Книги / Каменев П.Н. Вентиляция1

Наибольшая	интенсивность		излучения на рабочем						месте
	Озагруз	отв = фр ЖтвС0		еч	П 00 )	4	-	А.
				{Т„

рде	д	-	площадь загрузочного отверстия, м	2

^

рм

равна:

(6.18)

Пример

6.1

.

Определить

теплопоступления

от

кузнечной

печи

,

уста-

	н		Вленной				на фундамент, с	боковыми		стенками размером 2,128x2 и
		0				м	и температурой 1200°С, а			-
	I	728			x2				также интенсивность облучения чело
					находящегося на расстоянии 1				или 2	м от открытой дверцы размером
	века			,
					,7	м	напротив ее центра	.
	048			x0

Исходные

данные

:

•

•

• • • •

характеристика стенок,		пода	и свода
- шамотный	кирпич толщиной			Ьш
Хш = 0 838 + 0 000582? Вт/(м °С),
,	,			Ь,„
- трепельный	кирпич толщиной
Хт = 0,198 Вт/(м °С);
характеристика дверцы

= =

0,232

0,232

м	и	теплопроводностью
м	и	теплопроводностью

- шамотный кирпич

толщиной 5

=

0,115 м,

Ш

Хч =

- чугунная обойма толщиной 8„ =

0,01

ми теплопроводностью

=

39,6 Вт/(м °С);

температура в печи 1

1200°С;

печи =

гв

температура воздуха

в помещении

~

20°С;

дверца открывается в течение 1-го

часа

15 минут;

степень черноты абсолютно черного

тела С0 = 5,78

Вт/(м

2

К).

Решение

.

1

2

А. Определение теплопоступлений от стенок печи.
Принимаем	температуру на внутренней поверхности
температуры в печи:		—
	п		печи -5 = 1200 -5 = 1195	С.
Задаемся			^	°
			на внешней поверхности	печи
температурой

печи

на

5°С

ниже

3

4

По

Iпов

=

150°С.

рис

коэффициент теплообмена на

внешней поверхности

. 6.1

а„

17,5

Вт/(м

2

-°С).

Определяем

ов =

стыке

температуру

на

между

шамотным

и

кирпичом

:

ОЧи

/

ЬнШв П

б

)

—

(7

т

ш

1

пов

-

/5

) (?

{

)

Принимаем

,

ориентировочно

Х1и

=

1,5

Вт/(м -°С), тогда

печи трепельным

откуда

1

,5

(

1195

-

{

\

)

=

0

,

198

(

?!

-

150)

,

?!

=

(

1

,5

11195

+

0,

198

150

)

/

(

1

,5

+

0

,

198

)

=

1070

°С

.

191

Электронная

библиотека

Нб

-Ьр://:1 д

V.кПз

-Ьи

.ги

5. Определяем среднюю температуру шамотного кирпича- :

1ср = (4 „ + 4)/2 = (1195 + 1070)/2 1130°С.

6. Определяем теплопроводность шамотного кирпича:

К = 0,838 + 0,000582 1130 = 1,49 Вт/(м °С).

Эта величина достаточно близа к принятой.

7. Определяем коэффициент теплопередачи от внутренней поверхности к

наружной:

Кст = 1/[(5МА*) + ( Ь Ж )] = 1/[(0,232/1,5) + (0,232/0,198)] = = 1/(0,152 + 1,172) = 0,755 Вт/(м2 -°С).

8. Определяем количество теплоты, проходящей через 1 м2 стенки при за- данных температурах 1в п ,1пов-\

Яш = Кст(1пов - 4) 0,755 (1195 - 150) = 789 Вт/м2.

9. Определяем количество теплоты, отдаваемого 1 м2 поверхности стенки печи в помещение:

Яп ~ &ст( }ПОб - 4) = 17,5 • (150 - 20) = 2275 Вт/м2.

аст принимаем по рис. 6.1.

10. Задаемся новым значением температуры на внешней поверхности печи

так как цст Ф

1ПОв ' V

11. По рис. 6.1 находим коэффициент теплообмена на внешней поверхно-

сти печи

апов = 11,1 Вт/(м2 оС)

12. Определяем температуру 4 на стыке между шамотным и трепельным

кирпичом:

4 = (1,5• 1195 + 0,198 -70) /(1,5 + 0,198) = 1060°С.

Температура на стыке изменилась незначительно, поэтому оставляем

прежнее Хш = 1,5 Вт/(м °С). Тогда коэффициент теплопередачи от

внутренней поверхности к внешней остается прежним:

Кст= 0,755 Вт/(м2 оС).

13. Определяем количество теплоты, проходящего через 1 м2 стенки при

1IПОв = 70' 47 °С-

Яст ~ КСт(Япае - 4) = 0,755 (1195 - 70) = 849 Вт/м2.

14. Определяем количество теплоты, отдаваемой 1 м2 поверхности стенки

печи в помещение:

пОб - 4) = 11,1 (70 - 20) = 555 Вт/м2.

15. Проводим графическую интерполяцию (рис. 6.4).

192

Электронная библиотека НбТр:// Ьду.кНзТи.ги

		2500	д, Вт/м2
			Чп=2275
		2000
		1500	Яст = 849
		1000	= 789
		— 555
			I
		500
			II
		0
		70 808490 100 110 120 130 140 6,ов,°С
		Рис 6.4. Графическое интерполирование
16. Чт = 800 Вт/м		’ <пов = 84°С.		площади загру
	Определяем поверхность боковых стенок (за вычетом
17.	зочного отверстия):			-

Рст = (2,128 + 1,728 • 2) • 2 - 0,48 0,7 = 15,09 м2. 18. Определяем теплопоступления от стенок печи:

(2ст Яст Рст = 800 - 15,09 = 12070 Вт.

Б. Теплопоступления от свода печи определяются по аналогии расче- тов теплопоступлений через вертикальную стенку. Величина теплопоступ- лений через свод составляет 3100 Вт.

В. Теплопоступления от пода печи.

1Принимаем долю теплоты, поступающей от пода в помещение т = 0,6.

2Фактор формы доля прямоугольного пода /= 3,9.

3Площадь пода:

РПОО = 2,128 - 1,728 = 3,67 м2.

4Диаметр круга, равновеликого по площади поду:

В= (4Р/п)0' 5 = (4• 3,67/тг)0,5 = 2,16 м.

5Определяем эквивалентную теплопроводность кладки пода:

1Э = Е5/1К„од = (0,232 + 0,232) /(0,152 + 1,172) = 0,353 Вт/(м -°С).

б Определяем теплоотдачу пода по формуле 6.15

Опоо = 0,6 • 3,9• (3,67/2,16) 0,353 (1195 - 20) = 1640 Вт.

Г. Определяем теплопоступления от закрытой дверцы печи.

* Температура на внутренней поверхности дверцы составляет 1190°С.

Принимаем температуру на поверхности загрузочной дверцы 370°С.

7 Средняя температура шамота: (1190 + 370)/2 = 780°С.

3 Коэффициент теплопроводности шамотного кирпича:

К = 0,838 + 0,000582 780 = 1,292 Вт/(м °С).

^ентиляция	193

Электронная библиотека Ы:1:р://:1 дV.кЬз'Ьи.ги

4. Коэффициент теплопередачи стенки:

	Кст =	1	/[(8„,/1,)	+	(8„Л„,)]			=
			»			-
	= 1/[(0,115/1,292)		+ (0,01/39,6)]				11,2		Вт/(м	2
	5. Тепловой поток через толщу		стенки

оС).

6.

По

рис.

	Цст ~		-	О =	11,2 (1190 - 370)	=	9184	2
		ПОв						Вт/м .
6.1	коэффициент теплообмена на внешней поверхности								печи

апов = 26,0	Вт/(м	2	-°С).

7.

8.

Тепловой поток

с

поверхности загрузочной дверцы:

цп

=

0

(1

- )

=

26,0

- (370 - 20)

=

9100

2

Вт/м .

Количество

-ст пов

4

помещение от

загрузочной

теплоты, поступающей в

Озагруз оте = (9184 + 9100)

/2

(0,48

2

•

•

0,7) = 3072 Вт/м .

дверцы

;

1.

Д. Определение теплопоступлений от открытого отверстия печи.
Определяем интенсивность
теплового излучения из загрузочного отверстия
	:

2.

Определяем

цотв = 5,78		-[(273	+ 1200)
ср	„
	0/ в, пользуясь рис. 6.2:

/

100

]

4

=

272000

Вт

/

м

2.

<	=
/г/ 7

Ш	=

464	/480	=

464	/700	=

0,976,

0,67,

'
§
отв
"
ц
>	отв

= =

0,66,

0,73,

3.

Определяем

фоте -	(	/	оте)/2	= (0,66	+ 0,73)/2 = 0,7.
		фоте + ф
интенсивность теплового излучения						в помещение:

4.

	Цотв - фоте Цотв = 0 7 - 272000 = 191000				2
				Вт/м .
		,
Определяем	интенсивность	излучения	из загрузочного		отверстия
открываемого
	на 15 минут в течение каждого часа:

2отв =	Цотв /Д15	/60)	=	191000	-0,336	(15/60)	=	16000	Вт.
<

печи

Е. Определение общих теплопоступлений от печи в окружающую

Теплопоступления:
•
от стенок
•
от свода
•
от пода
•
от
•	закрытой дверцы
от открытого
Итого		отверстия

Ост	=	12070 Вт,
все=		3100 Вт,
Опод = 1640 Вт,
Озагр дв = 3072 ВТ,
йоте = 16000 Вт.
12пост = 35882			Вт.
(

среду

-

	Теплопоступления от электрических печей		рассчитывают				как
	долю			„„ указываемой				а
	от установочной электрической мощности /у								-
	каталоге, называемой	>		с	хода».	Макси
		иногда «мощность холостого
	194

Электронная

библиотека

ЪЕЕр:/

/

Ьду

.

кИзЕи

.ги

, находящейся

ые

теплопоступления

имеют место от прогретой

М

печи. В этот

период электри

ежиме

теплопередачи

-

стационарной

на восполнение теплопотерь

Б

ская

мощность

будет расходоваться

холостого

хода. Для опреде-

4

и именно ее назвали

мощностью

ляй

в помещение электрическими печами

суще

ленил

тепловыделении

-

я

несколько

способов:

сТВует

:

холостого хода

#

по

мощности

кВт

=

ЮОО

/УXX

>

Вт

.

(

6.19)

	•	по	доле		л
				на
	расходуемой

% от	номинальной
	:
теплопотери печью

электрической

мощности

печи,

йэлпечи

=

1000

(л

/

100)

УУ

у

ст

5

Вт.

(6.20)

,

ориентировочно

тепло

величины

-

Если

указанные

неизвестны

определить по назначению печи.

поступления

можно

в

Вт на 1

указаны значения величин

тепловыделений

В

табл

.6.4

.

мощности

для печей различного

назначения

кВт

установочной

Таблица

6.4

Тип электрической	печи
, методические
Камерные, шахтные
Колокольные
Муфельные
Печи-ванны	печи
Печи, без указания типа

Значения	а, Вт
200
130
150
400
250

•

Телопоступления

определяют			как:
(		~	ЯМуст
2
	эл печи

*

(6.21)

где

ТУуст

установочная

электрическая

мощность

печи

в

кВт.

,

Если в цехе установлено

несколько

групп печей разных типов

отдельно по каждой группе одно-

Расчет

теплопоступлений

ведется

типных

печей с учетом

коэффициентов

загрузки Кзагр < 1

(учиты-

вающем

тепловых режимов каждой из

пе

несовпадение во

времени

-

Чеи)

и

К „<

1, (по условиям технологи

-

одновременности

действия

Ческ

го

процесса не все

печи

в группе будут работать).

°

и меха-

Теплопоступления

от

электродвигателей

станков

не

нИзмов.

оборудование и электрический привод к

Механическое

-

.

Электро

МУ Могут находиться в одном или

различных помещениях

-

7*

		195
Электронная	библиотека	НЕЕр:/ /Ьду.кНзби.ги

энергия в основном расходуется на выполнение механической раб0

ты, которая, в конечном итоге, превращается в тепловую (джоулеВа

теплота). Часть электрической энергии превращается в тепловую в

самом электродвигателе.

Если механическое оборудование и электропривод размещены в

разных помещениях, то теплопоступления, Вт, в каждое из помеще. ний будут следующими:

• помещение с механическим оборудованием

		0-мех об ~ Ю00т\Мусп1 Кт,			(6.22)
• помещение с установленным электроприводом
|		Опр = 1000(1			(6.23)
		коэффициент полезного действия электродвигателя в долях
где Г	-			Ыуст - уста-
единицы,			в пределах (0,75 0,92);
		обычно находящийся
			-
новочная мощность электродвигателя, принимаемый по					каталогу,

кВт; Кт - коэффициент, учитывающий, что часть перешедшей в те-

плоту электрической мощности не выделяется в помещении, а уно-

сится, например, водоэмульсионным охлаждением деталей во время

обработки, переносится с неостывшими изделиями в другое поме- щение и т.д., имеет значение менее единицы.

• электрический привод смонтирован вместе с механическим

оборудованием и представляет единый агрегат (станок):

2	=	1000	^	(6.24)
< агр			/7 ,(1 - Г| + Г|Кт)

При любом варианте взаимного расположения механического

оборудования и приводящего его в действие электродвигателя необ-

ходимо дополнительно вводить поправки:

• коэффициент одновременности работы, Кодн(0,5-1) (при не-

скольких единицах установленного оборудования часть может про-

стаивать, например, по причине ремонта);

•коэффициент загрузки Кзагр{0,5-0,8) (при работе механическо-

го оборудования не всегда используется вся установочная мощность);

•коэффициент использования мощности А7С„(0,7-0,9) (коэффи- циент полезного действия электродвигателя в каталоге указывается

для установочной мощности; если используемая мощность меньше установочной, коэффициент полезного действия двигателя меньше

указанного в каталоге);

• коэффициент, учитывающий количество теплоты, поступив-

шей в воздух помещений от обработанных деталей, находящихся в

помещении ограниченное время (коэффициент Кт).

196

Электронная библиотека ЪЕЕр://ЬдV.кЬзЕи.ги

Окончательно

формулы (6.22), (6.23) и (6.24) примут

Кзагр КиСп Кт >

0мех об = 1000Т|NуСщ

-

= 1000 1

|

Муст КодиКзагрКисп Кт

йпр

,

(

Т )

Кисп

агр

0

и

(1

+

) .

0.

~ ЮООИуст К () Кзагр

~

П

Т|

АДГ

"

вид

:

(6.25) (6.26) (6.27)

от

силовых

трансформаторов

. Любое

про

Тепловыделения

-

мышленное

предприятие

или

цех,

крупное торговое

предприятие

энергонасыщенное

тех

пи

здание

для

снабжения электроэнергией

-

и

нологического

оборудования имеет трансформатор

большой элек-

трической

мощности,

выделяющий

значительные количества тепло-

трансформаторы устанавливаются

в

специальных

ты

Одиночные

которые следует

вентилировать.

(трансформаторных),

помещениях

помещения

обычно не отапливаются и

сообща

Трансформаторные

-

ются

наружным воздухом.

с

Теплопоступления от силового трансформатора можно опреде-

лить

как:

йпр

~ 1000(1

-Т )Муст Кзагр К,

(6.28)

•

\

исп

	4
Теплопоступления от
ные трансформаторы	могут

сварочных трансформаторов
размещаться в помещении,	.
	где

Свароч-

произво-

дятся сварочные работы и вне

подводимая к трансформаторам,

его. Вся электрическая мощность,
превращается в теплоту. Если	сва
	-

рочные работы проводятся в том же помещении, где
трансформаторы, тепловыделения (	)	, Вт составят:
	тр

установлены

и

0-пр

~

1000

Коди

Кзагр

Кисп

Кт

.

(

6.29

)

где	ИЫуст
мещении

- общая установочная	мощность
	, кВт.
сварочных трансформаторов

всех

находящихся

в

по-

Если сварочные трансформаторы находятся вне помещения,			где
выполняются сварочные работы, теплопоступления	в	помещение
сварочных
работ можно определить как:

				^
	Омех об = 10001(г) Муст) одн МзагрКиспКт .
	Теплопоступления от	мест газовой сварки, не
ных местными отсосами,		(	)	могут быть определены,
ны	секундный расход газа		С6	3
		II, н/м , и его теплотворная
	3
	кДж
	/нм :

(6.30)

оборудован-

если извест-

способность,

(6.31)

г

4

е

Лг

-

КПД

сварочной

газовой

горелки,

равен

примерно

0,9

.

Электронная

библиотека

197 ЬТЕр://1:дV.кЬзби.ги

Теплопоступления от

остывающих

материалов

в

имеют

Мест

кузнечных, термических цехах и подобных

им производств

0

Ино

гда для

.

утилизации

теплоты

циальные

остывающих деталей,

устраивают

спе

лота

вентилируемые

камеры, в которых детали остывают.

Теп

-

удаляемого воздуха

утилизируется. Остывать

могут

изделия

изготовленных

из других

материалов,

например, бетонные

плиты

после

в цехе железобетонных изделий.

пропаривания

Полное

коли

-

чество

теплоты,

выделяющееся

при

остывания изделия составит:

Опостыв

~

С

С

(

1мат

С

),

(

6.32

)

где с

-

удельная

теплоемкость

материала

остывающего

изделия

кДж/кг

С;

С

- масса остывающих

(

°

изделий

и 1

-

соответст

, кг;

мат

-

венно,

в

начальная

температура материала изделия и

температура

воз

духа

-

цеха, °С.

В

литейных цехах металлургических и

машиностроительных

водов

выделяется

теплота от

за-

остывания

ратуры

отверждения, теплота

жидкого металла до темпе-

отверждения

и теплота

вания

твердого металла. Полное

металла

осты

-

количество

выделяющейся

составит:

теплоты

(2остыв

—

жмет

^тв

)

+

1тв

+

С

тС/

(

{

тв

(

6.33)

где

сж

-

удельная теплоемкость жидкого

металла, кДж

И

I

-

соответственно,

температура

/кг °С; I

жмет

те

жидкого металла, заливаемого

в

формы и

температура

ления

или

отверждения

металла, °С;

/

тв

- теплота плав-

отверждения

металла,

кДж/кг; ст -

теплоем-

удельная

кость

твердого

металла.

В

табл.

6.5

представлены

теплофизические

ли

и

чугуна,

характеристики ста-

позволяющие

определить

мулам

(6.32) и (6.33).

количество теплоты по фор-

Теплофизические

характеристики

стали

Таблица	6	5

и чугуна

Материал

Сталь Чугун

198

Температура
плавления или
отверждения
металла
		, °С
1300	-	1500
1050-1500

Теплота плавления или отверждения металла,

кДж/кг

92-100

96-100

Теплоемкость металла

в
расплав-
ленном
состоянии,
кДж/кг -	°С
1Д7
1,05

в твердом
состоянии
ОТ О	ДО		1
		-	тв
кДж/кг			°	С
0,73
0,755

Электронная

библиотека

ДСТр : / / Тдлл. кЬ. 8би . ги

Пример

6.2. Определить

полные

теплопоступления от

5000 кг стали,

-

в

цех

в жидком

состоянии с начальной

температурой

г

нач

П

гупаюшей

из цеха

в виде

слитков с конечной

температурой

00

°

С

и

удаляемый

'

!

Температура

плавления

стали 1

1400°С.

оС

т =

00

.

решение.

,„

96 кДж/кг,

.

6.5

определяем: теплоту плавления стали /

=

1

0

о

табл

теплоемкость стали в жидком состоянии

сж = 1,17 кДж/

кг -°С,

удельную

состоянии ст = 0,73 кДж/(кг °С).

и

в

твердом

полные тепловыделения по формуле (6.41):

?

Определяем

- 1400) + 96 + 0,73(1400 - 500)]5000 =

4350000

кДж.

2

[1,17

(1500

(

ост =

теплоотдачи при остывании

нагретых деталей из-

Интенсивность

меняется

во

времени, постепенно снижаясь. Ориентировочно поступ-

от нагретых материалов и изделий за некоторый проме-

ление

теплоты

Аг с

начала охлаждения можно определить по формуле:

времени

жуток

воет

=

0,

278

с

С

(

Кет

-

X

в

)В

,

(6.34

)

				Дг	с начала охлаж
где В - доля теплоты, потерянная телом за время					-
дения
.		В зависит от	размеров, формы,	теплофизических
Величина
свойств,	продолжительности		охлаждения. Оно может быть прибли-

женно

определено

по

графику

на

рис.

6.5.

в

зависимости

от

критерия

Ро,

равного:

Ро

—

Дг 1000сС/?

’

(

6.35

)

где

с

-

теплоемкость

материала

;

С

-

мас-

са

изделия

;

В

-

полное

сопротивление

теплопередаче со всей

тывающего изделия, °С,

поверхности равное:

ос-

к

=

О

+

1

(6.36)

0

0,2

0,4

0,6

0

,8

Ро

а„

’

рХА

2

ЖА

Рис

6 5

Зависимость

доли

,

выде-

здесь

3

избыточной теплоты

р - плотность

материала, кг/м ; X

-

, от

теплопроводность

материала,

Вт/м °С,

лившейся в помещение

критерия Ро

при сыпучих материалах должна быть уве-

из

личена на 25%; а

коэффициент теплообмена на

поверхности

-

ИОб

2

елия, принимаемый

по графику рис. 6.1

А

- поверхность

изделия,

м .

4

;

	Пример 6.3. Определить осредненный тепловой поток						в
1	-й час остывания		бетонной	плиты размером 6x3x0,12			м.
температура		бетонной	плиты г		110°С. Плотность бетона	р =
			нач =

помещение
Начальная
2400	2
	<
	кг/м\
	199

Электронная

библиотека

Ьббр://

^:д

V.

кЬзби.ги

Температура	помещения	1	=	20°С.	Удельная	теплоемкость
		в

= 0	,	84	кДж/кг. Теплопроводность бетона X	=	1,46	Вт/м °С.

бетона

с

=:

	Решение.
1. Определяем		массу бетонной плиты:
2. Определяем				С = р - Л • В -Д = 2400 - 6 - 3 -0,12		= 5184	кг.
		площадь поверхности бетонной плиты:
	Л = 2 -	Л		- В + 2 - А -( А+ В) = 2 -6 -3	+ 2 - 0,12 - (6 + 3) = 38,16			2
3.								м .
	По рис. 6.1	определяем коэффициент			теплообмена		на поверхности
	ным 15 Вт/(м		2	-°С).
4.	Определяем	сопротивление теплопередаче по				формуле (6.36):

рав-

5

.

			К	=			5184				+		1			,	002763.
					2400		-1, 46 -	38,16		2		15	-38	16	= 0
													,
Определяем критерий							Фурье по формуле (6.35) для 1											-	го	часа
(	2	= 3600	с):
	Д								3600
				Ро =		1000 -0						-0,				= 0, 299.
								84	-5184				002763
							,

остывания

6.

7.

Определяем	В по рис. 6.5, В	=	0,71.
Определяем	тепловой поток		от бетонной
тывания по формуле (6.34):

плиты

в

течение

1

-

го

часа

ос

-

0-ост

=

0,

278

•

0,

84

•

5184

•

(110

-

20)

•

0,

71

=

77355

Вт.

что

В за

практике проектирования ориентировочно принято

первый час охлаждения нагретое изделие выделит 50

считать,
% избы	-

точной теплоты, за второй 30%, и

Расход теплоты на подогрев

ется по формулам, аналогичным (

за третий час - 20%.

ввозимых материалов рассчитыва-

6.34)-(6.36). Для определения рас-

Тип вагона

крытый

плат- форма

хоппер

200

											Таблица 6.6
Расход					на подогрев железнодорожных вагонов
			теплоты
					различного типа
Д			Затраты		теплоты на подогрев товарного					вагона,	2		, МДж
(		н									<	'
				при расчетной температуре наружного воздуха, °С
о^		ла
		сч
С		н	-15		-20		-25		-30				-35
О		о
го		О
	-	X
°.		<^и			и температуре воздуха помещения, °С
-
г
и			+5	+15	+5	+15	+5	+15	+5	+ 15		+5		+	15
																,6
50			301,4	452,2	376,8	527,5	452,2	590,3	527,5	678,3	590,3			753
50			251,2	376.8	314	439,6	376,8	502,4	439,6	611,3	502,4			628
60			226,3	339,1	282,6	395,7	339,1	452,2	395,7	508,7	452,2			565		,2

Электронная	библиотека	ЬЫр://:1 дV.кЪзби.ги
		'