условий. Во многих исследованиях рассматривались два характерных гидродинамических режима: естественная конвекция как результат действия гравитационных сил и вынужденная конвекция как следствие воздействия вынужденного воздушного потока.

Для процессов тепло- и влагообмена в условиях естественной конвекции А.В. Нестеренко получил следующие зависимости:

при Ar Pr = 3 ∙ 10⁶…2 ∙ 10⁸

Nu = 5 (Ar Pr)^0,104; (134)

при Ar Pr' = 3 ∙ 10⁶…2 ∙ 10⁸

Nu' = 0,66 (Ar Pr')^0,26, (135)

где – термический (теплообменный) критерий Нуссельта (здесь L – определяющий (характерный) размер поверхности);

– диффузионный (массообменный) критерий Нуссельта;

D – коэффициент диффузии;

Ar – критерий Архимеда,

, (136)

ρ_в и ρ_пов – плотность соответственно окружающего воздуха и воздуха в пограничном слое над поверхностью жидкости, кг/м³;

– термический критерий Прандтля;

а – коэффициент температуропроводности,

; (137)

– диффузионный критерий Прандтля.

Для условий вынужденной конвекции критериальные зависимости имеют вид:

Nu = A Reⁿ Pr^0,33 Gu^0,175 Θ²; (138)

Nu' = B Reⁿ (Pr')^0,33 Gu^0,135 Θ², (139)

где А и В – коэффициенты;

Re – критерий Рейнольдса,

; (140)

Gu – критерий Гухмана,

, (141)

Т_с и Т_м – абсолютные температуры соответственно по сухому и мокрому термометрам, К;

Θ – температурный фактор,

, (142)

Т_пов – абсолютная температура поверхности, К.