Контрольная работа "Теплотехника"

     По  типу привода различают следующие  соединения колеса с валом электродвигателя: с постоянным передаточным отношением и с регулируемой бесступенчатой передачей (вариаторы, гидро- и индукторные люфты скольжения). Технические характеристики вентиляторов приводятся для стандартных условий чистого воздуха при барометрическом давлении.

     

     Рис. 6 – центробежный вентилятор.

     Центробежный  вентилятор (рис. 6) состоит из трех основных частей: рабочего колеса с лопатками (ротор), улиткообразного кожуха и станины с валом подшипниками и шкивом.

     Поток воздуха входит в вентилятор в  осевом направлении, т.е. параллельно его оси вращения, а покидает в направлении перпендикулярном оси. Центробежные вентиляторы различают по направлению вращения рабочего колеса — ротора. Если смотреть на вентилятор со стороны, противоположной входному отверстию, то вентилятор, вращающийся по часовой стрелке, называется вентилятором правостороннего вращения.

     Колесо  вентилятора должно всегда вращаться  по ходу разворота улиточного кожуха. При обратном вращении производительность вентилятора падает на 70 - 80%. Вентилятору присваивается номер, соответствующий диаметру кольца в дециметрах. Например, №2 – 2 дм, №8 – 8 дм.

     В системах вентиляции используются чаще всего вентиляторы низкого давления. Центробежные крышные вентиляторы могут применяться для установок общеобменной вытяжной вентиляции, как без сети, так и с сетью воздуховодов. Кроме того, их используют для удаления воздуха от местных укрытий, если не требуется производить предварительную очистку воздуха и в том случае, когда температура воздуха не превышает 60 - 70 ^°С. 

     5. Воздух с параметрами t₁ = 30°С и φ₁ = 50% охлаждается до t₂ = 10°С. Определить количество тепла, выделившегося при охлаждении, если обработке подвергалось 5500 кг воздуха. Определить параметры воздуха после охлаждения. 

     Решение:

     Для определения количества тепла выделяемого  при охлаждении воздуха массой 5500 кг используем формулу, учитывая, что воздух охлаждается при постоянном давлении:

     Q = G·c_cp·(t₁ – t₂),

     где c_cp – средняя теплоемкость воздуха, c_cp = 1,005 кДж/(кг·град) при давлении 760 мм рт. ст.;

         G – масса воздуха.

     Q = 5500·1,005·(30 – 10) = 110550 кДж

     Для определения параметров воздуха  после охлаждения воспользуемся  I – d-диаграммой. Найдем точку А, соответствующую t₁ = 30°С и φ₁ = 50%. Определим влагосодержание d_А = 13 г/кг и энтальпию i_А = 62 кДж/кг. Далее на диаграмме из точки А проводим вертикальную прямую до изотермы t₂ = 10°С. Из рисунка 1 видим, что такое пересечение невозможно, так как оно ниже температуры точки росы для данного состояния влажного воздуха. Получаем точку В на пересечении с линией относительной влажности φ = 100%. Это говорит о том, что воздух достигает полного насыщения при t_н = 18°С и дальнейшее его охлаждение приведет к перенасыщению влагой и выпадению ее в виде росы. После точки В помимо понижения температуры начинается увлажнение. Определим энтальпию в точке С (пересечение изотермы t₂ = 10°С с линией энтальпии i = const, проведенной от точки В): i_С = i_В = 50 кДж/кг, а также влагосодержание d_С = 16,4 г/кг. 

     

6. Приборы для  измерения и регистрации температуры  и влажности воздуха: психрометры, термографы, гигрографы.

 

     Метереологические условия на производстве, т.е. состояние воздушной среды, оказывает влияние на течение жизненных процессов в организме человека и характеризует гигиенические условия труда на производстве. Эти условия определяются: температурой воздуха, относительной влажностью воздуха %, подвижностью воздуха, м/с; барометрическим давлением, мм рт.ст.; тепловым излучением, Вт/кв.м (ккал/кв.м ч).

       Состояние воздушной атмосферы  и микроклимата на производстве  контролируется путем измерения  температуры, влажности, скорости  движения и состава воздуха. Полученные данные сопоставляются с допускаемыми санитарными нормами.

       Температура воздуха в производственных  помещениях измеряется в нескольких  точках на рабочих местах в  разное время на высоте 1,3-1,5 м от пола и не ближе 1 м от нагревательных приборов и наружных стен.

       Ртутные термометры применяются  обычно при измерениях выше 0 град. С, а спиртовые — ниже 0 град С. Для измерения температуры воздуха в условиях теплового излучения пользуются парным термометром: один термометр с зачерненной поверхностью резервуара с ртутью, другой — с покрытием из серебра. Для регистрации температуры во времени применяют термограф.

       Относительную влажность воздуха  измеряют психрометрами и гигрометрами. Простейший психрометр статический (психрометр Августа), состоящий из 2 термометров — сухого и влажного.

       Для более точных измерений  применяется аспирационный психрометр (психрометр Ассмана) — сухой и влажный термометр с встроенными вентилятором. На основе показаний влажного и сухого термометров по таблицам определяется относительная влажность. Для записи изменения влажности во времени применяется гигрограф. Скорость движения воздуха измеряется анемометрами: от 0,4 до 10 м/с применяются крыльчатые анемометры, от 1 до 35 м/с — чашечные. Для замера малых скоростей менее 0,4 м/с используются электроанемометры. Интенсивность теплового излучения измеряется актинометрами, действие которых основано на поглощении лучистой энергии и превращении ее в тепловую, количество которой регистрируется различными способами. 

 

     7. В процессе кондиционирования  воздуха смешивался внутренний  и наружный воздух следующих  параметров: t₁ = 15°С, φ₁ = 35%, М₁ = 500 кг и t₂ = 25°С, М₂ = 2000 кг. Определить параметры воздуха после смешивания. 

     Решение:

     Задачу  необходимо решать с использованием I – d-диаграммы. По диаграмме определим для внутреннего воздуха:

     – энтальпия (теплосодержание) i₁ = 23,4 кДж/кг;

     – влагосодержание d₁ = 3,6 г/кг;

для наружного  воздуха при температуре t₂ = 25°С и относительной влажности φ₂ = 70%:

     – i₂ = 58,7 кДж/кг;

     – d₂ = 13,75 г/кг.

     Определим из условия задачи отношение масс воздуха:

     а = М₂ / М₁

     а = 2000 / 500 = 4

     Определим влагосодержания воздуха после  смешивания по формуле:

     d_см = (d₁ + а·d₂) / (1 + а)

     d_см = (0,0036 + 4·0,01375) / (1 + 4) = 11,72 г/кг

     Определим энтальпию воздуха после смешивания по формуле:

     i_см = (i₁ + а·i₂) / (1 + а)

     i_см = (23,4 + 4·58,7) / (1 + 4) = 51,64 кДж/кг

     Имея  значения величин d_см и i_см, по I – d-диаграмме найдем параметры воздуха после смешивания:

     t_см = 23°С, φ_см = 66%. 

     Проверим  правильность решения задачи графическим способом. Для этого по значениям i₁, d₁, i₂ и d₂ на I – d-диаграмме находим точки 1 и 2 (рисунок 2). Найденные точки соединяем прямой и применяем правило рычага.

     Масса воздуха после смешивания будет:

     М_см = М₁ + М₂

     М_см = 500 + 2000 = 2500 кг

     Тогда получим отношение:

     (А-2) / (1-2) = 500 / 2500 = 1 / 5 

     

     Рис. 2 – I-d диаграмма воздуха 

     Разделив  прямую 1-2 на 5 частей, находим точку  А, соответствующую состоянию воздуха  после смешения двух потоков:

     t_см = 23°С, φ_см = 66%; i_см = 51,64 кДж/кг