Общие вопросы

19. Указать пределы относительной влажности, допустимые по нормам техники безопасности. Проверить, допустима ли относительная влажность в помещении, если при температуре 20°С количество водяных паров в 1 м³ воздуха составляет 7,2 Г.

Расчет. К величинам, характеризующим состояние воздуха, относятся абсолютная и относительная влажность. Абсолютная влажность – это максимальное количество водяных паров, которое содержится в 1 м³ воздуха при данной температуре. Относительная влажность φ – это отношение количества водяных паров, фактически содержащихся в данном объеме воздуха к максимально возможному при данной температуре. В производственных помещениях нормальная относительная влажность составляет 40-60%.

Абсолютная влажность воздуха а может быть вычислена по формуле

a = q · γ,

где q – количество водяных паров, насыщающих 1 кГ воздушно-паровой смеси при температуре 20° С в Г;

γ – вес 1 м³ воздуха при нормальном атмосферном давлении в кГ при той же температуре.

Подставляя в формулу соответствующие значения для q и γ*, получим

a = 14,4 · 1,205 = 17,352 Г/м³.

Откуда относительная влажность воздуха составит

%,

что допустимо.

20. Определить, как изменится относительная влажность воздуха в помещении цеха при повышении температуры с 12 до 15°С. При температуре 12°С она составляла 75%. Количество водяного пара в воздухе после повышения температуры осталось без изменений.

Расчет. Абсолютная влажность воздуха при температуре 12°С составляет

a = q · γ = 8,6 · 1,239 = 10,655 Г/м³.

(значения q и γопределяются как в предыдущем расчете).

Вес водяных паров в 1 м³ воздуха при данной температуре и относительной влажности φ = 75% составляет

10,655 · 0,75 = 7,99 Г.

Абсолютная влажность воздуха при температуре 15°С равна

а₁ = 10,5 · 1,226 = 12,873 Г/м³.

Относительная влажность воздуха φ при этой температуре составит

%,

Таким образом относительная влажность воздуха в помещении цеха при повышении температуры с 12 до 15°С уменьшилась на 13% (75–62).

21. Определить, сколько влаги выделится из воздуха в помещении цеха при понижении температуры с 20 до 15°С. При температуре 20°С относительная влажность воздуха в цехе φ = 90%. Габариты цеха 60х24х6 м³.

Расчет. При температуре 20°С абсолютная влажность воздуха равна:

а = 14,4 · 1,205 = 17,352 Г/м³.

При относительной влажности этого воздуха φ = 90% вес влаги, содержащейся в 1 м³, составляет

17,352 · 0,9 = 15,617 Г.

Абсолютная влажность воздуха при температуре 15°С равна:

а₁ = 10,5 · 1,226 = 12,873 Г/м³.

При понижении температуры с 20 до 15°С из каждого 1 м ³воздуха выпадает 2,744 Г влаги (15,617 – 12,873).

Общее количество влаги, выделившейся из воздуха цеха данных габаритов при указанном понижении температуры, составит

60 · 24 · 6 · 2,744 = 23708 г = 23,7 кг.

22. Температура воздуха в помещении t = 25° С, относительная влажность φ = 50%. Найти на I–d -диаграмме влажного воздуха точку, соответствующую состоянию воздуха и значения остальных параметров последнего: влагосодержание d и теплосодержание на 1 кГ сухого воздуха, парциальное давление водяного пара h_n и точку росы.

Расчет. Находим на I–d -диаграмме (приложение 1) точку пересечения прямой, соответствующей t = 25°, с кривой φ = 50%. Эта точка характеризует состояние воздуха. Ей соответствует влагосодержание d = 10 Г влаги на 1 кГ сухого воздуха и теплосодержание I = 12 ккал на 1 кГ сухого воздуха.

Для определения парциального давления (упругости водяного пара h_n в паро-воздушной смеси) служит дополнительная шкала в нижней части той же диаграммы. Чтобы найти упругость водяного пара в паро-воздушной смеси, необходимо найти точку пересечения линии постоянного влагосодержания d = 10 Г с кривой парциального давления. Читая ординату этой точки на правой боковой шкале, получим h_n = 2 мм рт. ст. Если паро-воздушную смесь охлаждать при неизменном влагосодержании d, относительная ее влажность начнет увеличиваться. Температура, при которой она достигнет состояния насыщения, носит название точки росы; для данного случая она равна 14°С.

23. Температура воздуха t = 15°С, влагосодержание d = 8 Г/кГ. Найти по I–d -диаграмме другие параметры воздуха: относительную влажность φ, теплосодержание 1 кГ сухого воздуха, парциальное давление водяного пара h_n, точку росы.

Расчет. На I–d -диаграмме (см. приложение 1) на пересечении линии t = 15° вертикалью d = 8 Г/кГ находим точку, характеризующую состояние воздуха. Эта точка лежит посредине между линиями, соответствующими φ = 70% и φ = 80%. Следовательно, искомая относительная влажность воздуха равна φ = 75%. Найденной точке соответствует величина I = 8,5; следовательно, теплосодержание равно 8,5 ккал/кГ.

Для определения парциального давления (упругости) водяного пара «спускаемся» от точки, характеризующей состояние воздуха, вниз по вертикали d = 8 Г/кГ до пересечения ее с кривой парциальных давлений.

Значение ординаты точки пересечения согласно масштабу упругости водяного пара равно h_n = 9,6 мм рт. ст. Изотерма, соответствующая точке пересечения вертикали d = 8 Г/кГ с кривой насыщения (φ = 100%) и будет соответствовать значению точки росы, т. е. +10,9°С.

24. Найти характеристику смеси двух равновеликих количеств воздуха. Параметры частей воздуха, составляющих смесь: температура первой t₁ = – 8°С, относительная влажность φ₁ = 50%; температура второй t₂ = +30°С, относительная влажность влажность φ₂ = 80%.

Фиг. 3. Схема для определения приближенных параметров смеси двух равновеликих
количеств влажного воздуха с помощью I–d -диаграммы.

Расчет. На I–d- диаграмме (см. приложение 1) соединяем точки, определяющие параметры смешиваемых количеств воздуха и на середине полученной прямой находим точку Б, характеризующую параметры смеси (фиг. 3). При смешивании двух количеств ненасыщенного воздуха получена пересыщенная смесь, характеризующаяся туманообразованием. Точка смеси В при этом перейдет в более устойчивое состояние на кривую насыщения φ = 100% в точку С, при этом на каждый килограмм сухого воздуха в смеси выпадет влаги Δd Г/кГ.

Точке В, а равно и точке С соответствует теплосодержание I = 9,47 ккал/кГ. Точка пересечения линии I = 9,47 с кривой насыщения (точка С) определяет параметры смеси: температуру t_см = +14,2° С; относительную влажность φ _см= 100%, теплосодержание I_см = 9,47 ккал/кГ.

25. Найти характеристику смеси из двух частей воздуха, если параметры одной части: вес G₁ = 75 кГ, температура t₁ = + 25°С, влагосодержание d₁ = 10 Г/кГ, параметры другой части: G₂ = 25 кГ, t₂ = +19,5° С, d₂ = 4,3 Г/кГ.

Расчет. На I–d -диаграмме (см. приложение 1) находим точки, характеризующие состояние обоих компонентов смеси. Соединяем эти точки прямой и делим ее на четыре части. На расстоянии ¼ (25%) полной длины отрезка от точки, характеризующей более теплый воздух, и на расстоянии ¾ (75%) полной длины отрезка от точки, характеризующей более холодный воздух, находим точку, определяющую состояние смеси.

Параметры смеси будут следующие: температура t_см= +23,6°С, влагосодержание d_см = 8,6 Г/кГ.

26. В производственное помещение в результате работы различного оборудования и станков поступает в течение каждого часа 37240 ккал тепла (Q_o6= 37 240 ккал/ч). С поверхности ванн, находящихся в помещении, выделяется W = 100 кг/ч водяного пара при температуре t = 80° С.

В помещении необходимо поддерживать температуру воздуха t_вн = 20°С и относительную влажность воздуха φ _вн =60%. Температура наружного воздуха t_нар= – 10° С, относительная его влажность φ _нар = 80%.

Определить количество вентиляционного воздуха, которое следует подавать в помещение, его начальные параметры (температуру t, относительную влажность φ) и расход тепла на его нагревание.

Расчет. Подсчитываем количество тепла, вносимого в помещение паром. Теплосодержание водяного пара определяется по формуле

i_n = 595 + 0,47 t ккал/кГ,

где 595 – теплота парообразования в ккал/кГ при 0°С;

0,47 – газовая постоянная для водяного пара;

t – температура пара в °С.

Таким образом

i_n = 595 + 0,47 · 80 = 632,6 ккал/кГ.

Количество тепла, вносимого паром в помещение, рассчитывается по следующей формуле:

ккал/ч.

Фиг. 4. Схемы для определения процесса удаления тепла и влаги
с помощью I–d -диаграммы.

Всего поступает тепла в помещение

ккал/ч.

Количество тепла, приходящегося на 1 кГ влаги, поступающей в помещение в час, равно

ккал/кГ.

На I–d -диаграмме влажного воздуха находим точку, характеризующую параметры воздуха в помещении (t_вн = 20°C и φ_вн = 60%). Из этой точки (точка А на фиг. 4) проводим прямую, параллельную лучу ккал/кГ до пересечения ее с линией X₀ = const, соответствующей влагосодержанию наружного воздуха φ_нар = 80% при температуре t_нар = – 10°С и теплосодержанию j_нар ⁼ 1,6 ккал/кГ. Ордината, проведенная из точки О, пересекается с линией в точке В.

Полученной точке В соответствуют температура воздуха t = 7,2°С, влагосодержание d =1,3 Г/кГ, теплосодержание I = 2,5 ккал/кГ.

Следовательно, в калорифере на каждый 1 кГ воздуха, подаваемого в помещение системой вентиляции, расход тепла составит

ккал.

Количество вентиляционного воздуха определится по формуле

,

где 1 а и 1_В – теплосодержание воздуха в ккал/кГ;

d_A и d_B – влагосодержание воздуха в Г/кГ соответственно для точек A и В (фиг. 4), определяемые по I–d -диаграмме.

Подставив в эту формулу соответствующие цифровые значения, получим

кг/ч.

Расход тепла на подогрев воздуха в калорифере составляет

Q_к = 13000 · 4,1 = 53300 ккал/ч.

Процесс изменения параметров воздуха в помещении при поглощении им тепла и влаги будет изображаться прямой ВA (фиг. 4).

27. Определить количество тепла, которое в течение часа поступает в помещение котельной от котла, рассчитать температуру внутренней t ₁и наружной поверхностей котла.

Исходные данные. Температура горячих газов в котле t_вн = 600°С, температура воздуха в помещении котельной t_нap = 30°С. Котел имеет обмуровку толщиной стенок δ = 250 мм из строительного кирпича. Площадь наружной поверхности котла 20 м², коэффициент теплоотдачи на стороне котла, омываемой горячими газами, α₁ = 20 ккал/м²·ч ·°С;на наружной стороне котла α₂= 8 ккал/м²·ч ·°С. Коэффициент теплопроводности строительного кирпича λ = 0,7 ккал/м·ч · °С. При расчете теплопередачи железную стенку котла не учитывать.

Расчет. Количество тепла, проходящее через 1 м² поверхности котла (удельный тепловой поток), определяется по формуле

ккал/м²·ч,

где k – коэффициент теплопередачи стенки; он представляет собой число килокалорий тепла, передаваемых от одной среды к другой через стенку площадью поверхности в 1 м² за 1 ч при разности температур между ними 1°С.

Количество тепла, выделяемое всей наружной поверхностью котла в течение часа, составляет

Q = q · F ккал.

где F – общая площадь поверхности, выделяющей тепло, в м².

Коэффициент теплопередачи для стенки определяется по формуле

ккал/м²·ч·^оС,

где δ – толщина стенки в м;

λ – коэффициент теплопроводности стенки в ккал/м · ч · °С;

α₁ и α₂ – коэффициенты теплоотдачи соответственно внутренней и наружной поверхностей стенки в ккал/м² · ч · °С.

Подставив в эту формулу цифровые значения, получим

ккал/м²·ч·⁰С.

Количество тепла, выделяемое 1 м² поверхности котла в течение 1 ч по приведенной выше формуле, составит

q = 1,87 (600 – 30) = 1066 ккал/м²

Количество тепла, выделяемое всей поверхностью котла (см. формулу, приведенную выше), будет равно

Q = 1066 · 20 = 21320 ккал/ч.

Температура внутренней поверхности котла составит

ºС.

Температура наружной поверхности котла будет равна

ºС.

28. В помещении находятся установки для вулканизации покрытий бензобаков. Котел установки железный, толщина его стенки δ₁ = 0,01 м. Габариты котла: внутренний диаметр D_вн = 1,8 м, длина L = 3,5 м. Рубашка котла железная толщиной δ₂ = 0,001 м. Изоляция – асбест толщиной δ₃ = 0,04 м. Температура воды в котле t_вн = 143°C, температура в помещении t_нар = 20°C.Коэффициенты теплопроводности стенок котла и его рубашки λ₁ = λ₂ = 45 ккал/м · ч · °С, асбестовой изоляции δ₃ = 0,2 ккал/м · ч · °С. Коэффициенты теплоотдачи на внутренней и наружной стороне котла соответственно α₁ = 20 ккал/м · ч · °С, α₂ = 8 ккал/м · ч · °С.

Определить количество тепла, которое поступает в помещение цеха в течение часа, и температуру наружной поверхности рубашки котла.

Расчет. Коэффициент теплопередачи многослойной стенки котла определяется по формуле

.

Количество тепла, выделяющееся с 1 м² поверхности стенки котла, составит

ккал/м² · ч.

Площадь поверхности котла, выделяющей тепло, определяется по формуле

,

где

м

т. е.

м².

Общее количество тепла, поступающего в цех от котла, составляет

ккал/ч.

Температура на поверхности рубашки котла равна

º.

29. В помещении установлена нагревательная печь. Площадь заслонки печи F = 1,2 × 0,8 м², толщина заслонки δ = 0,12 м. Коэффициент теплопроводности материала заслонки λ = 0,8 ккал/м·ч ·^оС. Температура газов внутри печи
t _вн = 1000°С. Температура воздуха в цехе t_нар = 20° С.

Коэффициенты теплоотдачи на внутренней и наружной поверхностях заслонки соответственно α₁ = 120 ккал/м ² ·ч ·^оС и α₂ = 20 ккал/м ² ·ч ·^оС

Определить количество тепла, поступающего в цех через закрытую заслонку нагревательной печи, температуру внутренней- t ₁и наружной t ₂поверхностей заслонки, установить, насколько опасно прикосновение к заслонке незащищенными руками.

Расчет. Коэффициент теплопередачи для заслонки определяется по формуле

ккал/м ² ·ч ·^оС.

Потеря тепла через 1 м² заслонки равна

ккал/м ² ·ч ·^оС.

При площади заслонки F = 1,2 × 0,8 м² потери тепла составят

ккал/м ² ·ч ·^оС.

Температура внутренней и наружной поверхностей заслонки нагревательной печи может быть определена соответственно из следующих формул:

и .

Откуда температура внутренней поверхности

;

наружной поверхности

.

Как видно из расчета, температура наружной поверхности заслонки высока, прикосновение к ней незащищенными руками вызовет ожог.

30. В термическом цехе объемом 10 000 м³ для термообработки стали установлено восемь одинаковых нагревательных печей п = 8. Площадь тепловыделяющей поверхности каждой печи F = 6 м². Температура внутри печи 1020°С. Стенки печи кирпичные многослойные, один кирпич шамотный толщиной
δ₁ = 250 мм плюс полкирпича строительного толщиной δ₂ = 120 мм. Кожух печи из мягкой стали толщиной δ₃ = 3 мм. Производительность каждой печи 0,6 т/ч; 30% металла к моменту вывозки его из цеха остывает до температуры 20°С, а 70% металла до температуры 120°.

Коэффициенты теплоотдачи на внутренних и наружных поверхностях стенок печей соответственно α₁ = 10 ккал/м²·ч ·^оС, α₂ = 7.Коэффициенты теплопроводности слоев стенки и кожуха печей: для шамотного кирпича λ₁= 0,7, для строительного кирпича λ₂ = 0,9, для кожуха λ₃ = 6 ккал/м·ч ·^оС.Средняя теплоемкость остывающего металла с = 0,11 ккал/кг · °С.

Средняя температура наружного воздуха в летнее время t_нар = 16°С, за нормальную температуру в цехе принята температура t_ц = 20°С.

Определить количество воздуха, которое необходимо ввести в цех в течение часа для удаления избытков тепла. Рассчитать кратность обмена воздуха.

Расчет. Тепловыделение от нагревательных печей определяется по формуле

ккал/ч,

где п – число одинаковых печей;

F – площадь тепловыделяющей поверхности печи в м²

k – коэффициент теплопередачи стенок печи в ккал/м²·ч · °С;

t_вн –температура внутри печи в °С;

t_ц – температура воздуха в цехе в °С.

Определяем коэффициент теплопередачи стенок печи по следующей формуле

ккал/м ² ·ч ·^оС.

Тепловыделение от всех печей в течение часа составит

ккал·ч.

Тепловыделение от остывающего металла определяется по формуле

ккал/ч,

где п – число одинаковых печей;

G – вес остывающего металла в кг за 1 ч;

с – средняя теплоемкость остывающего металла в ккал/кг·°С;

t_нач и t_кон – соответственно начальная и конечная температура остывающего металла в °С.

По этой формуле количество тепла, выделяемое 30% металла при остывании до 20°С, составит

ккал/ч.

Количество тепла, выделяемое 70% металла при остывании до 120°, будет равно

ккал/ч,

т. е. общее количество тепла, выделяемое остывающим металлом к моменту вывозки его из цеха, составит

ккал/ч.

Общее количество тепла, выделяющееся в цехе от нагревательных печей и остывающего металла, равно

ккал/ч.

Количество воздуха, необходимое для удаления из цеха избытков тепла, составит

м³/ч,

где с – весовая (удельная) теплоемкость сухого воздуха (0,237 ккал/кГ·°С);

γ _нар – удельный вес наружного воздуха в кГ/м³;

t_ц и t_нар – температура удаляемого и наружного воздуха в ^оС.

Кратность обмена воздуха в помещении при объеме 10 000 м³ равна

1/ч.

31. Определить количество воздуха, которое необходимо вводить в термический цех летом и зимой для удаления избытков тепла, и часовую кратность воздухообмена (без учета потерь тепла через отдельные конструктивные элементы здания цеха).

Исходные данные. Габариты цеха: длина 80 м, ширина 48 м, высота 12 м. Боковые стороны цеха обращены на юг и север. Число окон с одной стороны цеха 10. Размеры каждого окна 5×4 м². Два средних пролета имеют М-образные фонари с вертикальным остеклением. Длина остекления фонаря 50 м, высота 1,5 м.

Географическая широта расположения завода 45°.

В цехе установлено восемь одинаковых нагревательных печей (п = 8) для термической обработки черных металлов, имеющих среднюю теплоемкость с₁ = 0,11 ккал/кГ· °С. Печи работают на мазуте. Площадь тепловыделяющей поверхности одной печи F = 8 м².

Стенка печи многослойная: один кирпич – шамотный толщиной δ₁ = 250 мм, один кирпич строительный толщиной δ₂= 120 мм и железный кожух толщиной δ₃= 3 мм.

Температура внутри печи t_вн = 1000°C.Производительность каждой печи G₁ = 1,2 т/ч. Расчетный коэффициент, учитывающий потери тепла с отходящими газами η = 0,25.

К моменту вывозки из цеха 30% металла остывает от температуры t_нач1 = 1000° до температуры t_кон1 = 30°С, 70% до температуры t'_кон = 100° С. Кроме того, в цехе установлено четыре одинаковые электропечи (п₂ – 4) для термообработки алюминиевых сплавов (средняя теплоемкость с₂ = 0,212 ккал/кГ· °С). Мощность каждой электропечи N_y = 100 квт. Производительность одной электропечи G₂ = 0,6 т/ч. Температура внутри электропечи 600° С. Металл, нагретый до температуры t_нач2 = 600° С к моменту вывозки из цеха, остывает до температуры t_кон2 = 30°С. В смену, наибольшую по численности работающих, в цехе находится 100 чел.

Общая мощность осветительной установки цеха 60 квт. Коэффициент, учитывающий количество электроэнергии, переходящей в тепло, для осветительной установки равен 0,8. Общая установочная (номинальная) мощность электродвигателей N_уэл.дв – 85 квт. Расчетная вентиляционная температура для удаляемого воздуха летом t_ух1 = 26°С, зимой t_ух2 = 18°С. Температура наружного воздуха летом 20°С, зимой – 15°С. Коэффициенты теплоотдачи на внутренней и наружной поверхности печи соответственно α₁ = 20 и α₂ = 8 ккал/м²·ч·°С; коэффициенты теплопроводности материалов стенки печи: шамотного кирпича λ₁= 0,7 ккал/м·ч ·°С, строительного кирпича λ₂= 0,9 ккал/м·ч· °С, железного кожуха λ₃= 60 ккал/м·ч· °С. Количество тепла, выделяемое одним рабочим в течение часа для зимних и летних условий, принято в среднем равным 100 ккал.

Расчет. Определим избыточное количество тепла, поступающее в помещение термического цеха в течение часа:

1. Количество тепла, выделяемого печами, работающими на мазуте, определяется по формуле

ккал/ч,

где п – число одинаковых печей;

F – площадь тепловыделяющей поверхности печи в м²;

k – коэффициент теплопередачи стенок печи в ккал/м·ч· °С;

t_вн – температура внутри печи в °С;

t_yx – температура воздуха в цехе в °С.

Предварительно рассчитываем коэффициент теплопередачи для стенки печи:

ккал/м²·ч·°С.

Подставляя цифровые значения в первую формулу, определяем количество тепла, выделяемого печами, работающими на мазуте:

летом

ккал/ч,

зимой

ккал/ч.

2. Поступление тепла в цех от остывающего металла, вынутого из печей, работающих на мазуте:

а) от металла, остывающего до 30°С

ккал/ч;

б) от металла, остывающего до 100°С

ккал/ч.

Общее количество тепла, выделяемого остывающим металлом, извлеченным из печей, работающих на мазуте

ккал/ч.

3. Количество тепла, выделяемого электропечами, определяется по формуле

ккал/ч,

где 860 – переводной коэффициент;

п – число одинаковых электропечей;

N_y – мощность одной электропечи в квт;

η – расчетный коэффициент, учитывающий потери тепла с отходящими газами.

4. Количество тепла, выделяемого остывающим металлом, обработанным в электропечах:

ккал/ч.

5. Количество тепла, выделяемое работающими электродвигателями, определяется по формуле

ккал/ч,

где N_уэл.дв – общая установочная (номинальная) мощность электродвигателей в квт;

µ₁ – коэффициент использования установочной мощности электродвигателей (принимается равные 0,9-0,7);

µ₂ – коэффициент загрузки (µ₂ = 0,8 – 0,5);

µ₃ – коэффициент одновременности работы электродвигателей (µ₃ = 1–0,5);

µ₄ – коэффициент перехода тепла в помещение (µ₄ = 1 – 0,9).

Для термического цеха произведение всех четырех коэффициентов ориентировочно принимают равным 0,3.

Таким образом

ккал/ч.

6. Тепловыделение от источников освещения рассчитывается по формуле

ккал/ч.

где φ – коэффициент, учитывающий количество электроэнергии, превращающейся в тепло (принимается равным 0,8 – 1);

N_oy – мощность осветительной установки цеха в квт.

7. Количество тепла, выделяемого организмом работающих, определяется по формуле

ккал/ч,

где q – количество тепла, выделяемого организмом одного работающего;

п – число работающих в наибольшей по численности смене.

8. Тепло, вносимое солнечной радиацией, для зимних условий принимают равным нулю; для летних оно определяется следующим образом:

ккал/ч,

где F_ост – поверхность остекления помещения в м²;

q_ост – величина радиации через 1 м² поверхности остекления, зависящая от ее ориентировки по странам света. Для широты 45° при конструкции фонаря и окон с двойным вертикальным остеклением в металлических переплетах величина солнечной радиации составляет 160 ккал/м²·ч;

k_ост – коэффициент, зависящий от характеристики остекления; он равен при двойном остеклении в одной раме 1,15; одинарном остеклении 1,45; обычном загрязнении стекла 0,8; сильном загрязнении 0,7; при остеклении с матовыми стеклами 0,4; внешнем зашторивании окон 0,25; для данного случая k_ocm = 1,15.

Общая площадь остекления, обращенная на юг, составляет

F_ост = F_окон + F_{фонарей} = (5·4)10 + (50·1,5)2 = 350 м²

Q₈ =350·160·1,15 = 64400 ккал/ч.

Избыточное количество тепла, поступающего в помещение цеха, составит:

летом

Q_изб·л = Q_{1 л} + Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅ + Q₆ + Q₇+ Q₈ = 93504+972576+86000+290016+21930+41280+10000+64400 = 1579706 ккал/ч;

зимой

Q_изб·з = Q_{1 з} + Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅ + Q₆ + Q₇ = 93504+972576+86000+290016+21930+41280+10000 = 1506074 ккал/ч

Количество воздуха, которое необходимо ввести в цех для поглощения избытков тепла:

летом

м³/ч,

где с – удельная теплоемкость сухого воздуха, равна 0,237 ккал/кг· °С;

γ₁ – вес 1 м³ приточного воздуха в кг при температуре 20°С (табл. 3);

зимой

м³/ч,

где γ₂ – вес 1 м³ приточного воздуха в кг при температуре – 15°С (табл.3).

Таблица 3

Объемный вес воздуха при различной температуре и давлении
760 мм рт. ст.

Температура в °С	Вес 1 м3 сухого воздуха в кг при атмосферном давлении в мм рт. ст.	Температура в °С	Вес 1 м3 сухого воздуха в кг при атмосферном давлении в мм рт. ст.
–25	1,424	1,393	+ 10	1,248	1,223
–20	1,396	1,366	+15	1,226	1,202
–15	1,368	1,341	+20	1,205	1,181
–10	1,342	1,316	+25	1,185	1,162
–5	1,317	1,291	+30	1,165	1,141
	1,293	1,267	+35	1,146	1,123
+ 5	1,270	1,244	+40	1,128	1,106

Кратность часового воздухообмена определяется по формуле

1/ч,

где L – количество воздуха, подаваемого в помещение, в м³/ч;

V – объем помещения в м ³.

Откуда кратность воздухообмена:

летом

1/ч,

зимой

1/ч.

32. В цехе установлены четыре одинаковые промывочные ванны (п = 4). Площадь водного зеркала каждой F = 3 м². Температура воды 60°С. Температура воздуха в цехе t_вн = 20°С, воздуха, подаваемого приточной вентиляцией в помещение цеха, t_нар = 15°С. Скорость движения воздуха над поверхностью жидкости, находящейся в ванне υ = 0,2 м/сек. Число рабочих в цехе n₁ = 20 чел. Работа тяжелая.

Определить количество воздуха, которое необходимо подать в цех для удаления избытков влаги, если относительная влажность воздуха в цехе φ_вн = 80%, приточного воздуха φ_нар= 40%.

Расчет. Количество воздуха, необходимого для удаления избытков влаги определяется по формуле

м³/ч,

где G – количество влаги, выделяемое всеми источниками в Г/ч;

γ_вн – объемный вес удаляемого воздуха в кГ/м³;

d_вн – содержание влаги удаляемого воздуха в Г/кГ;

d_нap – содержание влаги приточного воздуха в Г/кГ;

φ_вн – относительная влажность удаляемого воздуха в %;

φ_нар – относительная влажность приточного воздуха в %.

Количество влаги, выделяющейся со свободной поверхности промывочных ванн, определяется, по следующей формуле:

кГ/ч,

где а – фактор гравитационной подвижности окружающей среды; по табл. 4 при температуре воды 60°С и температуре воздуха в цехе 20°С он равен 0,037;

р₂ – парциальное давление водяных паров, насыщающих воздух при температуре жидкости в ванне в мм рт. ст. принимается по табл. 5; при температуре 60°С р₂ = 148,79 мм рт. ст.;

р₁ – парциальное давление водяных паров, насыщающих: воздух; по табл. 5 при температуре 20°С упругость водяных паров составляет 17,39 мм рт. ст.;

F,υ – см. в условии.

Таблица 4

Значение фактора гравитационной подвижности окружающей среды для температур в помещении от +15 до +30°С

Температура воды в °С	До 30
а	0,022	0,028	0,033	0,037	0,041	0,0.46	0,051	0,06

Таблица 5

Содержание водяного пара в воздухе при нормальном атмосферном
давлении и полном насыщении и упругость водяного пара
при различных температурах

Температура в °С	Содержание водяного пара при полном насыщении воздуха в Г/к Г	Парциальное давление водяного пара в мм рт. ст.	Температура в °С	Содержание водяного пара при полном насыщении воздуха в Г/кГ	Парциальное давление водяного пара в мм рт. ст.
– 15	1,1	1,400		60,7	71,391
– 10	1,7	2,093		79,0	91,982
– 5	2,6	3,113		102,3	117,478
	3,8	4,600		131,7	148,791
	5,4	6,534		168,9	186,945
	7,5	9,165		216,1	233,093
	10,5	12,699		276,0	288,517
	14,4	17,391		352,8	354,643
	19,5	23,550		452,1	433,041
	20,3	31,548		582,5	525,392
	35,0	41,827		757,6	633,692
	46,3	54,906		1000,0	760,000

Подставив в формулу цифровые значения, получим

кГ/ч,

Количество влаги, выделяемой организмом людей в процессе работы, определяется по формуле

Г/ч,

где п₁ – число работающих;

ω – количество влаги, выделяемое организмом одного человека в течение часа; для данного случая при температуре воздуха в цехе 20°С и тяжелой работе оно составляет 200 Г/ч.

Таким образом

Г/ч = 4 кГ/ч.

Общее влаговыделение в цехе равно

G = G_в + G_р = 52,854 + 4 = 56,854 кГ/ч = 56854 Г/ч

Содержание влаги в удаляемом и приточном воздухе берется из табл. 5. Для приведенных условий влагосодержание в удаляемом воздухе d_вн= 14,4 Г/кГ _,в приточном d_нар = 10,5 Г/кГ. Таким образом, количество воздуха, необходимое для удаления избытков влаги в цехе, равно

м³/ч.

33. Определить необходимый воздухообмен в однопролетном цехе для летнего, переходного и зимнего периодов года при совместном действии естественной и механической вентиляции.

Исходные данные. Для летнего периода. Вес воздуха, удаляемого местными отсосами, G _{м о} =29 000 кГ/ч; вес приточного воздуха, подаваемого душирующими патрубками G_д.n=38 000 кГ/; теплоизбытки в цехе летом Q_изб = 600000 ккал/ч; температура наружного воздуха t_нap=20°C; воздуха в рабочей зоне t_р._з= 25°С и воздуха, подаваемого душирующими патрубками, t_д.n = 22°С (с учетом подогрева в воздуховодах); температура воздуха, уходящего через фрамуги, t_yx = 33°С. Схема воздухообмена в цехе показана на фиг. 5.

Для переходного периода. Температура наружного воздуха 10°С, воздуха в рабочей зоне t_p._з= 15°С; воздуха, подаваемого через душирующие патрубки, t_д.n = 18°С; воздуха, уходящего через фрамуги, t_yx = 23°С. Теплоизбытки в цехе Q_изб = 300 000 ккал/ч. Механический приток и вытяжка остаются теми же, что и летом.

Для зимнего периода. Температура наружного воздуха t_нар = –30°С; воздуха в рабочей зоне t_р.з = 15°С; воздуха, подаваемого через душирующие патрубки, t_д.n = 17°С; воздуха, уходящего через фрамуги, t_yx = 21 °С. Теплоизбытки в цехе Q _изб = 150000 ккал/ч.

Фиг. 5. Схема совместного действия естественной, и механической
приточно-вытяжной вентиляции в однопролетном цехе.

Расчет. Летний период. Составим баланс воздухообмена

G_{у.д. м.о.} + G_ест.пр. = G_пр.д.п + G_{ест.выт.}

или

38000+ G_ест.пр. = 29000 + G_{ест.выт.}

Из баланса воздухообмена видно, что вытяжка путем аэрации должна быть больше, чем приток, т. е.

G_ест.пр. = G_{ест.выт.} +9000 кГ/ч.

Составим баланс теплообмена следующим образом: количество тепла, подаваемого в цех с помощью душирующих патрубков, плюс количество тепла, подаваемого с помощью аэрации, плюс величина теплоизбытков должны быть равны количеству тепла, удаляемого