Расчет естественной вентиляции

Расчет естественной вентиляции.

Исходные данные:

Количество работающих	100
Физические нагрузки	С.т.
Температура в помещении, ºС	20
Мощность оборудования, КВт	3000
Коэффициент использования  мощности	0,8
Коэффициент загрузки	0,7
Коэффициент одновременности  работы	0,7
Вес нагретого материала, кг	500
Вид материала	Ч
Диапазон температур, ºС	1000-60
Мощность освещения, КВт	100
Площадь остекления, м2	200
Коэффициент, Кост	1,45
Расположение остекления	СЗ
Площадь водной поверхности, м2	5
Температура жидкости, ºС	60
Скорость движения воздуха  над жидкостью, м/с	0,2
Площадь нижних проемов, м2	150

 

1. Определение теплоизбытков в помещении
1. тепловыделения от людей

Количество тепла, выделяемого  взрослым мужчиной в помещении при  температуре 20ºС при работе средней тяжести равно 732550 Дж. Количество рабочих – 100 человек. Тепловыделение от всех рабочих равно 73255000 Дж.

2. тепловыделения от станков.

Количество тепла, выделяемого от станков, определяется по формуле:

Q = 860 * Nф * φ

Nф = 3000 КВт

φ = 0,8 + 0,7 + 0,7 + 0,25 = 2,45

Q = 860 * 3000 * 2,45 = 6321000 Дж

3. тепловыделения от нагретого материала

Q = G_H * C(t_нач – t_к)

G_H – вес материала = 500 кг

С – средняя теплоёмкость материала (чугун – 418,6 Дж)

t_нач – начальная температура = 1000 ºС

t_к – конечная температура = 60ºС

Q = 500 * 418,6(1000-60) = 196742000 Дж

4. тепловыделения от источников искусственного освещения.

Избытки тепла в помещении  от источников света можно определить из выражения:

Q = 860 * N_∑,

Где N_∑ - суммарная потребляемая мощность освещения = 100 кВт.

Q = 860 * 100 = 86000 Дж

5. тепло, вносимое в помещение солнечной радиацией

В теплый период года (при  наружной температуре более плюс 10ºС) следует учитывать солнечную  радиацию. Количество тепла, поступающего от солнечной радиации, определяется по формуле:

Q = F_ост * K_ост * q_ост

Где F_ост – поверхность остекления = 200 м²

K_ост – коэффициент, зависящий от остекления (одинарное остекление = 1,45)

q_ост – солнечная радиация через 1м2 поверхности остекления в зависимости от ориентации по сторонам света = 217672 Дж

Q = 200 * 1,45 * 217672 = 63124880 Дж.

6. тепловыделение от нагретой поверхности жидкости

Тепловыделения от нагретой поверхности воды или других жидкостей  определяются по формуле:

Q = (4,9 + 3,5 * V)(t_ж – t_возд)*F

Где V – скорость воздуха над водной поверхностью = 0,2 м/с

t_ж – температура жидкости = 60ºС

t_возд – температура воздуха в помещении = 20ºС

F – площадь водной поверхности = 5 м²

Q = (4,9 + 3,5 * 0,2)(60 – 20)*5 = 200 Дж

7. определение суммарного избыточного тепла, поступающего в помещении

Q_изб = Q_людей + Q_{н.матер.} + Q_{станков} + Q_ист.св. + Q_{солн.рад.} + Q_{пов.воды}

Q_изб = 73255000 + 196742000 + 6321000 + 86000 + 63124880 + 200 = =339529080 Дж

Тепловые потери можно  определить по формуле:

Q_т.п. = K*F(t_вн – t_н)

Где K – коэффициент теплопередачи для кирпичной стенки = 3767 Дж;

F – площадь поверхности ограждения = 700 м²

t_вн – внутренняя температура в помещении = 20ºС

t_н – наружная температура воздуха = 5ºС

Q_т.п. = 3767 * 700 (20 – 5) = 39553500 Дж

Затем определяем избыточное тепло с учетом тепловых потерь:

Q_изб = Q_пост + Q_т.п.

Где Q_пост – тепло, поступившее в помещение, Дж;

Q_т.п. – тепловые потери, Дж.

Q_изб = 339529080 – 39553500 = 299975580 Дж.

2. Определение необходимого воздухообмена.

Расчет объема приточного воздуха, необходимого для разбавления  избыточных тепловыделений, производят по формуле:

L = Q_изб / 0,24∙γ(t_ух – t_пр)

Где L – необходимый объем приточного воздуха, м³/ч;

Q_изб – избыточное тепловыделение = 299975580 Дж;

γ – плотность воздуха  при температуре, соответствующей  температуре подаваемого в помещение  воздуха = 1,27 кг/м^3;

 t_пр –температура приточного воздуха = 5ºС;

t_ух – температура уходящего из помещения воздуха = 20ºС.

L = 299975580 / 0,24 * 1,27(20 – 15) = 299975580 / 4,572 = 65611456,69 м³/ч

3. Определение избыточного давления и площади проемов

При расчете аэрации определятся площадь верхних и нижних вытяжных проемов. В зависимости от площади открытия верхних вытяжных и нижних приточных фрамуг в помещении устанавливается уровень равных давлений. Давление в одной плоскости равно нулю. Следовательно, на уровне центра нижних проемов создается давление:

 Р₁ = h₁(γ_н - γ_ср.п.)

Р₁ = 10*0,057=0,57 Па

Средняя температура воздуха  в помещении 

t_ср.п.= (t_р.з. + t_ух)/2

t_ср.п.= (20+17)/2=18 ºС.

Выше плотности равных давлений существует избыточное давление, Па, которое на уровне верхних проемов равно:

Р₂ = h₂(γ_н - γ_ср.п.)

Р₂ = 20*0,057=1,14 Па

Определяем скорость воздуха  в нижних проемах:

V₁ = L/µ∙F

Где L – необходимый воздухообмен = 65611456,69 м³/ч

µ - коэффициент расхода, зависящий от конструкции створок и угла их открытия ( для створок, открытых на 90º, µ = 0,6; на 30º, µ = 0,32);

F – площадь нижних проемов = 150 м².

V₁(для 90º) = 65611456,69 / 0,6 * 150 = 729016,18 м/с

V₁(для 30º) = 65611456,69 / 0,32 * 150 = 1366905,35 м/с

Далее определяем потери давления, Па, в нижних проемах:

P₁(для 90º) = (V₁)²∙γ_H/2∙g = (729016,18)²∙1,27/2∙9,8= 674960030191,276348 / 19,6 = 34436736234,25 Па

P₁(для 30º) = (1366905,35)²∙1,27/2∙9,8 = 2372906399540,45 /19,6 = 121066653037,78 Па

Определяем Р_τ, принимая температуру уходящего воздуха t_ух = t_н + 12ºС и определяем по таблице плотность γ_н и γ_ср.п.

t_ух = 17ºС

γ_н = 1,27

γ_ср.п. = 1,213

Р_τ, = h(γ_н - γ_ср.п.) = 30* 0,057 = 1,71 Па

Находим избыточное давление в плоскости верхних вытяжных проемов:

Р₂=Р_τ – Р₁ = 1,71 – 0,57 = 1,14 Па

Определяем требуемую  площадь верхних проемов (м²):

F = 65611456,69 / 0,6 * √1,14*2*9,8/1,213=65611456,69/2,575=25480177,35