- •Часть II
- •§ 2 Основные виды вредных выделений и их воздействие на организм человека
- •Санитарно-гигиенические и технологические
- •§ I. Требования, предъявляемые к вентиляции
- •§ 2. Основные виды вредных выделений и их воздействие на организм человека
- •§ 2. Основные виды вредных выделений и их воздействие на организм человека
- •§ 3. Расчетные параметры внутреннего . И наружного воздуха
- •§ 5. Воздушный режим здания.
- •Глава III
- •§ 8 Изображение в /-d-диаграмме процесса
- •§ 9. Изменение тепловлажностного
- •§ 10. Процесс нагрева и охлаждения воздуха
- •§ 11. Процесс адиабатического увлажнения воздуха
- •§ 12. Процесс изотермического
- •§ 13. Политропическии процесс тепло- и влагообмена воздуха
- •§ 14. Процесс смешения воздуха
- •§ 15. Изображение процесса тепло-
- •Глава IV уравнение баланса воздуха в помещении. Уравнения балансов вредных выделении в помещении
- •§ 16. Общие положения
- •§ 76. Общие положения
- •§ 17. Уравнения балансов воздуха
- •Глава V
- •§ 18. Тепловой баланс помещения
- •§ 19. Теплопоступления от людей
- •§ 20. Теплопоступления от освещения
- •§ 22. Теплопоступления от нагретого оборудования
- •§ 23. Теплопоступления с продуктами сгорания
- •§ 24. Теплопоступления от остывающего
- •§ 25. Передача тепла через
- •§ 26. Составление приближенного теплового баланса помещения и здания по укрупненным показателям
- •§ 27. Меры теплозащиты
- •§ 28. Общая последовательность полного расчета
- •Глава VI
- •§ 29. Тепло- и влагообмен на свободной
- •§ 30. Поступления тепла и влаги в помещение с поверхности воды и с водяным паром
- •§ 31. Тепло- и влагообмен в аппаратах
- •Глава VII
- •§ 32. Краткая характеристика свойств
- •§ 33 .Определение количества газов и паров,
- •§ 34. Взрывоопасность газов и паров
- •Глава VIII
- •§ 35. Определение требуемой производительности
- •I. Один приток, одна вытяжка
- •2 Один приток, две вытяжки
- •§ 36. Параметры воздуха в вентиляционном процессе.
- •§ 37. Нестационарный режим вентилируемого помещения.
- •Глава IX аэродинамические основы организации воздухообмена в помещении
- •§ 38. Общие положения
- •§ 39. Свободные изотермические струи
- •§ 40. Свободные неизотермические струи
- •4С я Ср V Рокр V j о
- •0,6 Я sinAx 0,6я
- •§ 41. Струи, вытекающие через решетки
- •§ 42. Струи, настилающиеся на плоскость
- •§ 43. Свободные конвективные потоки,
- •§ 44. Струи, истекающие в ограниченное пространство
- •§ 45. Движение воздуха около
- •§ 46. Схемы движения воздуха
- •§ 47. Принципиальные схемы решения
- •§ 49. Устройства для забора воздуха
- •§ 51. Вентиляционные камеры
- •§5/ Вентигяци-онные камеры1 — вентиляционный агрегат, 2 — соединительная секция, 3 — ороси тельная секция, 4 — калориферная секция, 5 — приемная секция
- •§ 52. Вентиляционные каналы и воздуховоды
- •Глава XI
- •§ 63. Основные понятия
- •§ 54. Распределение давлении
- •§ 56. Расчет вытяжных систем вентиляции
- •§ 56 Расчет вытяжных систем вентиляции по статическому давлению
- •§ 57. Воздуховоды равномерной раздачи
- •2 Статическое давление в конце воздуховода по формуле (XI.78):
- •4. Определяем 6* по формуле (х1.94), результаты расчетов также заносим в табл. XI.6.
- •3. Максимальная скорость в щели
- •Глава XII
- •§ 59 Устройство калориферов
- •§ 60. Установка калориферов
- •§ 61 Расчет калориферов
- •§ 62. Защита калориферов от замерзания
- •§ 63. Общие сведения
- •§ 64 Классификация обеспыливающих устройств
- •§ 65. Классификация пылеуловителей
- •§ 66. Сухие пылеуловители
- •§ 67. Мокрые пылеуловители
- •§ 68. Тканевые пылеуловители
- •§ 69 Электрические пылеуловители
- •§ 70. Классификация воздушных фильтров
- •§ 71. Сухие пористые фильтры
- •§ 72. Смоченные пористые фильтры
- •§ 73. Фильтрующий материал фп
- •§ 74. Фильтры для тонкой и сверхтонкой очистки воздуха от пыли, микроорганизмов и частиц радиоактивных аэрозолей
- •§ 75. Индивидуальный агрегат для очистки воздуха от пыли
- •Глава XIV
- •§ 77. Местная вытяжная вентиляция
- •§ 78. Вытяжные шкафы
- •§ 79. Бортовые и кольцевые отсосы
§ 27. Меры теплозащиты
Для борьбы с избытками тепла приходится затрачивать значительные материальные средства, что определяет обязательность таких мероприятий по уменьшению поступлений тепла в помещения, как теплоизоляция производственного оборудования, экранирование источников теплового излучения, защита от солнечной радиации и др.
Теплоизоляция основного технологического оборудования для большинства промышленных предприятий должна обеспечивать температуру на его поверхности не выше 45° С.
Тепловое излучение является профессиональным вредным выделением в горячих цехах. В условиях облучения снижается работоспособность (до 20%), увеличивается утомляемость, возрастает травматизм (до 30%). В связи с этим борьба с тепловым излучением имеет не только экономическое, но и оздоровительное социальное значение. Для защиты от теплового излучения применяют теплоотводящие, отражающие, прозрачные и непрозрачные экраны, цепные, сеточные и вододисперсные завесы, экраны с водяной пленкой, экраны из специальных отражательных стекол (прозрачных в сторону наблюдения), экраны-ширмы и т. д.
Для защиты от солнечной радиации следует прежде всего исйоль- зовать конструктивно-планировочные решения и организованное проветривание. Необходимо применять средства тепло- и солнцезащиты в виде теплоустойчивых, вентилируемых, орошаемых водой ограждении, внешних, межстекольных и внутренних устройств, затеняющих окна, солнцезащитных стекол (отражающих или поглощающих тепловое излучение, но прозрачных для видимого света) и т. д.
Одна из основных задач проектирования состоит в выявлении возможного теплового режима здания при различных мерах его обеспечения вентиляцией и в выборе экономически целесообразного варианта, поддерживающего заданные внутренние условия.
§ 28. Общая последовательность полного расчета
ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ПОМЕЩЕНИЯ
Для полного и точного расчета тепловых нагрузок, режима регулирования систем кондиционирования, обеспеченности заданных параметров микроклимата для жилых и общественных зданий с повышенным уровнем требований к комфортности внутренних условий и для промышленных зданий с современными технологическими процессами, предъявляющими высокие требования к постоянству метеорологических параметров, необходим анализ нестационарного теплового режима помещения с учетом его теплоустойчивости. Для этого рассматривают все влияющие факторы и процессы теплообмена в помещении.
Формирование теплового режима может быть представлено в виде взаимодействия возмущающих и регулирующих факторов. Возмущающие факторы — это теплопоступления через наружные ограждения, а также технологические и бытовые теплопоступления. Противодействующие им регулируюш,ие факторы — это тепловое воздействие систем с-топления, вентиляции и кондиционирования воздуха. И те и другие факторы могут быть постоянными или переменными во времени.
В результате расчетов установлено, что если переменные теплопоступления составляют менее 25% общих возмущающих тепловых воздействий, то можно ограничить расчет рассмотрением стационарного теплового баланса помещения [формула, {V.1)]. Такие соотношения типичны для закрытых помещений с постоянными технологическими тепло- поступлениями.
В зданиях с легкими конструкциями и большими остекленными по- § 28. Общая последовательность полного расчета теплового режима помещения 55
верхностями переменные теплопоступления через ограждения, как правило, превышают 25%. Если переменная составляющая находится в пределах 25—60% общих теплопоступлений и допускается коэффициент обеспеченности внутренних условий меньше 0,9, то можно ограничиться приближенным расчетом нестационарного теплового режима (приведением всех изменяющихся теплопоступлений к гармоническим без разделения их на конвективные и лучистые). Если эта составляющая превышает 60% или коэффициент обеспеченности должен быть не менее 0,9, необходим точный расчет с учетом гармонических и прерывистых теплопоступлений и с разделением их на лучистый и конвективный теплообмен. Приведенные градации позволяют выполнить расчет производительности систем кондиционирования микроклимата с ошибкой не более 15%. Методы приближенного и точного расчета теплоустойчивости вентилируемого помещения рассматриваются в курсе «Строительная теплофизика».
Анализ теплового режима помещения и обслуживающих его вентиляционных систем необходим для решения трех основных задач.
Расчет естественного (пассивного) теплового режима помещения, в результате которого необходимо установить возможность использования для борьбы с перегревом и обеспечения допустимых внутренних условий простых и сравнительно дешевых конструктивно-планировочных решений и общеобменной вентиляции. Искомыми в этом расчете являются различные меры защиты от перегрева с их количественной оценкой и производительность общеобменной вентиляции.
Выявление необходимости перехода к устройству более дорогой регулируемой системы кондиционирования. Решение этой задачи является следствием рассмотрения первой задачи, когда требуемые внутренние условия не могут быть обеспечены простыми и дешевыми средствами.
Расчет регулируемого (активного) теплового режима помещения с применением системы искусственного охлаждения, обеспечивающей поддержание оптимальных внутренних условий. Искомыми являются производительность, холодильная мощность и режим регулирования системы кондиционирования.
Последовательность расчета теплового режима помещения и обслуживающих его систем может быть следующей: 1) выбор расчетных внутренних условий и их обеспеченности; 2) определение расчетных характеристик наружного климата с учетом коэффициента обеспеченности; 3) определение возмущающих воздействий: теплопоступлений через
наружные ограждения, от технологического оборудования и др.; 4) расчет теплоустойчивости помещения; 5) определение регулирующих воздействий: производительности, тепловой и холодильной мощности, режима регулирования систем вентиляции или кондиционирования.
Пример V.I. Определить теплопоступления от кузнечной печи с боковыми стенками размером 2,128X2 и 1,728X2 м, а также интенсивность облучения человека, находящегося на расстоянии 1 или 2 м от открытой дверцы размером 0,48X0,7 м напротив ее центра.
Исходные данные:
а) характеристика стенок, пода и свода — шамотный кирпич толщиной бт = = 0,232 м и теплопроводностью Хш = 0,838-fO,000582 / Вт/(м-К) [0,72-f-0,0005 /
ккал/(ч-м-°С)], трепельный кирпич толщиной 6Т=0,232 м и теплопроводностью Ят = = 0,198 Вт/(м-К) [0,17 ккал/(ч-м-°С)];
б) характеристика дверцы — шамотный кирпич толщиной бш = 0,115 м, чугунная обойма толщиной бч = 0,01 ми теплопроводностью ^ч = 39,6 Вт/(м-К);
в) температура в печи tne4— 1200° С;
г) температура воздуха в помещении tB = 20 °С;
д) дверца открывается в течение 1 ч на 15 мин;
е) степень черноты абсолютно черного тела Со = 5,78 Вт/(м2-К.4) [4,96 ккал/(чХ Хм2-К4)].
Решение (дано только в системе СИ)
А Определение теплопоступлений от стенок печа
Принимаем температуру на внутренней поверхности печи на 5° С ниже температуры в печи:
/в.„ = *печ - 5 = 1200 — 5 = 1195° С.
Задаемся температурой на внешней поверхности печи /Пов=150°С.
3 По рис V.1 коэффициент теплообмена на внешней поверхности печи аПов = = 17,5 Вт/(м2-К).
Определяем температуру /х на стыке между шамотным и трепельным кирпичом^
А>ш . . Ят
“7 (/в п — ^х) — ~7 (^1 — /пов)*
ош от
Принимаем ориентировочно Яш=1,5 Вт/(м-К), тогда
(1195 — /х) = 0,198 (*!— 150),
откуда
1,5-1195 + 0,198-150 U = — —11 = 1070° С.
1 1,5 + 0,198
Определяем среднюю температуру шамотного кирпича:
. h.n + ij 1195+1070 £ср — 2 — 2
б Определяем теплопроводность шамотного кирпича:
Яш = 0,838 + 0,000582/ = 0,838 + 0,000582-1130 = 1,49 Вт/(м- К).
Эта величина достаточно близка к принятой.
Определяем коэффициент теплопередачи от внутренней поверхности печи к наружной:
Кст = ~8^ 6Т = 0,232 t 0,232 = 0,152 + 1,172 = 0,755 Bt/(**2-К).
Яш + Я* 1,5 + 0,198
Определяем количество тепла, проходящего через 1 м2 стенки при заданных температурах U п и /пов:
9ст = /Сет (/в п — /пов) = 0,755 (1195 150) = 789 Вт/м2.
Определяем количество тепла, отдаваемого 1 м2 поверхности стенки печи в помещение:
Qn = апов (/пов - /в) = 17,5 (150 - 20) = 2275 Вт/м2.
Задаемся новым значением температуры на внешней поверхности печи, так как qcT^qn' /пов = 70°С.
По рис. V.1 находим коэффициент теплообмена на внешней поверхности печи: апов = 11,1 Вт/(м2-К).
Определяем температуру /1 на стыке между шамотным и трепельным кирпичом.
1,5-1195 + 0,198-70 /, = —2 = 1060° С.
1,5 + 0,198
Температура на стыке изменилась незначительно, поэтому оставляем прежнее Яш=1,5 Вт/(м-К). Тогда коэффициент теплопередачи от внутренней поверхности к наружной остается прежним /Сст=0,755 Вт/(м2-К) \
Определяем количество тепла, проходящего через 1 м2 стенки при /пов = 70° С.
<7ст = /Сет (/в.п - /пов) = 0,755 (1195 - 70) = 849 Вт/м2.
Определяем количество тепла, отдаваемого 1 м2 поверхности стенки печи в помещение:
Qn — ctnoB (^пов ' ^в) — 1111 (70 — 20) = 555 Вт/м2.
Проводим графическую интерполяцию (рис. V.5): ^Ст=800 Вт/м2; + 0в = 84сС.
Определяем поверхность боковых стенок (за вычетом площади отверстия):
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/Че: |
№ |
|
... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
°70
808030100 110 120 130 Ы tnot°C
2000
1500
1000
Рис. V.5. Графическое ин- f„*SSS терполирование (к при- 500
меру расчета)
Определяем теплопоступления от стенок печи:
QCT = qaF„ --- 800-15,09 = 12 070 Вт.
Б. Определение теплопоступлений от свода печи
Задаемся температурой на внешней поверхности свода: /Пов = 70°С.
Определяем коэффициент теплообмена аПОв по рис. V.1 для нагретых горизонтальных поверхностей, обращенных вверх: аПов=12,3 Вт/(м2-К).
Определяем
коэффициент теплопередачи свода от
внутренней поверхности к наружной
среде по формуле
= 0,711 Вт/(м2-К).
0,152 + 1,172
12,3
12,3
0,232 0,232
1,5 + 0,198 4. Определяем tnов:
1
^пов = 20 + (1195 - 20) = 88° С.
Определяем аПОв по рис. V.1: аПОв=14,4 Вт/(м2-К).
Определяем Ксп по формуле (V.9)
:Ксв
=
1
0,152+
1,172 +
14,4
=
0,718 Вт/(м2-К).
Определяем площадь свода:
Fcn = 2,128-1,728 = 3,67 м2.
Определяем теплоотдачу свода по формуле (V.8):
Qcn = 0,718 (1195 — 20) 3,67 = 3100 Вт.
В. Определение теплопоступлений от пода печи
Принимаем долю тепла, поступающего от пода в помещение, т = 0,6.
Фактор формы для прямоугольного пода / = 3,9.
Площадь пода
Fno„ = 2,128-1,728 = 3,67 м2.
16 м.
Диаметр круга, равновеликого по площади поду:
D=
У л У 3,1
45 Определяем эквивалентную теплопроводность кладки пода:
26 0,232 + 0,232
-«Пй+мя =0-353 ВгЯ“'К)-
Определяем теплоотдачу пода печи по формуле (V.I0):
3 67
QnoA = 0,6-3,9~— 0,353(1195 — 20) = 1640 Вт.
2,16
Г. Определение теплопоступлений от закрытой дверцы печи
Задаемся /Пов = 230°С. По рис. V.1 аПОв = 24 Вт/(м2-К).
2 Определяем /Сдв по формуле (V.9):
~ 0,115 0,01 1 " '0,0752 + 0,000252 + 0,0424 ~ 8’48 Вт/(м ' Ю*
39,6 - 24
Определяем /пов:
48
/пов = 20 + - - -(1195 - 20) = 442° С. >
24
4 По рис. V.1 (Хпов = 39,8 Вт/(м2-К).
Определяем КЛВ по формуле (V9):
Кдв = * — = 9,94 Вт/(м2- К).
0,0752 + 0,000252+
Определяем /пов:
94
/пов = 20 + (1195 - 20) = 313° С.
По рис. V.1 аПОв = 28,6 Вт/(м2-К).
Определяем /Сдв по формуле (V.9):
Ядв = j =9,06 Вт/(м2 -К).
0,0752 + 0,000252 + —
28,6
Определяем /Пов:
/пов = 20 + (1195 - 20) = 392е С.
28,6
10 По рис. V.1 аПОо = 34,9 Вт/(м2-К).
Определяем /(дв по формуле (V.9):
Клв = 1 — =9,61 Вт/(м2- К).
0,0752
+ 0,000252 + -----
у
У
Это значение и принимаем за окончательное.
12 Определяем площадь дверцы:
fAB = 0,48-0,7 = 0,336 м2.
Определяем теплопоступления от закрытой дверцы печи при условии, что она бывает закрыта 45 мин в течение 1 ч:
45 45
«дв = /Сдв(/вп-/в)^дв-^- = 9,61 (1195-20)0,336—= 2840 Вт.
Д Определение теплопоступлений из открытого отверстия печи >
Определяем интенсивность теплового излучения из отверстия по формуле (V. 11):
/ 273+ 1200 \4
%тв = 5'78 ( ^ ) = 272 000 Вт/“ -
Определяем сротв, пользуясь рис. V.2:
h 464 Л „ h 464
— = = 0,976; — = =0,67;
d 480 d 700
Фотв =0,66; Фотв = 0,73;
Фотв Фотв 0,66+0,73 фотв— 2 — 2 ’
Определяем интенсивность теплового излучения из отверстия в помещение:
?отв = Фотв Vb = 0.7-272000 = 191 000 Вт/м2.
Определяем теплопоступление от отверстия печи, открываемого на 15 мин в течение каждого часа:
Ротв = <7отв F = 191 000-0,336 = 16 000 Вт.
Е. Определение общих теплопоступлений от печи в окружающую среду
Теплопоступления от стенок QCT=12 070 Вт
ВЕНТИЛЯЦИЯ 2
U—rfl' 16
„„..о, 22
'dt±. 45
«iii.-Wnfo. + Kp'U ^.Ж) 65
гх,v'-62> 89
*й + 0./.-0,/,-«:} (V|II1|) 104
*47 264
Ж. Определение интенсивности облучения рабочего, находящегося на расстоянии 1 или 2 м от открытой дверцы
Пользуясь рис. V.3, определяем коэффициент облученности фрм (площадь отверстия F=0,336 м2):
для расстояния х = \ м, когда х/~УF— \(У0,336=1,72, фр.М1 = 0,07;
для расстояния х=2 м, когда х/У Р=2/У 0,336 = 3,45, фР.М2=0,021.
Определяем наибольшую интенсивность теплового облучения рабочего, находящегося на расстоянии 1 м, по формуле (V.14):
<7Р.М = 0,07-191 000-0,336 = 4490 Вт/ма.
Определяем наибольшую интенсивность облучения рабочего, находящегося на расстоянии 2 м, по формуле (V.14):
9р-м= 0,021-191 000-0,336= 1350 Вт/ма.
Пример V.2. Определить полные теплопоступления от 5000 кг стали, поступающей в цех в жидком состоянии с начальной температурой /ш»ч = 1500°С и удаляемой из цеха в виде слитков с конечной температурой *Кон = 500°С. Температура плавления стали tnn = 1400° С.
Решение
По табл. V.3 определяем теплоту плавления стали: /Пл = 96 кДж/кг, удельную теплоемкость стали в жидком состоянии: сж = 1,17 кДж/(кг-К) и в твердом состоянии: ст — 0,73 кДж/ (кг • К).
Определяем полные тепловыделения по формуле (V.16):
Q0CT = [1,17 (1500 — 1400) + 96 + 0,73 (1400 — 500)] 5000 = 4 350 000 кДж.
Пример V.3. Определить теплопоступления от остывающей бетонной плиты размером 6X3X0.12 м за первый час остывания. Начальная температура бетонной плиты /нач=110°С. Плотность бетона р=2400 кг/м3. Температура помещения /В = 20°С. Удельная теплоемкость бетона с=0,84-103 Дж/(кг-К). Теплопроводность бетона Х— = 1,46 Вт/(м-К).
Решение
Определяем массу бетонной плиты объемом V=6 • 3 - ОД 2 = 2,16 м3:
G = Vp = 2,16-2400 = 5190 кг. '
Определяем по рис. V.1 коэффициент теплообмена на поверхности при температуре /нач= 110° С: <Хпов=15 Вт/(м2-К). Определяем сопротивление теплопередаче по формуле (V.20):
# = — — 4- - = 0,00102 + 0,00175 = 0,00277 К/Вт,
2400-1,46-38,1ба 15-38,16 1
где площадь внешней поверхности плиты
F = 6-3-2 +3-0,12-2 -}- 6 0,12-2 = 36 + 0,72+ 1,44 =38,16 м2.
Определяем критерий Фурье по формуле (V.19) (где Дг = 3600 с):
3600
Fo = = 0,3.
0,84-103-5190-0,00277
Определяем значение В по рис. V.4: В=0,71.
Определяем количество тепла, поступившего в помещение от бетонной плиты за первый час, по формуле (V.18):
Q' = 0,84-103-5190 (110 — 20)0,71 = 278- Ю6 Дж = 278000 кДж.