Тема 1.5. Основы теплового расчёта общесудовых систем

Основой теплового расчёта является составление теплового и влажностного балансов в судовом помещении.

Тепловлажностный баланс – это суммарное тепловое и влажностное воздействие различных факторов на микроклимат судовых помещений. Тепловлажностный баланс позволяет количественно и качественно оценить изменения параметров воздуха в судовых помещениях, установить характер этих изменений и обосновать выбор технологической схемы обработки воздуха для удовлетворения требований обитаемости людей, сохранности грузов и создания условий нормальной эксплуатации различного судового оборудования.

Тепловой баланс в общем случае выражается соотношением:

где: Q_явн – явные тепловыделения и теплопотери, Вт; Q_скр – скрытые тепловыделения и теплопотери, Вт; G_изб – баланс влагосодержания в помещении, кг/ч; i_п – энтальпия водяного пара, Дж/кг (в практических расчётах i_п = 2335¸2555 Дж/кг).

Выражение для теплового баланса можно записать также в следующем виде:

где - суммарные теплопритоки, Вт; - суммарные теплопотери, Вт.

Летом , и тогда тепловой баланс в помещениях положительный. В этом случае избыточные тепловыделения (+Q_изб) должны удаляться из помещений системами микроклимата.

Зимой , и тепловой баланс отрицательный. Недостаточное количество теплоты (-Q_изб) должно быть восполнено системами микроклимата.

Для каждого конкретного судового помещения число составляющих теплопритоков () соответствует количеству фактических источников теплоты. Зависимости для определения теплопритоков от различных источников приводятся в соответствующих справочниках.

Теплопотери отапливаемых помещений рассматриваются как теплопотери через наружные ограждения помещений, граничащие с внешней средой:

где q_из – удельный тепловой поток через наружные изолированные ограждения, Вт/м²; F_из – площадь наружных изолированных ограждений, м²; k_ог.н._i – коэффициент теплопередачи неизолированных наружных поверхностей ограждения, Вт/(м²×К); F_ог.н._i – площадь неизолированных наружных поверхностей ограждения, м²; t_В – температура воздуха внутри помещения, ⁰С; t_Н – температура наружного воздуха, ⁰С.

При расчёте теплопотерь через неизолированные наружные ограждения температура наружного воздуха принимается –25 ⁰С, температура забортной воды 0 ⁰С, а температура жидких грузов 5 ⁰С. В случаях наличия дверей в наружных ограждениях с учётом инфильтрации значение Q_ог.гн. следует увеличит на 5¸10 %, а при наличии естественной вентиляции – ещё на 10%. Если применяется искусственная вентиляция, то теплопотери с вентиляционным воздухом рассчитываются по выражению:

где: n – кратность воздухообмена, V_пом – объём помещения, м³, t_Н – температура воздуха, поступающего в помещение, ⁰С.

Тепловой режим судовых помещений в результате изменения теплопритоков в течение суток всегда нестационарен: Q_изб = f(t). Поэтому расчёт систем микроклимата должен производиться не только на максимальные, но и на долевые тепловые нагрузки, что позволяет оценить стабильность поддержания заданных параметров воздушной среды при различных условиях эксплуатации.

Баланс влаги в судовых помещениях выражается соотношением:

где - суммарные влаговыделения в судовых помещениях, кг/л; - суммарное влагопоглощение, кг/л. Влагопоглощение происходит засчёт гигроскопических материалов, химических веществ, конденсации и т.д.