Контрольная работа "Теплотехника"

     Контрольная работа 

     

1. Источники теплопоступлений в рабочие зоны производственных помещений. Написать и пояснить формулы расчета теплопоступлений испаряющейся влаги, остывающего материала, людей.

 

     Расчетные потери теплоты, возмещаемые системой отопления Qот, Вт, определяется суммой потерь теплоты через ограждающие конструкции здания (трансмиссионные теплопотери) Qтр и расхода теплоты на подогрев вентиляционного воздуха Qв, уменьшенного на величину суммарных «бытовых» тепловыделений Qбыт.

     К «бытовым» относятся тепловыделения от электробытовых и осветительных приборов, пищеприготовления, горячего водоснабжения и людей, находящихся в квартире:

     Qот = Qтр+ Qв - Qбыт

     Основные  и добавочные потери теплоты следует  определять, суммируя потери теплоты  через отдельные ограждающие  конструкции Q, Вт, с округлением до 10 Вт для помещений по формуле:

     Q = A(tp - text) · (1 + Σβ) n/R,

     где А - расчетная площадь ограждающей конструкции, м²;

         R - сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м²⋅°С/ Вт. Сопротивление теплопередаче конструкции следует определять по СНиП II-3-79;

     tp - расчетная температура воздуха, °С, в помещении с учетом повышения ее в зависимости от высоты для помещений высотой более 4 м;

     texp - расчетная температура наружного воздуха для холодного периода года при расчете потерь теплоты через наружные ограждения или температура воздуха более холодного помещения при расчете потерь теплоты через внутренние ограждения;

     n - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху по СНиП II-3-79;

     Σβ  - добавочные потери теплоты в долях от основных теплопотерь, учитываемые:

     Потери  теплоты Qв рассчитываются для каждого отапливаемого помещения, имеющего одно или большее количество окон или балконных дверей в наружных стенах, исходя из необходимости обеспечения подогрева отопительными приборами наружного воздуха в объеме однократного воздухообмена в час по формуле:

     Qв  = 0,337 · An · h(tв - tн) · 10-3,

     Где An - площадь пола помещения, м²;

         h - высота помещения от пола до потолка; м, но не более 3,5 м.

     Помещения, из которых организована вытяжная вентиляция с объемом вытяжки, превышающим однократный воздухообмен в час, должны, как правило, проектироваться с приточной вентиляцией подогретым воздухом. При обосновании допускается обеспечивать подогрев наружного воздуха отопительными приборами в отдельных помещениях при объеме вентиляционного воздуха, не превышающем двух обменов в час.

     В производственных зданиях при сведении теплового баланса принимают в расчет интервал технологического цикла с минимальными теплопоступлениями. Тепловая мощность отопительной установки помещения Qот для компенсации дефицита теплоты равна:

Qот = Qпот  – Qвыд,

Где Qпот и Qвыд - теплопотери и тепловыделения в помещении в заданный момент времени.

     В производственном здании теплопотери  могут быть меньше тепловыделений и отопления не потребуется. В зданиях, сооружениях и помещениях с переменным тепловым режимом нормируемую температуру поддерживают только в рабочее время средствами отопления и вентиляции. Для отопления в нерабочее время используют имеющиеся установки, если они обладают достаточной мощностью для поддержания минимально допустимой температуры помещений и достижения ее перед началом работы. При недостаточной тепловой мощности основных отопительных установок или экономической нецелесообразности их использования проектируют специальные отопительные установки дежурного отопления. Тепловую мощность установок дежурного отопления определяют в соответствии с теплопотерями при пониженной температуре помещений в этот период времени с запасом, достаточным для достижения требуемой температуры помещений перед началом работы (если это не предусмотрено путем использования технологических и приточно-вентиляционных установок).

     Теплопотери в помещениях в общем виде слагаются  из теплопотерь через ограждающие  конструкции Qа, теплозатрат на нагревание наружного воздуха, поступающего через открываемые ворота, двери и щели в ограждениях, Qв, а также на нагревание поступающих снаружи материалов, оборудования и транспорта Qм. Теплозатраты могут также быть при испарении жидкости и других эндотермических технологических процессах Qтехн, при подаче воздуха для вентиляции с пониженной температурой по сравнению с температурой помещений Qвент, то есть:

Qпот  = Qa + Qв + Qм + Qтехн + Qвент

При расчетах тепловой мощности систем отопления  производственных зданий следует дополнительно учитывать расход теплоты на нагревание материалов, оборудования и транспортных средств.

Qм  = 0,28 · Gм · С · В (tв – tн), (6.14)

где Gм - расход материала, кг/ч;

   С - удельная теплоемкость материала, Дж/кг °С;

   В - коэффициент, учитывающий долю тепла, поглощаемого материалом за 1ч;

   (tв  – tн) - температура наружного воздуха и поступившего материала.

     Источниками теплопоступлений в цех являются: оборудование, люди, солнечная радиация, нагретый в результате обработки  металл и искусственное освещение, то есть суммарные теплопоступления складываются из следующих величин:

ΣQт.пост. = Qс.р. + Qл + Qмет + Qосв. + Qобор.,

где Qс.р. - теплопоступления от солнечной радиации, Вт;

   Qл  - теплопоступления от людей, Вт:

   Qл  = n · q,

где n - количество людей в помещении, чел.;

   q - количество явной теплой теплоты, выделенной человеком при данной категории тяжести работ и внутренней температуре воздуха, Вт/чел;

   Qмет  - теплопоступления в цех от остывающего металла, Вт, рассчитывается по формуле для потерь тепла на нагрев металла, где разница температур определяется между температурой

металла и внутренней температурой воздуха  соответствущего периода года;

   Qосв.  - теплопоступления от искусственного освещения в цехе, Вт:

Qосв. = E · F · qосв · ηосв,

где E - освещенность поверхности рабочих поверхностей;

   F - площадь пола, м2;

   qосв  - удельные тепловыделения от люминесцентных ламп, Вт/(м²лк);

   ηосв  - доля теплоты, поступающая в помещение;

   Qобор. - теплопоступления от технологического оборудования цеха, Вт:

Qобор. = 1000N(1 - kт · η + kт · kп · η)kс,

где N - номинальная мощность электродвигателей, кВт;

   kп  - коэффициент полноты загрузки электродвигателей;

   η - КПД электродвигателя;

   kт  - коэффициент перехода теплоты в помещение (принимается равным 1, если станки работают без охлаждения (принято в данной работе), и 0,9, если применяются охлаждающие эмульсии);

   kс  - коэффициент спроса на электроэнергию.

Принимаются во внимание также теплопоступления через ограждающие конструкции  смежных помещений. Согласно действующих нормативных документов, тепловая мощность системы отопления (кВт) определяется по формуле:

Q = Q1 · b1 · b2 + Q2 – Q3

Где Q1 - расчетные тепловые потери здания, кВт;

   b1 - коэффициент учета дополнительного теплового потока устанавливаемых отопительных приборов за счет округления сверх расчетной величины.

     В зданиях, сооружениях и помещениях с постоянным тепловым режимом для поддержания температуры на заданном уровне, в течение отопительного периода, сопоставляют теплопотери и теплопоступления в расчетном установившемся режиме. В помещении, в котором поддерживается постоянный (стационарный, не меняющийся во времени) тепловой режим, должен соблюдаться тепловой баланс (это следует из закона сохранения теплоты):

ΣQ = 0 или Qпост – Qпот = 0 или Qизб = 0

     Даже  если бы в помещении не было систем обеспечения микроклимата, то есть систем отопления и вентиляции, баланс тепла все равно бы соблюдался, просто баланс существовал бы при температурах внутреннего воздуха, неприемлемых для человека. Наличие систем отопления и вентиляции позволяет обеспечить тепловой баланс при требуемой температуре внутреннего воздуха. Таким образом, если при расчетной температуре внутреннего воздуха баланс не наблюдается, то есть имеют место избытки или недостатки теплоты, система вентиляции должна скорректировать баланс, введя в помещение точно такое же количество теплоты, но с противоположным

знаком:

Qве = – Qизб

     Таким образом, для определения расчетной  тепловой (холодильной или отопительной) способности системы следует произвести расчет избытков теплоты в помещении путем суммирования всех теплопоступлений и теплопотерь с учетом знака (теплопотери учитываются со знаком “минус”). Отметим, что термины теплопоступлений и теплопотери отражают лишь направление потоков теплоты: теплопоступления – это поток теплоты внутрь помещения, а теплопотери – поток теплоты из помещения.

     Учитывая  наличие знака “минус” перед  значением тепловых потерь, результат  суммирования теплопоступлений и теплопотерь  может оказаться как положительным, так и отрицательным. В первом случае говорят об избытках теплоты в помещении, а во втором случае – о недостатках теплоты. Два термина опять-таки используются исключительно ради того, чтобы не упоминать все время действительный знак результата вычислений.

     Если  в помещении выделяется влага, что  обычно и бывает в общественных зданиях, производственных помещениях (влага поступает от людей), то избытки и недостатки теплоты в помещении подсчитываются раздельно для явного и для полного тепла. Для общественных зданий характерно наличие водяной системы отопления с местными нагревательными приборами. Такая система является постоянно действующей и работает круглые сутки, в отличие от систем дежурного отопления промышленных зданий, которые могут отключаться в рабочее время (в первую очередь это касается систем воздушного отопления). Тепловой же баланс для промышленного здания обычно составляется без учета теплопоступлений от отопления, так как вопрос о выборе типа системы отопления и ее режима работы решается позднее. Результаты расчета теплового баланса используются для расчета воздухообмена по тепловым избыткам.

     В производственных помещениях теплопоступления от оборудования рассчитываются при  их минимальном напряжении. В жилых  зданиях учитываются бытовые теплопоступления и теплопоступления от солнечной радиации. Тепловая напряженность отопительных установок помещения Qоп для компенсации дефицита тепла равняется

     Qоп = Qпост– Qпот,

Где Qпост и Qпот - теплопоступления и теплопотери в помещении в заданный промежуток времени.

     В производственных помещениях теплопотери  могут быть меньше теплопоступлений и в этом случае система отопления не предусматривается.

В теплый период года, когда отсутствуют теплопотери, тепловой баланс состоит только из теплопоступлений. Теплопоступления от солнечной радиации учитываются в тепловом балансе круглый год. В переходный период года — теплопотери и теплопоступления пересчитываются на наружную температуру воздуха +8 °С, а теплопоступления от солнечной радиации принимаются в размере 50 % от теплопоступлений для теплого периода года. 
 

     2. Рассчитать теплопотери через перекрытия в цеху, который имеет: длинна — 96 м, ширина — 72 м, высота — 6 м. Температура наружного воздуха t_н = -10°С, внутреннего воздуха t_в = 18°С, R_о = 0,92 м²·C/Вт.