Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Гусев В.М. Теплоснабжение и вентиляция учеб. для вузов

.pdf
Скачиваний:
7
Добавлен:
24.10.2023
Размер:
9.96 Mб
Скачать

Полная потеря

давления приближенно

равна потери

давления

в прямолинейных

трубах с коэффициентом

(1,2—1,3) на

местные

потери.

 

 

 

Работа централизованного теплоснабжения тесно связана с пе­ ременными факторами (изменением теплопоступленин, водоразбором и т. п.), и высокое качество ее обеспечивают, лишь применяя автоматику, регулирующую температуру, расход и давления теп­ лоносителя.

Так, регулятор (рис.

9-22) «после

себя» (РР) обеспечивает постоянство

рас­

хода воды

через местную

отопительную систему. Клапан / находится под седлом,

и пружина

2 оттягивает

его вверх. От

давления со стороны входа сетевой

воды

клапан разгружен сильфоном 3. Со стороны выхода воды клапан нагружен дав­ лением перед местной системой, а на сильфон снизу воздействует давление за системой. Таким образом, пружина уравновешивает силу, пропорциональную гид­ равлическому сопротивлению системы. Устанавливая соответствующее натя­ жение пружины, можно обепечить требуемое сопротивление системы, а следова­ тельно, определенный пропуск через нее греющей воды.

Другой, устанавливаемый на вводе; регулятор подпора «до себя» предусмат­ ривается для поддержания минимума да'вления в обратной трубе, защищает местную систему от опорожнения. Конструкция этого регулятора во многом анало­ гична предыдущей. Клапан находится уже снизу, изменен и подвод к нему сете­ вой воды.

Ч а с т ь I I I . ВЕНТИЛЯЦИЯ

Глава

10

 

 

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ

 

 

§ 30. Воздух, его свойства. Диаграмма I -d

 

 

Атмосферный воздух — смесь азота (75,6%

по массе),

кисло­

рода

(33,1%) и водяных паров — в ничтожных

количествах

содер­

жит инертные газы (гелий, неон, криптон и др.).

Современные города сильно загрязнены пылью и газами от за­ водов и фабрик, выхлопами автомобилей. Содержание этих вред­ ностей в миллиграммах относят к 1 м3 воздуха (мг/м3).

Охрана воздушного бассейна стала проблемой современности. Мельчайшие частицы пыли адсорбируют (сгущают,) водяной пар. Уменьшается прозрачность воздуха, возникают туманы, вредно отражающиеся на организме человека.

В гражданских и промышленных зданиях воздух должен быть достаточно нагрет и чист, умеренно влажен. Поддержать пара­ метры внутреннего воздуха на требуемом уровне, удалить из по­ мещения загрязненный воздух и подать чистый — задача венти­ ляции. Большое значение имеет правильный учет тепловлажност-

ного состояния

воздуха.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Водяной

пар может

находиться в

воздухе

и в

перегретом, и

в насыщенном состояниях. Атмосферный воздух

(всегда

влаж­

ный) допустимо считать смесью газов, на которую

распространя­

ются законы Дальтона и Клайперона.

 

 

 

 

 

 

По Дальтону сумма парциальных давлений всех газов, состав­

ляющих смесь, равна полному (барометрическому)

давлению

смеси

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в = рг

+ Р2 + . . . + р л - 2 Л .

 

( ю - 1 )

По Клайперону произведение давления

на объем для 1 кг лю­

бого газа есть величина

постоянная:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ptüt= RtT„

 

 

 

 

(10-2)

где РІ — абсолютное давление, кгс/м2;

ѴІ — удельный объем, т. е.

объем в м3,

занимаемый 1 кг газа

при давлении РІ и абсолютной

температуре

Т;,

°К; Ri — газовая

постоянная

(для сухой

части

воздуха 29,27;

для водяного пара 47).

 

 

 

 

 

Влажный

воздух состоит

из

водяного

пара

(молекулярная

масса Ц п = 1 8 )

и

сухого воздуха

(молекулярная масса

ц с в = 29).

 

 

 

 

В =

РС.В

+ РП.

 

 

 

(10-3)

161

Плотность y (кг/м3) —величина, обратная удельному объему. При атмосферном давлении 760 мм рт. ст. (760-13,6= 10333кгс/м2) из уравнения Клайперона для сухого воздуха следует

 

у . в =

Pc п

10 333

353

 

/лг\

л\

 

Я с . п Г=

29.27Г= Т.

 

(10-4)

'

 

 

с

 

 

 

 

 

Содержание влаги в воздухе крайне мало:

 

 

 

Тв =

Тс в -

0,0129^ = ^ - °

^

^ L .

(10-5)

Так как Р„ обычно

не превышает

500 кгс/м2х

то у в

= Yen-

 

Количество водяного пара,

приходящееся на 1 кг сухой части

влажного воздуха,

называется

влагосодержанием

воздуха

х\

х = - ^ - =

^ с в Р п

=-gg^Z..-Ü5- =

0,623

Р п .

(10-6)

Тс. в

^пРс. в

 

47

Р с . в

S — Р п

 

В вентиляционных расчетах удобнее пользоваться влагосодер­

жанием

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d = ЮООл: =

623

Р " .

 

 

(10-7)

 

 

 

 

 

 

 

 

В - Рп

 

 

 

 

Для этих же расчетов можно

 

принимать постоянными

весо­

вые теплоемкости и сухого воздуха, и пара:

 

 

 

 

 

 

 

сс = 0,24

ккал/кг-град;

 

сп = 0,46

 

ккал/кг-град.

 

 

 

Теплосодержание

сухого воздуха

при температуре

t

 

 

 

 

 

 

 

I c

. ß = cc.Bt

[ккал/кг].

 

 

 

(10-8)

Теплосодержание

перегретого

пара

для

практических

расчетов

можно

принять

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/„ = спі + г,

 

 

 

 

(10-9)

где г — скрытая теплота

парообразования,

 

при 0°С составляющая

595,3

ккал/кг.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда теплосодержание влажного воздуха, отнесенное

к

су­

хой его части,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I* =

/ с . в + 7 п = 0,24^ +

(595,3 +

 

0,46/) rf/1000.

(10-10)

Графическая

зависимость /,

г, ср, d,

Ри

наглядно отображается

на /—d-диаграмме,

предложенной

в

1918

г. Л. К-

Рамзиным.

Сейчас /—d-диаграмма

(рис. 10-1)

широко

применяется при рас­

четах тепловлажностных

процессов.

 

 

 

 

 

 

 

 

Для удобства пользования она строится в косоугольных коор­

динатах. По оси ординат отложено

теплосодержание

воздуха

/,

по оси

абсцисс

(под 135° к оси

ординат)—влагосодержание

d

(то и другое по отношению к сухой части). На диаграмме

имеются

линии

t и ф — постоянных температур

и

относительных

влажно-

стей воздуха.

Нижняя

вспомогательная

горизонтальная

 

шкала

влагосодержания

d

связана с упругостью .водяных паров

Рп

(на

162

 

 

"v^.

"V*-. X**-.

 

 

 

 

 

Масштад удельного Злагосодержания і,і/кг

 

 

Рис. 10-1. /—d-днаграмма тепловлажностного состояния

воздуха

 

правой вертикали диаграммы). Линия ф = 100% отвечает

состоя­

нию

насыщения

воздуха. Ниже — область

тумана,

перенасыщен­

ного

воздуха.

/ — d выражает

 

 

 

 

Диаграмма

состояние

воздуха

в виде

одной

точки, определяемой двумя параметрами. По найденной <гочке на­ ходятся остальные параметры.

П р и м е р 27. /п=20°С, ф = 3 0 % . Определить точку, изображающую данное состояние воздуха и значения остальных параметров. На пересечении изотермы

/=20° С с линией

ср = 30°/о находится точка А

(рис. 10-1), изображающая искомое

состояние: 7=7,5

ккал/кг,

rf=4,5 г/кг=0,0045

кг/кг и Я п

= 5,5 мм

рт. ст.

По диаграмме /—d

просто находят температуры точки росы

/ т . р = ' н а о и мок­

рого термометра

/ м . т

('т.р — температура

воздуха,

насыщенного водяными

163

парами при данном влагосодержании). Для нахождения fT.v на диаграмме (рис. 10-2) следует продолжить линию d=const вниз до пересечения с кривой насыщения. Проходящая

через эту точку изотерма Судет отвечать

tT.v-

Значение / м . т соответствует температуре

воз­

духа, насыщенного водяными парами при дан­ ном теплосодержании. Следовательно, значе­ нию /м.т на диаграмме отвечает изотерма, проходящая через точку пересечения линии /=const с кривой насыщения (ф=100%) .

Рис. 10-2. Нахождение значе­ ний Гт.р и Гм.т для воздуха, состояние которого на /—d- диаграмме отвечает точке А

Диаграмма I—d упрощает нахож­ дение параметров смеси двух коли­ честв воздуха неодинаковых состояний. Например, пусть воздух состояния hdy

в количестве Gi смешивается

с возду­

хом состояния

l%d% в количестве G 2 .

Влагосодержанне

и

теплосодержание

получаемой

смеси

соответственно

будет:

 

 

 

 

dCM (Gi +

G a

) =

d-fiy +

d2G2;

 

 

/см (Gi +

G a ) = I&

+ / 2 G 8 .

Эти выражения приводят к равенству

 

 

 

 

d3

— ^см _ Gt _ /а

 

 

(10-11)

 

dcu

— di

 

 

 

 

 

 

Отсюда видно, что

абсцисса точки dCM делит

отрезок

d2 — di

в отношении,

обратно

пропорциональном

смешиваемым количест­

вам воздуха;

в таком

же соотношении делит отрезок h—h

и ор­

дината точки /смЕсли точки, соответствующие параметрам обоих смешивающихся количеств, соединить на диаграмме прямой, то координаты точки смеси на этой прямой, делящей ее на два от­

резка, оказываются обратно пропорциональными

смешивающимся

количествам.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П р и м е р 28.

Воздух_ в

количестве

100 кг состояния

Гі=30°С; rfi = 10 г/кг

смешивается с 50 кг воздуха

состояния

h= 10° С; d 2 = 7 г/кг.

Определить

пара­

метры смеси.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Находим на диаграмме точки, соответствующие этим состояниям. Соединив

обе точки прямой

(рис.

10-1)

и разделив отрезок

в отношении Gx/G^—I/X,

от­

ложив одну треть

полной

его длины от точки с параметрами

t\ d\,

найдем

точку,

характеризующую

параметры смеси:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ с м =

23,5° С;

dcM =

9,1

г/кг.

 

 

 

 

Просто отображаются на диаграмме

/ — d

процессы, связан­

ные с переходом воздушно-паровой

смеси из

одного

состояния

в другое (при нагревании, увлажнении, охлаждении или осушке).

Если

параметры начального

состояния воздуха /t rfi, а конеч­

ного hdt,

то отношение

 

 

 

/ і

AI

(10-12)

 

(dt — dJl/lOOO

Adl/lOOO

 

 

164

представит собой угловой коэффи- (t) циент линии процесса, характери­ зующий изменение состояния возду­ ха на диаграмме (множитель 1/1000 вводится при ci, исчисляемом

вкг/кг).

Вто же время

 

 

 

I

=

Q/Овл.

 

 

 

 

 

 

где

Q и О в л — выделенные в поме­

 

 

 

 

щение

тепло

(явное и

скрытое) и

 

 

 

 

влага.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Четыре

характерных

построения

 

 

 

 

на /—d-диаграмме

отображены на

 

 

 

 

рис. 10-3.

 

 

 

 

hdi

 

 

 

 

 

 

1. Воадух

состояния

нагре­

 

 

 

 

вается

при постоянном

влагосодер-

 

 

 

 

жании

(di — dz). В этом

случае зна­

 

 

 

 

чение углового коэффициента |і па­

 

 

 

 

раллельно линии d = const. Выраже­

 

 

 

 

ние

для

углового

коэффициента

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

da

— dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1000

 

 

 

 

 

Это говорит о том, что процесс сухого нагревания при

d=const

графически

изображается вертикальным

лучом,

проведенным из

начальной точки / через точку 2.

 

 

 

 

 

2.

Воздух

состояния

hdi

поглощает

одновременно

и

тепло,

и влагу. Если конечное состояние характеризуется

параметрами /з,

dz,

то направление

луча

искомого процесса изобразится

отноше­

нием

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

£ 2 =

^ — - > 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1000

 

 

 

 

что соответствует направлению луча между точками /—3.

 

3.

Воздух

поглощает

влагу при неизменном

теплосодержании

(адиабатический

процесс): / 4 = / і = const. Здесь угловой

коэффици­

ент выразитсй

отношением

 

 

 

 

 

Процесс протекает по лучу / = const.

165

4. Воздух отдает тепло (охлаждается) при неизменном влаго-

содержанип rfi = rf5 = const. Как и в первом

случае, луч процесса

параллелен линии d = const, но так как h<h,

то

. d6 dx 1000

Процесс характеризуется лучом от точки 1 по вертикали вниз.

§ 31. Вредности. Определение воздухообменов

Вид и количество вредных выделений в помещении определя­ ются деятельностью человека, технологическим процессом. В жи­

лых

и общественных

помещениях

основные вредности — углекис­

лый

газ, влаго- и

теплоизбытки;

в производственных, помимо

влаго- и теплоизбытков, могут быть пыль и различные газы. Ме­ теорологические условия в помещениях должны отвечать санитар­ ным нормам (СН 245—71).

Т е п л о п о с т у п л е н и я . Помимо тепловыделений с поверхно­ стей труб и арматуры (см. §18 и 19), могут быть теплопоступле­ ния от людей, солнечной радиации, искусственного освещения, электродвигателей и станков, остывающих в помещении материа­ лов, с поверхностей технологического оборудования.

1. Тепловыделения людьми определяются интенсивностью и ус­ ловиями их труда и зависят от параметров окружающей среды.

-Эти тепловыделения (табл. 10-1) состоят из явного «ощутимого» тепла (сухая теплоотдача тела) и «скрытого» тепла (при испаре­ нии влаги с поверхности кожи и дыханием). При объеме помеще­ ния более 50 м3 на одного человека тепловыделение людьми не учитывается.

Т а б л и ц а 10-1

Тепловыделения человеком, ккал/ч

Тепл овыделен н я

 

Х а р а к т е р

работы

 

 

 

 

скрытые

Т я ж е л а я . . . .

150

150

Средней

тяжести

125

100

Легкая

• • • • •

100

75

Умственный труд

70

55

Состояние покоя

60

40

2. Теплопоступления от солнечной радиации учитывают при на­ ружной температуре 10° С и выше:

для остекленных проемов

Q0 = q0F0A0;

(10-13)

166

для

покрытии

 

 

 

 

Qn = qnFnKn,

(10-14)

где q0

и

qn — величины

радиации

(табл. 10-2 и 10-3), Fo и

— поверх­

ности

остекления и покрытия, мг;

Кп — коэффициент

теплопередачи

покрытия,

ккал/м2-ч-град;

А0 — ко­

эффициент, учитывающий вид остек­

ления (для двойного

Л о = 1,15;

оди­

нарного 1,45).

 

 

П р и м е ч а н и я : 1.

Солнечная

радиа­

ция через массивные стены, а также через остекленные поверхности, обращенные на север, не учитывается. 2. Коэффициент теплопередачи покрытия должен быть не менее 0,8 ккал/мг • ч • град. 3. Расчетные ве­ личины Qo уменьшаются: при забелке

окон — до 60%, при матовом

стекле—'

до 40%, при сильном загрязнении

стекол —

до 80%.

 

Борьба с солнечным облучением сводится к озеленению участков, покрытию наружных ограждений светлой краской, забеливанию окон, устройству у них ставен, жалюзи, а иногда и к охлаждению огражде­ ний водой (водяные резервуары с неподвижной или проточной водой над покрытиями, расположение над последними орошаемых пористых материалов, распыливание воды

ит. п.).

3.Теплопоступления от искус­ ственного освещения

Q = 2 # - 8 6 0 ,

(10-15)

Ô

. XBChXlfD

хганчігвіоо а

s

ч

о га о h с

со га s О п

3

о

•X s

•ѳ-

та

о.

где

UN — потребляемая

мощность

 

одновременно

включаемых

светиль­

 

ников, квт/ч;

860 — теплоэлектриче-

та

ский эквивалент, ккал/квт.

 

4.

Тепловыделения

от

электро­

в

двигателей или станков

рассчитыва­

 

ют по формуле:

 

 

 

 

Q = 2 # '

-86(hhi|>aiM>4,

(Ю-16)

 

где T,N'—суммарная

расходуемая

 

мощность электродвигателей или

 

станков, квт/ч; грі средний к. п. д.

 

о о

о

о

со со

 

 

ІЛ о

о

о

•* со

 

оо со

о

 

 

CN СО

 

 

 

о

о

о ю

• * CN

Ю О СО —

ю о о о

СО

о ю

CD

 

s

 

 

 

ж

 

 

сц

 

 

 

ч

 

 

 

к

 

 

 

ш

 

 

 

S H

 

 

 

S u

 

 

 

та о

 

 

t-

 

 

 

ai

 

 

 

Ч £

 

 

 

С л

 

 

 

о> s

 

 

 

о. л

 

 

 

tu ч

 

 

 

Я га

 

£

(-

 

 

P. си

V

 

CU с

 

п

С я

 

к *з ш

 

 

Ч я с R

 

ч .S

п

 

 

Во g ш

 

г1 в я

 

 

et

И

 

 

 

о

 

 

о сц

 

 

. Я S .

га й) О. Ч

О)

та ь S га 4

й

л

Œ ч

^ Вта

ОН О

 

 

 

Т а б л и ц а

10-3

 

Значения qu,

ккал/м2

 

 

 

 

 

 

Широта

 

 

В к д покрытия

35°

45°

65°

55°

 

 

 

 

Бесчердачное

20

18

15

12

 

С чердаком

 

5

5

5

5

 

электродвигателей;

ор2 —коэффициент

использования

(0,5—0,8);

•фзкоэффициент одновременности работы

(0,5—1,0);

тф4- коэф­

фициент (0,1—1,0),

характеризующий

долю

перехода

механиче­

ской энергии в тепловую.

 

 

 

 

 

Практически при работе механического и электротехнического оборудования: без специального охлаждения —11)1^2^4 = 0,25; при

использования охлаждающей

среды гріг|)2фз^4=0,10.

 

П р и м е р 29. В насосной

водопроводной станции

установлены

два насоса,

каждый с электродвигателем

24

кет. Расчетные

теплопотерн

насосной —

3200 ккал/ч.

 

 

 

 

Определить теплопоступлеіше в насосную при работе электродвигателя и рас­ четную тепловую нагрузку для подбора отопительного оборудования насосной.

Принимаем: грі=0,95; ij?a=0,9; г|>з=0,5 (один насос резервный). В насосной станции трение воды о стенкн насоса и труб переходит в тепло, передаваемое перемешаемой воде. Поскольку основная часть водопроводной сети находится за пределами насосного помещения, в последнее практически передается неболь­ шая часть тепла, характеризуемая коэффициентом 4/4=0,1.

Теплопоступлетіе (по выражению 10-16)

Q = 24-2-860-0,95 0,9-0,5 0,1 = 1770 ккал/ч. Тепловая нагрузка на отопление будет 3200—1770=1430 ккал/ч.

5. Тепловыделения от

остывающего в помещении материала

(или металла) определяются из выражения:

аЫЬ-Ц+г

 

+ ъ

Ц - ч ) ]

 

г 2

Ч

 

где G — масса материала,

кг;

tu t\

и h — температуры: начальная

жидкого материала, температура плавления и конечная остывшего

материала, °С; г—скрытая теплота

плавления материала,

ккал/кг;

Сж и ст в .— массовые теплоемкости

жидкого вещества и

твердого,

ккал/кг-град;

z2 и Zi — конечный и начальный отсчеты времени.

Средняя (за период остывания) величина тепловыделения:

жидким

материалом

 

 

г2 z l

твердым

г а Zi

168

П р и м е ч а

н и е . По выражениям (10-17) —(10-19) подсчитывают и охлажде­

ние помещений

при въезде в них холодного подвижного состава и при поступ­

лении холодных материалов п оборудования. Эти выражения используют также при расчетах по таянию льда н снега.

6. Теплопоступления от нагретых

поверхностей

 

 

 

 

Q =

к +

а л ) (/„ - /в ) >„,

 

 

(10-20)

где а к и а л

— коэффициенты

теплоотдачи конвекцией и лучеиспу­

сканием, ккал/м2-Ч'град;

 

ta

и

 

— температуры на поверхности и

в помещении, °С; Fn

— греющая поверхность, м2.

 

 

П р и м е р

30. Фильтры

очистной

водопроводной станции имеют температуру

гп = 5°С H площадь зеркала

воды F n = 100 м2.

Рассчитать

охлаждение

помещения

фильтров через поверхность зеркала

воды при поддержании гв = 12°С.

 

Поскольку Дг = : п t n = l 2 — 5 = 7 ° С,

 

 

 

 

 

 

а к =

3,00 +

0,08-7 =

3,56

ккал/м2ч-град.

 

 

Принимая

значения

коэффициентов

лучеиспускания

(см. § 1) для

неподвиж-

 

 

— J

, для внутренней штукатурки 4,3, имеем

 

=

 

1

 

 

[-(285/100)4 — (278/100)«]

=

 

а "

174,7+

1/4,3

— 1/4,96 [

7

J

~

 

 

 

 

=

4,7

 

ккал/м2-ч-град.

 

 

 

Окончательно искомое охлаждение

 

 

 

 

 

 

Q = (3,56 + 4,7) (12 — 5)-100 = 6500

ккал/ч.

 

 

Тепловыделение через открытые загрузочные отверстия различ­ ных промышленных термических печей в основном определяется лучеиспусканием и приближенно может подсчитываться по выра­ жению

Q = 0,06 (Т/100)* 2,

(10-21)

где Т — абсолютная температура газов в печи; z— продолжитель­ ность открытия отверстия, мин.

П р и м е ч а н и я : 1. При наличии у отверстий загрузочных дверей прини­ мается вдвое меньшее тепловыделение. 2. Суммарное тепловыделение пламенных

печей при выпуске продуктов горения в помещение принимается

в размере

100%

от тепла сожженного топлива. 3.

Тепловыделение от кузнечных

горнов

при од­

ном огне— 15 000 ккал/ч,

при двух 30 000. 4,- При устройстве

над

печами,

ваннами, горнами и другим оборудованием вытяжного укрытия

учитывается

только лучистое тепловыделение с их боковых поверхностей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

10-4

Количество

влаги

q, г/ч, выделяемое

человеком

 

 

 

 

Х а р а к т е р работы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

20

25

 

30

 

35

Тяжелая . . . .

 

185

240

300

355

 

415

Средней тяжести

 

110

140

185

230

 

280

Легкая

 

55

75

115

150

 

200

Состояние покоя

 

40

45

50

80

 

115

169

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ