Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы теплоэнергоснабжения. Практикум
.pdf
- температура воздуха 18 … 22 оС (оптимальная 22 … 24 оС);
( )( )
о.р о в н.р и.р
1Q Vq t t K=α−+
- относительная влажность 65 % (оптимальная 45 … 30 %);
- скорость движения воздуха не более 0,3 м/с
(оптимальная 0,1 … 0,15 м/с).
Для этого необходимо сохранение равновесия между
тепловыми потерями здания и теплопритоком, которое может
быть выражено в виде следующего равенства (теплового
баланса):
Q = Q
+ Q
о
в.и
,
где Q – суммарные тепловые потери;
Q
– приток тепла через отопительную систему;
о
Q
– внутренние источники теплоты.
в.и
В связи с большой трудоемкостью расчеты отопления
по тепловым потерям выполняются специализированными
организациями. В соответствии с [4] расчетную часовую
нагрузку отопления отдельного здания можно определить
по укрупненным показателям (удельным отопительным
характеристикам здания), Гкал/ч:
,
где α – поправочный коэффициент, учитывающий отличие
расчетной температуры наружного воздуха для проектирования
отопления t
здание, от t
в местности, где расположено рассматриваемое
н.р
= 30 °С, при которой определено соответствующее
н.р
значение qo (табл. 6.1);
V – объем здания по наружному обмеру, м3;
qо – удельная отопительная характеристика здания при
t
= 30 °С, ккал/(м3∙ч∙град) (кДж/(м3∙ч∙град)), принимается по
н.р
(табл. Г.2);
tв – расчетная температура воздуха в отапливаемом поме-
щении (табл. Г.3);
t
– расчетная температура наружного воздуха в местно-
н.р
сти, где расположено рассматриваемое здание (табл. Г.4);
K
– расчетный коэффициент инфильтрации, обуслов-
и.р
ленный тепловым и ветровым напором, т.е. соотношение тепловых потерь здания с инфильтрацией и теплопередачей через
наружные ограждения при температуре наружного воздуха, расчетной для проектирования отопления.
51
Таблица 6.1 – Поправочный коэффициент α для жилых зданий
н.р
22
и.р р
в
273
10 2 1
273
t
K gL w
t
−
+
= −+
+
Расчетная температура наружного воздуха t
0 –5 –10 –15 –20 –25 –30 –35 –40 –45 –50 –55
α
2,05 1,67 1,45 1,29 1,17 1,08 1,0 0,95 0,9 0,85 0,82 0,8
Расчетный коэффициент K
определяется по формуле
и.р
н.р
, °С
,
2
где g – ускорение свободного падения, м/с
;
L – свободная высота здания, м;
wр – расчетная для данной местности скорость ветра в ото-
пительный период, м/с.
6.3 Пример расчета и задачи
для самостоятельного решения
Пример 6.1
Определить тепловую нагрузку административного
здания, находящегося в г. Омске. Здание имеет следующие
характеристики: объем V = 8560 м3; свободная высота здания
L = 9 м; помещения с массовым пребыванием людей, в которых
люди находятся преимущественно в положении стоя без
уличной одежды.
Решение
1 В соответствии с табл. Г.1 категория помещений: 3в.
2 Оптимальная температура (табл. Г.3) в помещениях:
tв = 18 °С.
3 Температура наиболее холодной пятидневки в г. Омске
(табл. Г.4) c вероятностью 0,92: t
4 Скорость ветра для данной местности в отопительный
период: wр = 2,8 м/с (табл. Г.4).
5 Поправочный коэффициент: α = 0,93 (см. табл. 6.1).
6 Удельная тепловая характеристика административного
здания (табл. Г.2) объемом до 10 000 м3: qo = 0,38 ккал/(м3∙ч∙град).
7 Расчетный коэффициент инфильтрации:
= –37 °С.
н.р
52
22
22
273
( )( )
( )( )
о.р о в н.р и.р
Гкал/ч кДж/ч
ГДж/ч кВт
1 0,93 85 0,38 18 37 1 0,3763
0,228964 = 958762,1 =
=0,9587621 = 266,2749³ .
Q Vq t t K=α − + = ⋅⋅ − + =
=
+
t
273
н.р
+
t
в
−
= − +=
10 2 1
K gL w
и.р р
−
= ⋅⋅ − + =
10 2 9,8 9 1 2,8 0,3763.
+−
273 37
( )
+
273 18
8 Расчетная тепловая нагрузка отопления здания:
Задача 6.1
В соответствии с исходными данными, приведенными в
табл. 6.2, определить нагрузку отопления административного
здания.
Таблица 6.2 – Исходные данные к задаче 6.1
Административное здание
Вариант
1 Санкт-Петербург 4500 7 1
2 Тихвин 3700 5 2
3 Аркагала 1200 4 3а
4 Сусуман 2800 6 3б
5 Дмитров 7500 9 3в
6 Москва 9650 11 4
7 Вайда-Губа 7850 9 5
8 Арзамас 7250 9,5 6
9 Н. Новгород 9800 12 1
10 Боровичи 6750 11 2
11 В. Новгород 5250 15 3а
12 Новосибирск 14000 11 3б
13 Омск 8560 8 3в
14 Тара 12500 12 4
15 Оренбург 18000 11 5
16 Пенза 22000 13 6
17 Пермь 25000 13,5 1
18 Владивосток 19000 9 2
19 Псков 17200 8,5 3а
20 Рязань 16900 9 3б
Место
нахождения
Объем, V, м
3
здания, L, м
Высота
53
Категория
помещения
6.4 Контрольные вопросы
1 Что представляет собой тепловой баланс здания?
2 Какие факторы влияют на тепловые потери помещений?
3 В зависимости от каких параметров определяется
категория помещения?
4 Какие допустимые и оптимальные метеорологические
условия устанавливаются для помещений в зависимости от их
категории?
5 Что такое относительная влажность воздуха?
6 Как определяется расчетная температура воздуха в
отапливаемом помещении?
7 Как определяется расчетная часовая нагрузка отопления
здания по укрупненным показателям?
8 По каким обмерам определяется расчетный объем
здания?
9 Что представляет собой удельная отопительная
характеристика здания?
10 Что такое коэффициент инфильтрации и от чего он
зависит?
11 От каких параметров зависит поправочный
коэффициент, учитывающий отличие расчетной температуры
наружного воздуха от –30 °С для проектирования отопления?
12 На какие параметры при расчете отопления влияет
скорость ветра в местности, где находится здание?
13 Как определяется температура наружного воздуха при
расчете тепловой нагрузки?
14 Какие нормативные документы используют при
определении расчетной тепловой нагрузки здания?
15 В каких единицах измеряется расчетная часовая
нагрузка отопления отдельного здания?
16 Какие известны методики расчета необходимой
мощности систем отопления?
17 Каким образом передается воздуху тепло от
отопительных приборов?
18 Что должна поддерживать в помещении система
отопления?
19 Какие методики расчета отопления имеют большую
точность?
54
20 От чего зависит поправочный коэффициент при
определении часовой нагрузки отопления отдельного здания при
расчете методом укрупненных показателей?
21 При расчете часовой нагрузки отопления для заданного
варианта здания какой параметр оказал наибольшее влияние на
величину необходимой тепловой мощности?
22 Каково влияние температуры наружного воздуха на
величину расчетной часовой нагрузки отопления?
55
7 Выбор калориферных установок
для рудников и шахт
7.1 Цель занятия
Изучение особенностей подогрева воздуха, подаваемого в
подземные горные выработки.
7.2 Теоретические сведения
Для работы системы вентиляции в шахте необходимо
вентиляторами обеспечить перепад давления воздуха. В
зависимости от места нахождения вентиляторов в шахтной
вентиляционной системе различают нагнетательный,
всасывающий и комбинированный способ проветривания шахт.
При нагнетательном способе проветривания перепад
давления создается путем повышения давления вентилятором в
воздухоподающем стволе. В воздуховыдающем стволе давление
воздуха равно атмосферному. В выработках шахты создается
перепад давления, представляющий собой депрессию шахты.
Всасывающий способ проветривания основан на том, что
необходимый для движения воздуха перепад давления создается
путем разрежения воздуха вентилятором в устье ствола,
выдающего воздух.
При комбинированном способе вентиляции
устанавливаются вентиляторы на воздухоподающем стволе
(создается повышенное давление) и на воздуховыдающем стволе
(создается разрежение).
Согласно Правилам безопасности при проведении горных
работ и переработке полезных ископаемых воздух, поступающий
в подземные горные выработки, должен иметь температуру не
менее +2 °C [8, п. 155].
Калориферы предназначены для нагрева воздуха
в системах вентиляции. При отсутствии нагрева воздуха
обмерзают поверхности и оборудование стволов, имеют место
простудные заболевания рабочих, выход из строя оборудования,
все это приводит к значительным ущербам. На современных
шахтах и рудниках системы вентиляции подают в среднем на
1 т добычи 5 т воздуха, который для выполнения требований [8]
необходимо в холодное время года подогревать калориферными
56
установками. Как показывает практика, затраты на сооружение
калориферных установок достигают 30 % от затрат на главные
вентиляторные установки.
Калориферные установки классифицируются:
- по теплоносителю: водяные, паровые, электрические;
- по схеме проветривания: всасывающие и
нагнетательные;
- по компоновке: однорядные и многорядные.
В связи с возможным реверсом воздушных потоков
главных вентиляторов независимо от схемы проветривания
(всасывающая или нагнетательная) калориферные установки
должны выполняться во взрывозащищенном исполнении.
В связи с этим наибольшее применение имеют калориферы
с водяным и паровым теплоносителем. Электрические
калориферы нашли применение в отдельных регионах
Сибири и Крайнего Севера России, где велика опасность
замерзания трубопроводов водяных и паровых калориферов
при относительно дешевой электрической энергии. На рис. 7.1
представлены основные схемы компоновки калориферных
установок.
На основе определенных условий выбирается схема
компоновки (см. рис. 7.1):
а) воздух подается только для проветривания ствола;
калорифер устанавливается в надшахтном здании; скорость
воздуха в стволе – до 0,15 м/с;
б) воздух подается непосредственно через устье ствола
и проталкивается через калориферную установку за счет
депрессии главной вентиляторной установки, установленной
на отдельном вентиляционном стволе; калориферная установка
(КУ) секционирована; сопротивление движения воздуха
регулируется по секциям;
в) воздухоподающий ствол имеет клетевой подъем с
комплексом обмена вагонеток в надшахтном здании; весь воздух
подогревается калорифером и подается по калориферному
каналу в ствол рудника;
г) воздухоподающий ствол имеет клетевой подъем
с комплексом обмена вагонеток в надшахтном здании;
калориферная установка с частичным подогревом поступающего
в рудник воздуха и с вентилятором для подачи воздуха по
калориферному каналу;
57
д) воздухоподающий ствол имеет клетевой подъем
с комплексом обмена вагонеток в надшахтном здании;
калориферная установка с подогревом всего поступающего в
рудник воздуха с использованием общешахтной депрессии для
его подачи.
1 – калориферы; 2 – вентилятор; 3 – калориферный
канал; 4 – воздухоподающий ствол; 5 – надшахтное
здание; 6 – воздухозаборная шахта; 7 – ляда; 8 – кла-
паны; сплошная линия со стрелкой – холодный воз-
дух; пунктирная линия со стрелкой – теплый воздух
Рисунок 7.1 – Основные схемы компоновки кало-
риферных установок:
При расчете возможной депрессии в надшахтном здании
учитывают следующие факторы:
- необходимость создания максимально допустимой
скорости воздуха в калориферном канале с целью снижения
объема горно-капитальных работ на его проходку;
- сопротивление калориферного канала и шахты;
58
- сопротивление калориферов;
- разность давления, создаваемая теплым и холодным
столбами воздуха.
В типовых КУ в качестве теплоносителя используется
вода. Промышленностью выпускаются многоходовые
водные калориферы типа КВБ, КВБ-П, КСк и др. Они
обеспечивают хорошие технико-экономические показатели
и надежность работы только строго стационарных режимов
подачи теплоносителей. К основному оборудованию
КУ относятся калориферные секции, циркуляционные
насосы, водоподогреватели. В конструктивном отношении
калориферы представляют собой пучок цилиндрических или
плоскоовальных оребренных трубок определенной длины,
фиксированных трубными решетками, которые закрыты
крышками-бачками и образуют в совокупности входной и
выходной коллекторы с патрубками для подачи теплоносителя.
По конструктивному исполнению теплообменных элементов
(трубок) различают калориферы пластинчатые, спиральнонавивные и спирально-накатные. По движению греющего
теплоносителя внутри калориферной секции различают
одноходовые и многоходовые. Калориферные секции могут
быть 3-, 4- и 6-ходовые. Многоходовость в значительной степени
повышает теплотехнические характеристики секций.
Основными исходными данными, влияющими на выбор
типа калориферной установки и размещение ее относительно
воздухоподающего ствола, являются:
- способ проветривания рудника;
- количество подаваемого воздуха Q
, м3/с;
в
- климат местности (отрицательная расчетная
температура, количество дней с отрицательной температурой
наружного воздуха);
- начальные и конечные температуры воздуха, °С;
- температуры греющей воды в подающем и обратном
трубопроводах I контура системы теплоснабжения, °С;
- температуры промежуточного низкозамерзающего
теплоносителя II контура системы теплоснабжения, °С;
- чертежи генплана промплощадки, общих видов
надшахтного здания, устья ствола.
В [9] приведена методика упрощенного расчета
калориферных установок, в соответствии с которой рассмотрен
пример 7.1. При расчете калориферных установок с
59
теплоносителем «вода» в зависимости от типа калориферов
( )
0,437
0,1 68
н
29,3
w
K vw
ρ
⋅= ⋅
( )
0,448
0,1 93
н
41, 5
w
K vw
ρ
⋅= ⋅
( )
0,405
0,155
н
44, 7
w
K vw
ρ
⋅= ⋅
( )
0,496
0,1 60
н
25,5
w
K vw
ρ
⋅= ⋅
( )
0,471
0,1 83
н
39, 9
w
K vw
ρ
⋅= ⋅
( )
0,474
0,1 60
н
41, 8
w
K vw
ρ
⋅= ⋅
12
21
в
б
мв
w
w
tt
t
ttt
−
Δ
=
Δ−
б
м
1, 8
ttΔ
≤
Δ
бм
2
tt
t
Δ +Δ
Δ=
б
м
1, 8
ttΔ
>
Δ
бм
б
м
2,3lg
tt
t
t
t
Δ −Δ
Δ=
Δ
Δ
( )
1,8 32
а
н
6,05Pv
ρ
Δ= ⋅
( )
1,9 16
а
н
4,60Pv
ρ
Δ= ⋅
(
)
1,8 33
а
н
8,63Pv
ρ
Δ= ⋅
( )
1,8 13
а
н
6,69Pv
ρ
Δ= ⋅
(табл. Д.1, Д.2) используются следующие формулы:
1 Коэффициент теплопередачи:
- для изделий КСк3-…-02ХЛ3Б:
;
- для изделий КСк3-6-50АУ3… КСк3-10-50АУ3:
;
- для изделий КСк3-11-50АУ3… КСк3-12-50АУ3:
;
- для изделий КСк4-…-02ХЛ3Б:
- для изделий КСк4-6-50АУ3… КСк4-10-50АУ3:
;
- для изделий КСк4-11-50АУ3… КСк4-12-50АУ3:
,
где (v
– массовая скорость воздуха в набегающем потоке
c)н
(во фронтальном сечении, кг/(м2∙с);
w – скорость воды в трубах, м/с.
2 Средний температурный напор Δt:
- при
- при
3 Аэродинамическое сопротивление одного калорифера:
;
;
;
.
- для изделий КСк3…-02ХЛ3Б:
- для изделий КСк3…-50АУ3:
- для изделий КСк4…-02ХЛ3Б:
- для изделий КСк4…-50АУ3:
;
;
;
.
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]