МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСТИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)

Институт управления и информационных технологий Кафедра «Химия и инженерная экология»

Курсовая работа по дисциплине

«Системы обеспечения микроклимата на объектах железнодорожного транспорта»

на тему «Расчет и выбор системы отопления и вентиляции в производственном помещении»

Выполнил: ст.гр. УЗС-411

Макеева Дарья.

Проверил: профессор, д.т.н.

Сидоров Ю.П.

Москва, 2011 год.

Содержание

1. Исходные данные…………………………………………………………3

2. Расчет теплового баланса здания в зимнем режиме эксплуатации…….5

3. Расчет системы отопления………………………………………………..9

4. Расчет системы вентиляции……………………………..........................12

Исходные данные:

Район расположения: Ростов

tнар = -22 °C

Производственный цех имеет размеры:

• длина 40 м

• ширина 20 м

• высота 6 м

Наружные стены выполнены из кирпичной кладки толщиной 375 мм.

С наружной стороны, слой штукатурки толщиной 20 мм.

С внутренней стороны имеется слой теплоизоляции толщиной 20 мм.

Слой сухой штукатурки 20 мм.

Коэффициент теплопроводности:

• Кирпич 0,8 Вт/м²*К

• Наружная штукатурка 0,9 Вт/м²*К

• Теплоизоляция 0,05 Вт/м²*К

• Сухая штукатурка 0,2 Вт/м²*К

Окна располагаются по двум длинным стенам в один ряд.

Размеры окон:

• ширина 3 м

• высота 2,5 м

Нижний край окна расположен в 1,5 м от земли.

Расстояние между центрами окон 6 м.

Окна выполнены с деревянными переплетами в двух рядном исполнении.

Пол цеха – бетонные основания с дощатым покрытием (доска толщиной 40 мм).

Пол крепится на лагах между бетоном и доской (зазор 20 мм).

С торцевой стороны имеются въездные ворота размером 3,5 ˟ 3,5 м.

Ворота выполнены из дерева толщиной 60 мм.

Крыша помещения имеет чердак.

Потолок выполнен из железобетонных плит толщиной 30 мм, и потолок из досок толщиной 30 мм.

Кровля выполнена из дощатого настила толщиной 30 мм и покрыта в два слоя рубероидом толщиной 10 мм.

Коэффициент теплопроводности:

• Бетон 1,2 Вт/м²*К

• Доска 0,15 Вт/м²*К

• Рубероид 0,7 Вт/м²*К

Температура в цехе в зимнем режиме t = 18 °C

Теплоноситель – горячая вода с:

t входе = 90 °C

t выходе = 65 °C

Режим работы цеха с 7:00 до 23:00 ч.

Кратность циркуляции воздуха на притоке к = 1.

Приточная система – механическая.

Вытяжка – естественная с использованием дефлекторов.

Задание:

Рассчитать и выбрать системы отоплений и вентиляции в производственных помещениях.

I. Расчет теплового баланса здания в зимнем режиме эксплуатации

Qздания = Qпотерь + Qпоступл

Qпотерь = Qогражд + Qинфильтр

Теплопотери через ограждения определяются в виде:

• теплопотерь через непрозрачные стены

• через окна

• через крышу

• через пол

• через потолок

Для определения теплопотерь используется уравнение теплопередачи:

Q = k * F*( tнар – tвнутр) , где

к – коэффициент теплопередачи, Вт/м²*К

F – поверхность ограждения

Q – теплопотери , Вт

Коэффициент теплопередачи определяется по формуле:

к = 1/ (1/α1 + 1/ α2 + ∑δi / λi ) , где

α1 – коэффициент теплоотдачи с наружной стороны здания

Для стандартной ветровой нагрузки (3-5 м/с) принимаем: α1 = 20 Вт/м²*К

α2 – коэффициент теплоотдачи на внутренних поверхностях ограждения здания.

• для вертикальных поверхностей (окна, стены) принимается: α2 = 7 Вт/м²*К

• для горизонтальных поверхностей (пол, крыша) принимается:α2 = 5 Вт/м²*К

δi - толщина i-го слоя ограждения, м.

λi – коэффициент теплопроводности i-го слоя ограждения.

Вычисления:

1. Определим поверхность наружных стен:

Fстен = Fцеха – Fокна – Fворот , где

Fстен = 720-90-12 = 618 м²

2. Определим коэффициент теплопередачи:

к = 1/ (1/α1 + 1/ α2 + ∑δi / λi ) = 1/ (1/20 + 1/7 + 0,02/0,9 + 0,375/0,8 + 0,02/0,05 + 0,02/0,2) = 1/1,18 = 0,84 Вт/м²*К

3. Определим количество теплоты теряемые через наружные стены:

Qнар ст = k * Fстен *( tнар – tвнутр) = 0,84*618*(-22-18) = -20765 Вт

(-20,7кВт)

4. Определим теплопотери через окна:

Qокна = kокна * Fокна *( tнар – tвнутр) , где kокна = 2,5 Вт/м²*К

Qокна = 2,5*90*(-22-18) = -9000 Вт

(-9 кВт)

5. Определим теплопотери через ворота:

Qворот = kворот * Fворот *( tнар – tвнутр) , где

Kворот = 1/ (1/20 + 1/7 + 0,06/0,15) = 1,7 Вт/м²*К

Qворот = 1,7*12*(-22-18) = -800 Вт

(-0,8кВт)

6. Определим теплопотери через крышу:

Qкрыши = kкрыши * Fпотолка *( tнар – tвнутр) , где

Fпотолка = ширину*длину = 40*20 = 800 м²

kкрыши = 1/ (1/α1 + 1/ α2 + 1/ α3 + 1/ α4 + δ1/ λ1 + δ2/ λ2 + δ3/ λ3 + δ4/ λ4 ) = 1/ (1/5 + 1/10 + 1/10 + 1/20 + 0,03/1,2 + 0,03/0,15 + 0,02/0,15 + 0,01/0,7) = 1/(0,2+0,1+0,1+0,05+0,025+0,2+0,13+0,014) = 1/0,819 = 1,22 Вт/м²*К

Qкрыши = 800*1,22*(-22-18) = -38400 Вт

(-38,4кВт)

7. Определим теплопотери через пол:

Qпол = ∑ 1/Ri * Fi *( tнар – tвнутр) , где

Ri – термическое сопротивление переноса тепла в окружающую среду

RI = 2,1 м²*К/Вт

RII = 4,3 м²*К/Вт

RIII = 8,6 м²*К/Вт

RIV = 14,2 м²*К/Вт

R1 = RI + δдоска / λдоска + δвоздух / λвоздух + δбетон / λбетон = 2,1+1 = 3,1

R2 = RII + δдоска / λдоска + δвоздух / λвоздух + δбетон / λбетон = 4,3+1 = 5,3

R3 = RIII + δдоска / λдоска + δвоздух / λвоздух + δбетон / λбетон = 8,6+1 = 9,6

R4 = RIV+ δдоска / λдоска + δвоздух / λвоздух + δбетон / λбетон = 14,2+1 = 15,2

Общая площадь помещения 800 м²

F1 = 800-576 = 224 м²

F2 = 576-384 = 192 м²

F3 = 384-224 = 160 м²

F4 = 800-576 = 224 м²

Qпол = (F1 / R1 + F2 / R2 + F3 / R3 + F4 / R4 ) * ( tнар – tвнутр) = (224/3,1 + 192/5,3 + 160/9,6 + 224/15,2) * (-22-18) = -5597 Вт

(-5,6 кВт)

7. Определим потери теплоты с инфильтрационным воздухом:

Qинф = ( к*Gокна * Fокна + 0,7* Gворот * Fворот ) * с * ( tнар – tвнутр) ,где

• к (для двух рамных рам) = 0,8

• Gокна – количество воздуха поступающего через окно, кг/м²*ч

Gокна = 10 кг/м²*ч

• Fокна = 90 м²

• Gворот = 80 кг/м²*ч

• Fворот = 12 м²

• с = 1 кДж/кг

Qинф = (0,8*10*90 + 0,7*80*12) * 1 * (-22-18) = 1392* (-40) = -55680/3600

= -15,5 кВт

Находим общие потери:

Qобщ = Qнар ст + Qокна + Qворот + Qкрыши + Qпол + Qинф =

= -20,7-9-0,8-38,4-5,6-15,5 = -85,2 к Вт

Qобщ = -85 кВт