8.1. Интенсивность тепломассообменных процессов

При молярном массообмене интенсивность тепломассообменных процессов характеризуется числом Льюиса и уравнением Мергеля.

Рассмотрим динамическое равновесие молярного массообмена между пограничным слоем свободной жидкости и окружающим воздухом (рис.12).

Рис. 12

При установившемся процессе молярного массообмена количество молей водяного пара, перешедшего из пограничного слоя в воздух, будет равно количеству молей воздуха, поступившего в пограничный слой взамен ушедшему пару:

j_п = j_в = j_μ . (143)

Запишем уравнение Ньютона-Рихмана:

q^явн = α ∙ (t_пов – t_в). (144)

Количество водяного пара, согласно выражению (132), можно определить как:

j_п = β_d ∙ (d_пов – d_в) ∙ 10^-3 . (145)

С другой стороны, при имеющихся расходах воздуха удельный тепловой поток можно сосчитать по зависимости:

q^явн = j_μ ∙ с_в ∙ (t_пов – t_в), (146)

а количество водяного пара по уравнению:

j_п = j_μ ∙ (d_пов – d_в) ∙ 10^-3. (147)

По структуре (144) и (146) одинаковы, соответственно уравнение (145) сходно с выражением (147). Таким образом получаем, что коэффициент теплообмена на поверхности определяется по зависимости:

α = j_μ ∙ c_в, (148)

а коэффициент влагообмена:

β_d = j_μ. (149)

Подставим выражение (149) в уравнение (148) и решим его относительно с_в, в результате получим зависимость (150):

– число Льюиса. (150)

При динамическом равновесии молярных массообменов воздуха с паром отношение коэффициента теплообмена к коэффициенту массообмена является постоянной величиной, численно равной теплоемкости воздуха (физического смысла не имеет).

Количество полной теплоты определяется по выражению:

q^п = j_μ ∙ (J_пов – J_в). (151)

C учетом зависимости (149) получим уравнение Мергеля – при условии выполнения числа Льюиса полный тепловой поток можно определить через тепло- и массообменные характеристики:

q^п = β_d ∙ (J_пов – J_в).

8.2. Основные инженерные зависимости для расчета тепломассообмена

Количество удельной теплоты, поступившей с открытой поверхности жидкости ванны, не имеющей бортовых отсосов, определяется по зависимости:

, при t_ж > t_в . (152)

Если жидкость имеет температуру окружающего воздуха (холодные ванны), то на ее испарение с поверхности ванны, не имеющей бортовых отсосов, будет затрачиваться количество теплоты:

, при t_ж = t_в . (153)

Полное количество удельной теплоты равно сумме явной и скрытой теплот:

q^п = q^явн + q^скр, (154)

, (155)

, (156)

, (157)

где j_п – интенсивность испарения на поверхности воды;

– энтальпия пара, кДж/кг, соответствующая температуре поверхности воды, определяется по зависимости (156);

Р_б – барометрическое давление, кПа;

101,325 – барометрическое давление при нормальных условиях, кПа;

а – фактор скорости движения воздуха над поверхностью за счет гравитационных сил, зависящий от температуры поверхности воды t_пов, определяется по справочной литературе.

Глава 9. Конструирование систем вентиляции

9.1. Основные положения, используемые при конструировании систем вентиляции

Системы вентиляции и кондиционирования воздуха конструируются из унифицированных деталей, т.е. существуют строго определенные размеры узлов вентсистем и поперечных сечений каналов и воздуховодов.

При прочих равных условиях преимущество отдается воздуховодам и каналам круглой формы, им же отдается предпочтение при конструировании систем в промышленных зданиях. В общественных зданиях системы конструируются как из воздуховодов круглой формы, так и из воздуховодов прямоугольной формы, в жилых зданиях преимущественно используются встроенные в перегородки каналы прямоугольной формы или воздуховоды прямоугольной формы, состоящие из строительных материалов (асбесто-цементные листы, кирпичные каналы, шлако-алебастровые плиты) или металла.

В общественных зданиях можно выделить 5 основных комплексов помещений:

1. зрительный комплекс помещений;

2. административно-бытовой комплекс помещений;

3. кинопроекционный комплекс;

4. комплекс помещений, связанных с активным отдыхом человека;

5. комплекс помещений, связанных с питанием человека.

Зрительный комплекс

В зрительных залах конструируются самостоятельные приточно-вытяжные системы. Приточные системы являются механическими, вытяжные – в основном гравитационные.

В залах вместимостью до 200 человек допускается проектировать только вытяжные системы вентиляции. В залах вместимостью до 800 человек проектируют воздухораспределение сосредоточенными струями на экран или от экрана в зал. Для залов квадратной или близкой к ней формы конструируют, как правило, двухстороннее или одностороннее распределение воздуха с боковых сторон встречными струями. В залах вместимостью 800 и более человек предусматривается рассредоточенная подача воздуха в помещение.

Основные положения, которые используются при конструировании вентсистем, приводятся в СНиП II-73-76, СНиП II-Л.16-71, СНиП 2.08.02-89.

Административно-бытовой комплекс помещений

В административно-бытовых комплексах воздухообмены рассчитываются по кратностям или удельным расходам. Наличие той или иной системы в помещении определяется значением кратности воздухообмена определяется по СНиП или значением удельного расхода. Административно-бытовые помещения имеют разделение систем по видам вредных выделений, а также по режиму работы помещений.

Кинопроекционный комплекс

В помещениях комплекса проектируются самостоятельные приточно-вытяжные системы. Воздуховоды прокладываются по коридорам за подвесными потолками с ответвлениями в каждое помещение.

В кинопроекционной и перемоточной проектируются только механические общеобменные приточно-вытяжные системы. В кинопроекционной имеются также местные вытяжные системы от кинопроекторов. В комнате киномеханика предусматривается либо механическая вытяжная, либо гравитационная вытяжная система вентиляции (определяется располагаемым давлением).

Помещения аккумуляторной или кислотной на кислых электролитах оборудуются самостоятельной механической вытяжной системой вентиляции в антикоррозионном взрывозащищенном исполнении с воздухообменами из верхней и нижней зон расходами соответственно 1/3 от L_пом – снизу, 2/3 от L_пом – сверху.

Запрещается встраивать вентканалы в перегородки, отделяющие кинопроекционную от зала, а также в перегородки между двумя смежными залами, между фойе, вестибюлем и залом.

Запрещается прокладывать транзитные вентканалы через кинопроекционную и перемоточную, не относящиеся к этим помещениям. Запрещается устраивать вентканалы в наружных стенах (допускается пристраивать вентканалы).

Для фойе, вестибюля, кассового вестибюля и кассовой кабины проектируются только приточные механические системы вентиляции. Вытяжка осуществляется через смежные помещения.

Если в фойе или вестибюль имеют выходы помещения, оборудованные механической вытяжной системой без организованного притока с подогревом (санитарные узлы, курительные), то расход вытяжного воздуха в них учитывается в расходе приточного воздуха в фойе или вестибюль. Пример: если в вестибюль имеют выход курительная и санитарные узлы с общим расходом вытяжного воздуха 1000 м³/ч, а двукратный приток воздуха в вестибюль составляет 2000 м³/ч, то расчетный расход приточного воздуха в вестибюль составит 3000 м³ч.

Помещения, связанные с активным отдыхом человека (казино, спортзалы)

В помещениях воздухораспределение обеспечивается по расчету по видам вредных выделений или по удельным расходам на 1 человека. В спортзалах предусматриваются самостоятельные приточно-вытяжные системы. Количество вытяжных систем определяется видом выделяющихся вредных веществ и режимом работы помещения.

Комплекс помещений, связанных с питанием человека

Помещения имеют самостоятельные приточно-вытяжные системы в зависимости от вредных выделяющихся веществ. Воздухораспределение организуется в зал, вытяжка - над барной стойкой. В кухне предусматриваются самостоятельные приточно-вытяжные системы вентиляции.