§ 30. Поступления тепла и влаги в помещение с поверхности воды и с водяным паром

Одним из основных факторов, влияющих на интенсивность процес­са испарения воды, является подвижность воздуха над ее поверхностью. Поэтому в эмпирических расчетных зависимостях количества перене­сенного тепла и влаги представлены в виде функции скорости движе­ния воздуха.

С открытой поверхности нагретой воды тепло поступает в поме­щение в явном и скрытом виде. Явное тепло, Вт/м² или ккал/(ч-м²), по­ступающее в помещение в результате лучисто-конвективного теплооб­мена, при известной скорости движения воздуха v„ над поверхностью и температуре поверхности воды /_дов приближенно определяется по фор­муле

(5.71 +♦.<»>,) (VI. И)

или

й в (4.9 + 3,5с.) (VI. 18')

Скрытое тепло, кДж/(ч-м²), поступающее в помещение с водяными па­рами, равно:

9^СКР = / пЛпов. <^vl-¹⁹>

где /и — интенсивность испарения па поверхности воды; I t_noB—энтальпия пара, кДж/кг или ккал/кг, соответствующая температуре поверхности воды, равная

Чов = 2500 + 1.8/_ПОв (VI. 20)

или

597,3 + 0,43,„₀„. ■ (VI.20')

При составлении теплового баланса помещения интенсивность испаре­ния, кг/(ч-м²), можно определить по приближенной формуле

jn ~ (^а + 0,131о_в) (рпов — Рв) (VI.21)

ИЛИ

/п = (а+ 0,01740») (рпов — Рв)» (VI.21 )

где а — коэффициент, зависящий от температуры поверхности воды /_Пов;

30 50 70 90

. 0,216(0,022) 0,248(0,033) 0,303(0,041) 0,0383(0,051)

р_в и рпов — упругость водяного пара соответственно в воздухе и при полном насыщении воздуха водяными парами при температуре поверхности воды, кПа или мм рт. ст.

Если нагретая вода не перемешивается и находится в резервуаре в спокойном состоянии, то температура ее поверхности /_Пов ниже сред­ней температуры толщи воды /_ж. При температуре воды до 40° С эта разница составляет около 2° С; при температуре воды 70—75° С она максимальная и составляет около 12 С; по мере приближения к темпе­ратуре кипения (1С0°С) разница температур вновь понижается до 3° С.

При кипении интенсивность испарения зависит от количества под­водимого к воде тепла; ориентировочно она равна 40—50 кг/(ч-м²). При наличии укрытий (зонтов, крышек и т. д.), через которые пар час­тично прорывается в помещение, в формулу (VI.21) вводится понижа­ющий коэффициент, значение которого определяется опытным путем.

Если теплообмен происходит при постепенном остывании воды, то полное количество отданного тепла, кДж/ч, при известной начальной t_a3i4 и конечной Wj температуре воды составляет

«*=°» <^v,-²²>

Интенсивность теплоотдачи для разных отрезков времени при осты­вании воды подсчитывают по формуле (V.17) или (V.18), считая услов­ную величину Я воды с учетом перемешивания равной примерно 0,93 Вт/(м-К) [0,8 ккал/(ч-м-°С)].

Иным будет процесс теплообмена, если вода длительное время на­ходится в условиях тепловлажностного равновесия с окружающим воз­духом (например, на полу помещения). В этом случае происходит адиа­батическое испарение воды. Температура воды оказывается ниже тем­пературы воздуха и приблизительно равной температуре мокрого тер­мометра:

~ t_M. (VI.23)

В результате разности температур явное тепло конвекцией и излучением передается от помещения к воде; его количество может быть определено по формуле (V.6). В силу равновесного состояния это тепло расходуется на испарение воды и в виде энтальпии об­разовавшегося водяного пара поступает обратно в воздух помещения. В результате передачи воде конвективного тепла температура воздуха понижается, а общая энтальпия его остается практически неизменной благодаря увеличению влагосодержания и доли энтальпии поступивше­го в воздух водяного пара. Фактически энтальпия воздуха несколько увеличивается, так как энтальпия водяного пара больше конвективной доли явного тепла, переданного воде, на величину лучистой составляю­щей теплообмена, а также в результате подвода тепла путем теплопро­водности через поверхности, не соприкасающиеся с воздухом. Для ис­парения 1 кг влаги из помещения должно быть отдано 2500+1,8 t_B—с_ж£_ж, кДж, явного тепла. Количество испаряющейся влаги, кг/(ч*м²), при адиабатическом процессе приближенно может быть определено по фор­муле

/п ⁼ (6. • .6,5) 10—⁸ (/„ — /_м). (VI. 24)

Общее количество явного тепла, кДж/ч или ккал/_ч, отданного из помещения воде в этих условиях, равно:

0* = (2500+ 1,8lj i_BF (VI.25)

или

0_Ж - (597,3+ 0,43/„ -£_ж („) l_uF. (VI.25')

где F — площадь поверхности испарения.

(VL.26)

В производственные помещения пар может подаваться по паропро­водам и использоваться для механической работы (например, в паро­вых молотах). Энергия пара, израсходованная для выполнения механи­ческой работы, в конечном счете переходит в тепло и передается поме­щению. Количество явного тепла, кДж/ч, при этом определяют по фор­муле

Q — бп (Хдач — /кон)*

где G_а — количество израсходованного пара; /_нач и /_КОв — соответственно началь­ная энтальпия пара и энтальпия отработавшего пара, отводимого после выполнения ме­ханической работы.

Часть пара прорывается в помещение через неплотности паропро­водов (обычно около 0,1% используемого пара) и передает воздуху пол­ное тепло, кДж/ч, равное

Q;=M0-³G_ri/_n, (VI. 27)

где /_п — энтальпия пара в паропроводах.

Температура воздуха в помещении при прорыве пара практически остается неизменной.