Теплоснабжение и вентиляция производственного помещения

 

Введение

В последнее время технология обеспечения заданного микроклимата в помещениях бурно развивается. Новые способы обогрева, охлаждения и проветривания помещений, связанные с появлением на рынке широкого ассортимента нового оборудования, аппаратов и блоков данных систем с гибким автоматическим управлением, позволяют проектировать и осуществлять эффективные и экономичные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Данная курсовая работа состоит из теоретической, расчетной и графической части. В теоретической части следует написать теорию системы вентиляции, кондиционирования и отопления производственного помещения. Расчетная часть состоит из четырех основных частей:

Расчет мощности отопительных приборов системы отопления.

Расчет тепло- и влагопоступлений в вентилируемое помещение.

Расчет воздухообмена в помещении промышленного здания.

Расчет воздухообменов по нормам кратности.

Все полученные результаты оформлять в таблицы, предложенные в приложении курсового проекта.

Графическая часть выполняется в процессе расчета воздухообмена в помещении промышленного здания и представляет собой процессы изменения состояния воздуха в помещении при вентиляции в виде I-d диаграммы.

Расчет мощности отопительных приборов системы отопления происходит из расчетов теплопотерь всего производственного помещения, включая:

потери тепла наружных стен (с учетом остекления);

полов (путем разделения пола на 4 зоны);

дополнительных потерь (в зависимости от ориентации здания).

Расчет тепло- и влагопоступлений в вентилируемое помещение производится из совокупности теплопоступлений от:

людей;

от солнечной радиации;

от искусственного освещения;

от технологического оборудования;

от чердачного перекрытия;

и от совокупности вредных выделений:

влаговыделения;

газовые выделения.

Расчет воздухообмена в помещении промышленного здания включает в себя расчет теплового баланса помещения, количество приточного и удаляемого воздуха, кратности воздухообмена, а также проверка на соответствие санитарной нормы полученных данных по воздухообмену.

Все необходимые для расчетов данные можно брать:

из таблицы исходных данных;

в соответствии с параметрами, значения которых приведены по ходу выполнения задания;

из нормативных документов (СНиП, ГОСТ, СанПиН);

в соответствии с примечаниями после каждой таблицы.

Список используемых нормативных документов для определения некоторых параметров:

ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ "Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны";

СНиП 23.01.99 "Строительная Климатология";

СНиП 23.05.95 "Естественное и искусственное освещение".

Условия задачи для выполнения работы

Основные исходные данные, приведенные в таблице ниже, индивидуальны для каждого студента. Они представляют собой исходные параметры производственного помещения хлопчатобумажной ткацкой фабрики.

№ п. ФИОФабрика №1 (x×y)Высота, мКоличество работающих человек в смену% женщин*Населенный пунктПараметры остекления1.Апалькова М.С.120х72м-1 эт.4,625085Астрахань8 шт 3,2 × 2,4* Примечание. Процентное соотношение женщин относительно всех работающих человек в смену

Ниже приведена схема расположения ткацкой фабрики с одинаковой для всех ориентацией здания.

Часть I. Расчет мощности отопительных приборов системы отопления

Для проведения теплового баланса производственного помещения [1] определим количество теплоты, уходящей в окружающую среду через ограждения помещения (наружные стены, остекление, пол). Все расчеты проводим только для холодного периода года. Полученные данные оформляем в виде таблицы 1 приложения.

Теплопотери через наружные стены

Теплопотери наружных стен без учета остекления:

[Вт], где:

ст - площадь наружной стены, м2;

- коэффициент сопротивления наружной стены, (брать равным 10,3);в - температура внутреннего воздуха помещения, оС;н - температура наружного воздуха, оС.

Теплопотери через остекление:

[Вт], где:

ос - общая площадь остекления наружной стены, м2;

- коэффициент сопротивления остекления, (брать равным 3,9).

Теплопотери наружных стен с учетом остекления:

[Вт], где:

, [Вт].

Дополнительные теплопотери наружных стен в зависимости от ориентации здания. Определяются по таблице:

ОриентацияВеличина добавочных потерь к основным, %С, С-В, В10Ю-З, З5

Теплопотери рассчитать для всех трех несущих наружных стен, включая дополнительные потери в зависимости от ориентации здания, и занести полученные результаты в таблицу 1 приложения.

Ю-З стена:

Теплопотери без учета остекления:

ст - 4,6х120=552 м2;

-10,3 ;в - 20оС;н - -23оС.

Теплопотери через остекление:

ос - 2,4х3,2х4=30,72 м2;

-3,9.

Теплопотери с учетом остекления:

Теплопотери с учетом добавочных потерь:

С-В стена:

Теплопотери с учетом добавочных потерь:

С-З стена:

Теплопотери:

ст - 4,6х72=331,2 м2;

-10,3 ;в - 20оС;н - -23оС.

Теплопотери через пол. Разделив пол на четыре зоны, вычислим площадь каждой зоны и найдем их теплопотери по формуле:

[Вт], где:

п - площадь зоны пола, м2;п - коэффициент сопротивления каждой зоны пола, :

R I2,1R II4,3R III8,6R IV14,2п=119х70=8330м2

Найдя теплопотери всех четырех зон пола, занесем эти результаты в таблицу 1 приложения.

Часть II. Расчет тепло- и влагопоступлений в вентилируемое помещение

Теплопоступления в производственное помещение.

Для расчета общей теплоты, поступающей в производственное помещение, определим количество поступающей теплоты от всех источников, находящихся в помещении: от людей, от солнечной радиации, от системы отопления, от технологического оборудования и от прочих источников (в данном случае - от чердачного покрытия). Все полученные результаты заносим в таблицу 2 приложения.

Теплопоступления в помещение от людей.

Теплопоступления от людей бывают явными, скрытыми и полными. Для расчета используем нижеприведенную таблицу:

Таблица [1]

Количество теплоты и влаги, выделяемое взрослыми людьми (мужчинами)

ПоказательКоличество теплоты, Вт/чел, и влаги mЧ, г/(ч·чел), выделяемых одним человеком при температуре воздуха в помещении, оС101520253035В состоянии покояТеплота явная qЧ.Я14012090604010Полная qЧ.П165145120959595Влага mЧ3030405075115При легкой работеqЧ.Я1501209965405qЧ.П180160151145145145mЧ405575115150200При работе средней тяжестиqЧ.Я16513510570405qЧ.П215210205200200200mЧ70110140185230280При тяжелой работеqЧ.Я200165130955010qЧ.П290290290290290290mЧ135185240295355415Примечание: для женщин значения из таблицы необходимо умножать на 0,85 (значение ?). Для мужчин значение ? = 1.

Значение температуры воздуха в производственном помещении при данной тяжести работы находим из ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ "Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны". Показатели явной и полной теплоты вычисляем для холодного и теплого периода года. Определяем показатель явной (qЧ.Я) и полной (qЧ.П) теплоты для необходимой температуры методом интерполяции. Общее количество явной теплоты, исходящих от всех работников смены определяется по формуле:

, где:

- количество работающих в смену мужчин или женщин.

Общее количество полной теплоты определяется по идентичной формуле:

Работа средней тяжести, температура воздуха внутри производственного помещения в холодный период года 20°С, в теплый период года 23°С. Количество мужчин - 38 чел. Количество женщин - 212 чел.

ПоказательХолодный периодТеплый периодМужженмужженqчя, Вт/чел.10589,258572,25qчп, Вт/чел.205174,25203172,55mч, г/чел.140119165140,25?qчя, Вт/чел105х38=399089,25х212=1892185х38=323072,25х212=15217Qчя, Вт/чел.3990+18921=229113230+15217=18447? qчп, Вт/чел.205х38=7790174,25х212=36941203х38=7714172,55х212=36580,6Q чп, Вт/чел.7790+36941=447317714+36580,6=44294,6

Теплопоступления в помещение от солнечной радиации.

Поступления тепла от солнечной радиации определяется по формуле:

, где:

о - теплопоступления солнечной радиации через остекление, Вт;п - теплопоступления солнечной радиации через переплет, Вт.

, где:

п, qр - поступления тепла от соответственно прямой и рассеянной радиации, Вт/м3 (брать из таблицы [2]);- коэффициент, учитывающий затенение окон переплетами и загрязнением атмосферы (для Ю-З равен 0, 54; для С-В равен 1,26);- коэффициент, учитывающий загрязнение стекла (для Ю-З и С-В равен 0,95);

?сз - коэффициент, учитывающий теплопропускание светозащитных устройств (брать равным 0,9);н, tв - наружная и внутренняя температура воздуха соответственно, оС;о - сопротивление теплопередачи, м2К/Вт (брать равным 0,465);

? Fо - суммарная площадь всех окон, м2.

Таблица [2]

Поступления тепла в зависимости от времени суток

Ориентация световых проемовQо, Вт/м28-99-1010-1111-1212-1313-1414-1515-1616-17Ю-З646793251409519581586529С-В2619762595858575653?325164155310467577638642582Примечание. Выбираем максимальное значение поступления тепла в зависимости от времени суток (15-16 часов) и высчитываем теплопоступления отдельно для Ю-З и С-В.

, где:

о - среднесуточное поступление тепла в помещение, Вт/м2;

? - коэффициент изменения теплового потока;

Аq - амплитуда колебания теплового потока, Вт/м2;п - площадь поверхности перекрытия, м2.

Ю-З стена:п=586Вт/м3;=0, 54;=0,95;

?сз = 0,9;н=28,4°Св=23оС;о =0,465 м2К/Вт;

? Fо =8х2,4х3,2=61,44 м2.

С-В стена:р=56;=1,26;=0,95;

?сз = 0,9;н=28,4°Св=23оС;о =0,465 м2К/Вт;

? Fо =8х2,4х3,2=61,44 м2.

Теплопоступления в помещение от искусственного освещения.

, где:

Е - общая освещенность помещения, лк;пл - площадь пола помещения, м2;осв - среднее удельное тепловыделение светильников, , определяется по таблице [3];осв - коэффициент выделения тепла, равный 0,45, если светильники располагаются в вентилируемом подвесном потолке, и 1, если светильники находятся непосредственно в помещении.

Таблица [3]

Удельные тепловыделения от светильников с люминесцентными лампами (верхние значения) и лампами накаливания (нижние значения)

Тип светильникаСредние удельные тепловыделения qосв, Вт/(лк·м2), для помещений площадью, м2:Менее 5050 - 200Более 200При высоте помещения, мДо 3,6Более 4,2До 3,6Более 4,2До 3,6Более 4,2Прямого света0,0770,2020,0580,0740,0560,0670,2120,2800,1600,2040,1540,187Диффузного света0,1160,1660,0790,1020,0770,0940,3190,4560,2170,2800,2120,268Отраженного света0,1610,2640,1540,2640,1080,1450,4430,7260,4240,7260,2970,399

Светильники прямого света, люминесцентные лампы.

Е=500 лк;

пл =119х70=8330 м2;

qосв = 0,067;осв = 0,45.

Теплопоступления в помещение от технологического оборудования.

, где:

уст - установленная (номинальная) мощность оборудования, кВт (см таблицу [4]);спр - коэффициент спроса относительной мощности (отношение мощности фактической к установленной, брать равной 0,9);в - коэффициент выделения тепла в помещение (1 - для чесальных и ткацкий станков).

отопительный воздухообмен вентилируемый здание

Таблица [4]

Тип производстваТип станкаКоличество станковМощность, кВтХлопчатобумажная ткацкая фабрикаЧелночный АТ-100-5Мдо 4000,2Бесчелночный ТМ-1200до 2000,4Примечание. Для выполнения задания выбираем хлопчатобумажную ткацкую фабрику и принимаем любой тип и количество станков в соответствии с таблицей.

уст=200Вт;спр =0,9;в =1.

Теплопоступления в помещение от прочих источников.

В данном курсовом проекте, прочими источниками обозначено наличие технического чердачного помещения. Расчет теплопоступления с технического чердака ведется только для одноэтажных зданий.

, где:

- коэффициент теплопередачи (для железобетона равен 8), ;п - поверхность потолка, м2;

,5 - при наличие приточной и вытяжной вентиляции;ч - температура чердака, (обычно на 5о больше tв) оС;в - температура воздуха внутри помещения.=8 ;п =119х70=8330м2;ч =25оС;в =20°С.

Все расчеты записываем в таблицу 2 приложения (с 1 - 10 столбцы). Вычисляем суммарные теплопоступления в помещение (11 - 13), причем скрытые теплопоступления - это разница между полными и явными теплопоступлениями. Суммарные теплопотери берем из расчетов части I (14) и считаем избытки явной и полной теплоты (15-17), причем явную теплоту представляем еще и в единичном объеме (количество теплоты, приходящейся на 1 м3).

Вредные выделения в помещение.

Такие вредные поступления в помещение, как влаговыделение и газовые выделения, являются постоянными и неизбежными, в отличие от вредных выделений технологического процесса, которые должны удаляться в процессе работы производства. В данном курсовом проекте в случае с производственным помещением ткацкой фабрики, рассмотрим газовые и влаговыделения от людей, работающих в смену.

Влаговыделения.

Влаговыделения от людей определяют по таблице 1 "Количество теплоты и влаги, выделяемое взрослыми людьми (мужчинами)" из п. 1 по формуле:

, где:

скр = Qп - Qя, Вт - разность избытков полной и явной теплоты от людей, т. е. поток скрытой теплоты;о = 2500 кДж/кг - удельная теплота парообразования воды при нулевой температуре;

свп = 1,8 - теплоемкость водяных паров;в - температура внутреннего воздуха помещения, оС.

Холодный период:

скр = Qп - Qя= 44731-18921=25810Вт;о = 2500 кДж/кг

свп = 1,8 ;в =20оС.

Теплый период:

скр = Qп - Qя=44294,6-18447= 25847,6Вт;о = 2500 кДж/кг - удельная теплота парообразования воды при нулевой температуре;

свп = 1,8 - теплоемкость водяных паров;в =23оС.

Газовые выделения.

Выделение в помещение углекислого газа, выдыхаемого людьми, определяется в одинаковом размере для всех периодов года с учетом интенсивности нагрузки (тяжести работы) по таблице [5]:

Количество углекислого газа, выделяемого взрослыми людьми (мужчинами)

Интенсивность нагрузкиПоступления СО2 (, л/ч)Покой18Легкая работа25Работа средней тяжести35Тяжелая работа50=250чел.;

? - коэффициент, равный 1 для мужчин и 0,85 для женщин.

Работа средней тяжести - mco2=35 л/ч

Таким образом, все результаты по вредным выделениям записываем в таблицу 3 приложения: переведенные из Вт в кДж/ч тепловые избытки (4-6 столбцы), влаго- и газовые выделения (7-8) и посчитанное значение углового коэффициента ? (отношение полных тепловых избытков к значению влаговыделения) (9).

Часть III. Расчет воздухообмена в помещении промышленного здания

Требуемый воздухообмен помещения - это минимальный воздухообмен, определяемый по одному из видов вредных выделений (теплота, влага, вредные газы или пары веществ) в один из расчетных периодов года (теплый или холодный).

Основной метод определения требуемых воздухообменов - балансовый. Он называется так потому, что в его основе лежит составление для помещения системы уравнений баланса воздуха, теплоты, влаги и других вредных выделений. Решением этой системы и получаются соотношения для требуемого воздухообмена.

При использовании балансового метода расчет требуемого воздухообмена целесообразно проводить по избыткам явной теплоты. Расчет по избыткам полной теплоты и влаговыделений более громоздки, а дают тот же результат, поэтому их значения (Qизб.п и Мвп) используются для определения параметров воздуха в помещении при построении процессов изменения состояния воздуха (графическая часть работы).

Определение количества вентиляционного воздуха для удаления избыточной теплоты.

Количество воздуха (расход воздуха), необходимого для удаления явной избыточной теплоты в помещении, определяется для холодного и теплого периода по формуле:

, где:

-требуемый расход соответственно приточного и удаляемого воздуха, ;я.изб - количество явной избыточной теплоты, Вт (берем из таблицы 2 приложения п. 15);

св - удельная массовая теплоемкость воздуха, равная 1,005 ;у, tп -температура соответственно удаляемого и приточного воздуха, оС.

Температура удаляемого воздуха из помещения:

, где:

р.з. - температура воздуха рабочей зоны в данный период, оС;t - температурный градиент, т. е. изменение температуры воздуха по высоте, (для горячих помещений равен 1÷1,5, для обычных = 0,2÷1,0);

Н - высота помещения, м;р.з. - высота рабочей зоны помещения, м (принимается равной 2 м, если люди в помещении стоят, и 1,5 м, если люди сидят или лежат).

Температуру приточного воздуха принимают по расчету с учетом расстояния от рабочей зоны до середины отверстия приточного воздухораспределителя и его типа, а также формы самого отверстия. Обычно температура tп меньше температуры воздуха в помещении на 4 ÷ 6 °C.

В качестве расчетного расхода воздуха Gp берем наибольшее его получившееся значение (в холодный или теплый период).

Холодный период:я.изб = 316200Вт;

св = 1,005 ;

у = 21,3°С;п = 16,3 оС.

Теплый период:

я.изб = 334200Вт;

св = 1,005 ;

у = 24,3°С;п = 19,3 оС.

В качестве расчетного расхода воздуха Gп берем наибольшее его получившееся значение в теплый период.

Объемные расходы воздуха по притоку и вытяжке.

В качестве последующих расчетных данных используем расчетный расход воздуха Gр и температуры приточного и удаляемого воздуха tп и tу для получившегося периода (где Gтр получилось больше). Вычисляем объемный расход воздуха:

и , где:

п, Lу - объемный расход воздуха соответственно по притоку и уходящего воздуха, ;

?п, ?у - плотность соответственно притока и вытяжки, . Вычисляются в зависимости от температур притока и вытяжки, взятых для того периода, для которого они являются наибольшими (обычно для теплого периода):

.

Поскольку эти плотности неодинаковы, объемный расход по притоку и по вытяжке может несколько не совпадать.

После этого вычисляются фактические кратности воздухообмена отдельно для притока и вытяжки (см. ч. IV):

, где:

- объем помещения по внутреннему обмеру, м3.

Объемные расходы притока и вытяжки должны отличаться незначительно.

Плотность притока и вытяжки:

Объемный расход воздуха:

Фактические кратности воздухообмена:

=4,6*119*70=38318м3

Проверка расчетного воздухообмена на соответствие санитарной норме.

Проверка ведется на сравнении полученного расхода LР с минимальным количеством наружного воздуха , которое определяется по выделениям углекислого газа:

, где:

- выделение СО2 в помещении, (см. таблица 3 приложения п. 8);

СПДК, СП - соответственно максимально допустимая концентрация углекислого газа во внутреннем воздухе и его концентрация в приточном воздухе, , определяемые по таблице [6]:

Таблица [6]

РайонСП, л/м3ЗданиеСПДК, л/м3Центр города (более 1 млн. чел.)0,75Лечебные и детские1,0Район в черте города0,5Помещение с большим количеством людей (зрительные, спортивные залы и т. п.)1,5Загородная зона, небольшие поселки0,4При временном пребывании (магазины)2,0

Величина должна быть не больше расчетной величины LР.

МСО2=7637л/ч

Сп=0,5л/м3

Спдк=1,5л/м3

Часть IV. Графическая часть

Построение процессов изменения состояния воздуха на I-d-диаграмме и определение фактических параметров внутреннего воздуха при вентиляции

Схемы процессов изменения состояния воздуха в помещении, а при вентиляции - и при его обработке в приточной установке, должны быть представлены на I-d-диаграмме с учетом избытков полной теплоты и влаговыделений в помещении для всех расчетных периодов года.

Параметры воздуха представлены характерными точками процессов:

точка Н - параметры наружного воздуха;

точка П - параметры приточного воздуха;

точка В - параметры воздуха в обслуживаемой зоне помещения;

точка У - параметры уходящего воздуха.

Параметры точки Н - температура и энтальпия - принимаются по таблице 6* "Климатические параметры для проектирования отопления, вентиляции и кондиционирования". В холодный период года используют параметр "Б", а в теплый - параметр "А".

В режиме вентиляции при прямоточной схеме построения процессов осуществляется для двух периодов и производится следующим образом. Сначала на I-d-диаграмме отмечается точка Н по ее температуре и энтальпии для соответствующего периода. Затем от этой точки вертикально вверх по линии dн = const строится отрезок до пересечения с изотермой tп = const, взятой для соответствующего периода. Получаем точку П. В теплый период года, когда осуществляется только подача воздуха без его обработки, подъем от точки Н к точке П составляет 0,5...1 оС за счет подогрева в вентиляторе. Затем от точки П проводим луч процесса в помещении с угловым коэффициентом (таблица 3 приложения п. 9).

На пересечении луча процесса с изотермами tв = const и tу = const, взятыми для соответствующего периода, получаем соответственно точки В и У. По диаграмме определяем фактические значения относительной влажности внутреннего воздуха ?в в точке В для каждого периода. Заполняем до конца соответствующие колонки в таблице 4 приложения "Расчетные параметры внутреннего воздуха вентилируемых помещений". Схемы процессов в режиме вентиляции приведены на нижеследующем рисунке:

Процессы изменения состояния воздуха в помещении при вентиляции без рециркуляции (прямоточная схема)

Примечание. В курсовом проекте данная схема может быть представлена на готовой общедоступной I-d-диаграмме, с отмеченными параметрами (пример которых приведен выше в схеме).

Приложение

Таблица 1 Теплопотери производственного помещения

Наименование помещенияОбъем помещения, м3Расчетный период годаТеплопотери, кВтчерез наруж. стеныдоп. потеричерез ост.через полВсегос ост.без ост.123456789Фабрика №138318ТП------ХП560,40,8321333

Таблица 2 Теплопоступления и теплопотери помещения с общеобменной вентиляцией

Наиме- нование поме- щенияОбъем Поме- щения, м3Расчет- ный период года*Поступления в помещение явной теплоты, кВтОт людейОт солнечной радиацииОт ис- кусст- венного осве- щенияОт си- стемы отопле ния**От тех- ноло- гичес- кого обору- дованияОт прочи х источ- ников (техн. чердак)***ЯвнаяПолная12345678910Фабрика№138318ТП194422126-0,2167ХП2345-333Теплопоступления в помещение, кВтТеплопотери помещения, кВтИзбыточная теплотаСуммарныеСуммарныеЯвнаяПолнаяЯвныеПолныескрытыекВтВт/м3кВт11121314151617334,2359,225-334,28,7359,2649,2671,222333316,28,3338,2* Примечание. Вычисления проводим только для холодного и теплого периодов (показатели переходного периода незначительно отличаются от теплого).

** Примечание. Данные о поступлении в помещение явной теплоты от системы отопления берем из расчетов части I курсового проекта.

*** Примечание. Расчет теплопоступлений с технического чердака приводится только для одноэтажных зданий. Для многоэтажных расчет поступления явной теплоты от прочих источников не проводится.

Таблица 3 Сводная таблица вредных выделений

Наиме-нование помеще-нияОбъем помещения, м3Расчетный период годаТепловые избытки, кДж/ч*Влаговыде-ления, кг/чГазовые выделения, л/ч, кДж/кгЯвныеСкрытыеПолные123456789Фабрика №138318ТП120312090000129312037763734949,2ХП11383207920012175203732905,9* Примечание. Для перевода теплоизбытков из Вт в кДж/ч необходимо теплоизбытки в Вт умножить на 3,6.

Таблица 4 Расчетные параметры внутреннего воздуха вентилируемых помещений

Параметры внутреннего воздухаТП (В)ХП (В)Температура tв, оС2320Энтальпия Iв, кДж/кг5522Влагосодержание dв, г/кг121Относительная влажность ?в, %7010Температура мокрого термометра tм, оС190Температура точки росы tр, оС180Парциальное давление водяного пара РВП, Па1733400То же при полном насыщении РНАС, Па2007490Плотность ?, кг/м31,191,20Удельный вес ?, Н/м311,711,8

Введение В последнее время технология обеспечения заданного микроклимата в помещениях бурно развивается. Новые способы обогрева, охлаждения и проветриван

Больше работ по теме: