Расчет водяного и калориферного отопления

Методы расчета водяного и калориферного отопления производственных помещений. Определение теплопотерь в производственных помещениях для возмещения отоплением. Технические характеристики водогрейных котлов. Расчет площади секций нагревательных элементов.

Рубрика Производство и технологии
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 03.06.2017
Размер файла 475,0 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Контрольная работа

Расчет водяного и калориферного отопления

Содержание

  • Введение
  • 1. Классификация систем отопления
  • 2. Расчет отопления производственных помещений
  • 2.1 Расчет водяного (парового) отопления
  • 2.2 Упрощенный расчет водяного (парового) отопления
  • 2.3 Расчет калориферного отопления
  • Литература
  • Приложения

Введение

Цель контрольной работы. Изучить методику расчета водяного и калориферного отопления производственных помещений.

Общие сведения. Системы отопления - это инженерные сооружения, предназначенные для поддержания в холодное время года комфортных постоянных температур внутри помещений независимо от температуры наружного воздуха.

Любая система отопления в свою схему включает следующие элементы: генератор тепловой энергии; нагревательные приборы, служащие для передачи теплоты воздуху отапливаемых помещений; трубопроводы или каналы, соединяющие генератор с нагревательными приборами (рис. 1).

Рисунок 1 - Схема отопления с механической циркуляцией воды: 1 - котел; 2 - трубопровод горячей воды; 3 - расширительный бачок; 4 - кран для выпуска воздуха из системы; 5 - отопительные приборы; 6 - трубопроводы охлажденной воды; 7 - циркуляционный водяной насос

В центральных системах отопления генератор тепла (котельная, теплоэлектроцентраль) размещается за пределами отапливаемых помещений. От одного генератора тепла могут отапливаться помещения одного или нескольких зданий.

Теплоноситель от генератора к местам потребления подается через систему труб.

Теплоноситель - это среда, переносящая теплоту от генератора к нагревательным приборам. В качестве теплоносителей в системах отопления используются в основном пар, вода и воздух.

1. Классификация систем отопления

Классификация систем отопления приведена на рис.2-3.

Рисунок 2 - Классификация отопления

Рисунок 3 - Классификация систем отопления по пожарной опасности

В агропромышленном производстве применяют местное и центральное отопление.

При местном отоплении (Приложение А, рис. 1) нагреватель, трансформатор тепла и регулирующую аппаратуру размещают непосредственно в отапливаемом помещении.

Местное отопление - печное, электрическое или газовое - разрешается применять в помещениях общей площадью не более 500 м2.

Центральная система (Приложение А, рис. 2) имеет отдельно устанавливаемый генератор (трансформатор тепла) - котельную или воздухонагревательную установку, из которой по трубам теплоноситель передается к отапливаемому помещению.

В основном применяется центральное отопление, которое наиболее эффективно.

Центральное отопление может быть водяным, паровым, пароводяным и воздушным.

Системы водяного отопления (рис. 4, 5) наиболее приемлемы в санитарно-гигиеническом отношении. Они подразделяются на системы с нагревом воды до 1000С (низкого давления) и выше 1000С (высокого давления).

Рисунок 4 - Схема водяного отопления: 1 - котел; 2 - горячий стояк; 3 - расширительный бак; 4 - разводящая горячая магистраль; 5 - отопительные приборы; б - обратные стояки с охлажденной водой

Рисунок 5 - Центральное водяное отопление многоэтажного здания: 1 - котел; 2 - главный горячий стояк; 3 - сливная труба; 4 - расширительный сосуд; 5 - водяная магистраль; 6 - горячие стояки; 7 - вентили; 8 - приборы отопления; 9 - стояки охлажденной воды; 10 - обратная магистраль; 11- центральный водопровод; 12 - канализация; 13 - воздухосборник; 14 - насос

При водяном отоплении низкого давления температура воды на входе в нагревательные приборы составляет 85...950С, при выходе из них 65…750С и возвращается обратно в котел.

Водяное отопление высокого давления представляет собой замкнутую систему с механическим побуждением. При повышении давления температура воды и, следовательно, нагревательных приборов достигает 125...1350 С.

При водяном отоплении иногда воду нагревают не в котлах, а в специальных теплообменниках (водонагревателях) с помощью пара или горячей воды от системы центрального теплоснабжения. В зависимости от этого систему отопления называют пароводяной или водяной.

Паровое отопление может быть низкого давления (до 70 кПа) и высокого давления (более 70 кПа). Паровое отопление устанавливают главным образом в тех помещениях, где пар используют в производственных целях. Конструктивно оно имеет много общего с водяным отоплением. Пар из котла (рис. 6) поступает по системе трубопроводов к отопительным приборам, отдает тепло, конденсируется и в виде конденсата поступает обратно в котел. Существенный недостаток системы - высокая, труднорегулируемая температура теплоносителя (110-130°С), а следовательно, и поверхностей отопительных приборов, что создает опасность ожогов, пригорания осевшей пыли.

Рисунок 6 - Центральное паровое отопление: 1 - паровой котел; 2 - главный паровой стояк; 3 - паровая магистраль; 4 - паровые стояки; 5 - паровые вентили; 6 - нагревательные приборы; 7 - конденсационные стояки; 8 - конденсационная магистраль; 9 - конденсационный горшок; 10 - сливной бак; 11 - насос; 12 - обратный клапан; 13 - канализация; 14 - центральный водопровод

В качестве нагревательных приборов применяются гладкие и ребристые трубы, а так же радиаторы и теплообменники при калориферном отоплении.

Пар в нагревательных приборах охлаждается, конденсируется в виде конденсата (воды) возвращается в котел.

При воздушном отоплении холодный наружный воздух подается вентилятором в калорифер (рис. 7), где нагревается, и поступает в помещение.

Рисунок 7 - Схема пластинчатого калорифера: 1 - верхним бачок; 2 - трубки; 3 - теплосъемные пластины; 4 - нижний бачок; 5 - соединительная мягкая вставка (фартук)

Теплоносителем в калорифере может быть горячая вода, пар и электронагреватели. Температура в помещении при воздушном отоплении регулируется вентиляцией.

2. Расчет отопления производственных помещений

Для расчета любой системы отопления необходимо предусмотреть возмещение отоплением всех теплопотерь в производственных помещениях.

В холодное время года тепло теряется путем теплопередачи через стены, потолок, пол, а также через естественное и искусственное вентилирование помещений.

Тепло теряется при въезде машин и ввозе материалов, находившихся на холодном воздухе в помещение. Тепло теряется с горячей водой на технологические нужды.

2.1 Расчет водяного (парового) отопления

Теплопотери Qо (Bт) через наружные ограждения и здания определяют по формуле

Qo = qo Vн(tв - tн), (1)

где qo - удельная тепловая характеристика здания, Вт/(м3 град), (табл.1, 2);

Vн - наружный объем здания или его отапливаемой части, м3;

tв - расчетная внутренняя температура помещений, оС (для жилых зданий

tв =18...20о; для горячих цехов tв = 12...14о; для производственных зданий tв = 15о);

tн - расчетная наружная температура воздуха для самого холодного времени года, оС (tв = -30о).

Таблица 1 - Значение удельной характеристики зданий

Наименование зданий

Строительная кубатура здания, тыс.м 3

до 3

5

10

20

50

Удельная тепловая характеристика здания, q0, Вт/м 3 град

Жилые

0,42

0,38

0,33

0,29

0,26

Административные

0,5

0,43

0,38

0,32

0,30

Механосборочные

0,6

0,55

0,45

0,43

0,40

Ремонтные

0,7

0,60

0,50

0,45

0,40

Деревообрабатывающие

0,6

0,55

0,45

0,42

0,40

Таблица 2 - Значение удельной тепловой характеристики q0 зданий различного назначения

Здание

Объем здания, тыс.м3

q0, Вт/м3 град

Сельскохозяйственная ремонтная мастерская

До 5

0,75-0,64

от 5 до 10

0,69-0,60

Склад

от 1 до 2

0,87-0,75

Административное здание

от 0,5 до 1

0,69-0,52

Количество тепла Qв (Bт), необходимое для возмещения теплопотерь через вентилирование помещений, определяют по формуле

Qв = qв Vн(tв - tн), (2)

где qв - удельный расход тепла на нагревание 1 м 3 воздуха, Вт/(м 3 град), для производственных помещений qе = 0,9...1,5; для административных помещений qе = 0,67...0,9; для бытовых помещений qе = 0,31...0,42;

Vн - наружный объем здания, м 3;

tв - расчетная внутренняя температура помещений, оС;

tн - расчетная наружная температура воздуха для самого холодного времени года, оС (tв = -30).

Потери тепла Qн (Вт) от поглощения его ввозимыми машинами и материалами определяют по формуле

(3)

где kм - массовая теплоемкость машин и материалов, кДж/кг град, для металлов kм = 0,4; для соломы kм = 2,3; для дерева kм = 2,52…2,8; для воды kм = 4,19;

G - масса машин или материалов, ввозимых в помещение, кг;

tмн - температура ввозимых машин и материалов, оС, для машин tнм = tн; для сыпучих материалов на 20 выше температуры наружного воздуха; для несыпучих на 10 выше температуры наружного воздуха;

- время нагрева машин и материалов до температуры помещения, ч.

Расход тепла на технологические нужды определяется через расход нагретой воды

(4)

где Q - расход воды или пара, кг/ч (Приложение Б);

i - теплосодержание воды или пара, кДж/кг (табл. 3);

iв - теплосодержание возвращаемого в котел конденсата, кДж/кг (табл. 3.);

P - количество возвращаемого конденсата, %. При полном возврате конденсата P = 70%, при отсутствии возврата Р = 0.

Таблица 3 - Давление и теплосодержание пара

Давление кПа

Температура, 0С

Теплосодержание, кДж/кг

Давление кПа

Температура, 0С

Теплосодержание, кДж/кг

воды

пара

воды

пара

9,81

101,8

426

2680

70,57

115,0

481

2700

19,62

104,2

438

2681

98,10

119,6

508

2708

29,43

106,6

447

2688

196,2

132,9

555

2728

39,24

108,7

456

2690

490,5

158,1

664

2760

49,05

110,8

465

2694

981,0

183,2

765

2785

60,86

112,7

424

2698

1275,3

194,1

822

2793

Расчет тепла Qэ (Вт), выделяемого электродвигателями, производят по формуле

, (5)

где N - номинальная мощность электродвигателя, кВт;

k1 - коэффициент загрузки (k1 = 0,7...0,9);

k2 - коэффициент одновременности работы (k2 = 0,5...1,0);

n - коэффициент полезного действия (КПД) электродвигателя при данной нагрузке (n = 0,91...1,0);

nn - коэффициент полезного действия при полной загрузке, определяемый по каталогу (nn = 0,75...0,92).

Количество тепла Qэо (Вт), выделяемое оборудованием с электродвигателями, определяют по формуле

Qэо = Nk1k2k3, (6)

где k3 - коэффициент, учитывающий долю энергии, переходящей в теплоту при работе оборудования (k3 = 0,1...1,0).

Количество тепла Qст (Вт), выделяемое работающими станками в механических и сборочных цехах, определяют по формуле

Qст = 0,25N. (7)

где N - установленная мощность станков, Вт.

Количество тепла Qств (Вт), выделяемое осветительными приборами

Qств = Nосвh, (8)

где Nосв - мощность осветительных приборов, Вт;

h - коэффициент перехода электрической энергии в тепловую (h = 0,92...0,97).

Количество тепла Qл (Qж), выделяемое людьми или животными (Вт)

Qл = n g, (9)

где n - количество людей или животных в помещении;

g - явное количество тепла, выделяемое одним человеком или животным (рис.8-9; приложение В, табл. 1);

- для людей при температуре 20 оС и тяжелой работе g = 120 Вт,

- при легкой работе и той же температуре g = 90 Вт;

- для животных в формулу дополнительно вводится коэффициент Кж - см. приложение В (табл.2-3).

Рисунок 8 - Теплообмен между человеком и средой

Рисунок 9 - График тепловлаговыделения человеком: 1- человек в покое; 2- легкая работа в учреждении; 3 - физическая работа; 4 - тяжелый физический труд

Приток тепла от нагретых поверхностей оборудования и трубопроводов Qп (Вт) определяется по формуле

Qп = Si б i(tni- tв), (10)

где Si - суммарная площадь нагретых поверхностей оборудования и трубопроводов, м 2;

б i - коэффициент теплопередачи i-той поверхности, Вт/(м 2 град);

Коэффициент теплопередачи для вертикальных поверхностей:

при (tni - tв) < 5 оС б = 3,8...4,1 Вт/(м2 град);

при (tni - tв) > 5 оС б = 5,2...7,5 Вт/(м2 град).

tni - температура i-той поверхности, оС;

tв - температура внутри помещения, оС.

Общие суммарные потери тепла составят

Q = Qо + Qв + Qн + Qm - Qэ - Qэо - Qст - Qосв - Qл - Qп (11)

По суммарным теплопотерям Рк (кВт) находят тепловую мощность котла и выбирают марку котла (табл. 4)

Рк = (1,1...1,15)Q10-3 (12)

Таблица 4 - Технические характеристики водогрейных котлов

Марка котла

Конструктивные особенности

Тепловая мощность, кВт

Температура нагрева воды, °С

Рабочее избыточное давление, кПа

КИ-1

Чугунный секционный

81,5...232

95

589

КЧ-2 "Универсаль-6"

Чугунный секционный

328... 1300

115

491

КЧ-3 "Энергия-6"

Чугунный секционный

652...1815

115

589

КЧММ

Чугунный, секционный, малометражный

11,63

95

196

КЧММ-2

Чугунный, секционный, малометражный

10,5...17,5

95

196

КЧМ-1

Чугунный, секционный, малометражный

16,3...46,5

95

196

КЧМ-2

Чугунный, секционный, малометражный

19,8.-52,3

95

196

HP-18

Стальной, Fпн = 27 м 2

314...377

115

491

НР-18

Стальной, Fпн = 40 м 2

465...558

115

491

НР-18

Стальной, Fпн = 53 м 2

616...740

115

491

ТВГ-4

Стальной

5000

150

1275

ТВГ-8

Стальной

9650

150

1275

Примечание. Fпн - площадь поверхности нагрева

Центральное водяное отопление помещений осуществляется нагревательными приборами-радиаторами.

Находят общую площадь поверхности Fнп 2) нагревательных приборов по формуле

(13)

где Qn - суммарные потери тепла в помещении, Вт;

kт - коэффициент теплопередачи стенками нагревательных приборов в воздухе (табл. 5);

tг - температура воды или пара при входе в радиатор, оС, (для водяных радиаторов низкого давления tг = 85...95, высокого давления tг = 120...125, для паровых радиаторов tг = 110...115);

tx - температура воды или пара при выходе из радиатора, оС, (для водяных радиаторов низкого давления tx = 65...75, для водяных и паровых радиаторов высокого давления tx = 95);

tn - принятая температура воздуха в помещении, оС.

Таблица 5- Коэффициент теплоотдачи нагревательных приборов (Кт), Вт/мІ*град

Тип нагревательных приборов

Теплоноситель-вода в пределах, 0 С

Давление пара, кПа

40-50

50-60

60-70

157

Коэффициент теплоотдачи Кт, Вт/мІ*град

"Гигиенический"

7,2

7,5

7,9

8,5

"Экономия"

6,4

6,9

7,3

8

Трубы чугунные с ребрами

Одна труба

4,5

4,5

5

6

Две трубы (одна на другой)

4

4,2

4,5

5

Три трубы (одна на другой)

3,5

4

4

4,5

Стальная одиночная гладкая

Труба вертикальная или горизонтальная:

до 33 мм

11

11,5

12

13

38-100мм

9,5

10

10,5

12

125-150 мм

9,5

10

10,5

11,5

Несколько рядов горизонтальных стальных труб, расположенных одна на другой:

до 32 мм

10

10

11

12,5

более 32 мм

8

8,5

9

11

По площади Fнп определяют необходимое количество n0 секций нагревательных приборов

, (14)

где F0 - площадь одной секции радиатора, зависящая от его марки, м 2 (таблица 5).

Таблица 6 - Площадь секции нагревательных элементов

Марка нагревательного прибора

Площадь поверхности секции, м2

Гигиенический

0,175

РД-90

0,203

РД-26

0,205

"Москва - 132", "Москва - 150"

0,250

М-140, НМ-150

0,254

Минск - 110

0,270

"Польза-6"

0,460

Экономия

0,200

Чугунных труб с крутыми ребрами при длине 2000 мм.

4,0

Чугунных труб с крутыми ребрами при длине 1500 мм.

3,0

Чугунных труб с крутыми ребрами при длине 1000 мм.

2,0

Площадь поверхности ребристых труб диаметром 175 мм составляет 2м2 на 1 м длины.

Пример 1. Рассчитать отопление в производственном помещении ремонтной мастерской объемом 288 м3, если расчетная внутренняя температура +150С, наружная температура -140С. В помещении для освещения используются 3 светильника с лампами по 200 Вт каждая, для выполнения технологического процесса установлены 9 электродвигателей мощностью по 1,5 кВт каждый. Количество рабочих 15 человек.

Решение. По формуле (1) определяем теплопотери через стены здания, выбрав удельную тепловую характеристику здания по таблице 1- qo=0,45 Вт/м3·оС

Qo = qo Vн(tв - tн)= 0,45х 288(15(-14)) = 3758,4 Вт

Определяем количество тепла, необходимое для возмещения теплопотерь на вентилирование помещений по формуле (2), приняв удельный расход тепла на подогрев 1м3 воздуха qв=1 Вт/м3·оС

Qв = qв Vн(tв - tн)=1х 288[15-(-14)] = 8352 Вт

Рассчитываем потери тепла от поглощения его ввозимыми машинами массой 1500 кг по формуле (3), приняв км = 0,4; tн = -14 оС; время нагрева машин до температуры помещения 1 час

= 0,4х 1500[15-(-14)]·(1/3,6) = 4579 Вт

Рассчитываем расход тепла на технологические нужды по формуле (4), принимая расход воды Q = 350 кг/ч (Приложение Б), теплосодержание воды i = 426 кДж/кг (табл. 3), количество возвращаемого конденсата Р = 0 %

= 350(426-0/100)(1/3,6) = 39236 Вт

Рассчитываем тепло, выделяемое 9 электродвигателями по 1,5 кВт каждый по формуле (5)

= 13500х 0,6х 0,5[(1-0,8)/0,8] = 1012,5 Вт

Количество тепла, выделяемое оборудованием с электродвигателями, определяем по формуле (6)

Qэо = Nk1k2k3 = 13500х 0,6х 0,5х 0,1 = 2025 Вт

Рассчитываем тепло, выделяемое осветительными приборами (3 светильника с лампами по 200 Вт) по формуле (8)

Qств = Nосвh = 600х 0,95 = 570 Вт

Рассчитываем количества тепла, выделяемое людьми (15 чел) при тяжелой работе, по формуле (9)

Qл = n g = 15х 120 = 1800 Вт

Рассчитываем приток тепла от нагретых поверхностей оборудования и трубопроводов общей площадью 361,8 м2 по формуле (10), принимая tn = 45 оС; tв = 15 оС и бI = 5,2...7,5 Вт/(м 2оС), т.к. (tni - tв) = (45-15) > 5 оС

Qп = Si б i(tni- tв) = 361,8х 7,5х 30 = 81405 Вт

Тепловую мощность отопительной системы рассчитаем по формуле (11)

Q = Qо + Qв + Qн + Qm - Qэ - Qэо - Qосв - Qл - Qп = 3758,4 + 8352 + 4578,9 + 39236 - 1012 - 2025 - 570 - 1800 - 81405 = 8349,3 Вт

По формуле (12) находим тепловую мощность котла

Рк = (1,1...1,15)Q = 1,1х 8349,3х 10-3 = 9,1842 кВт

Подбираем котел по таблице 4 - КИ-1 тепловой мощностью 81,5 кВт и температурой нагрева воды 950С.

Рассчитывает площадь поверхности отопительных приборов по формуле (13), приняв коэффициент теплопередачи Кп = 7,4

= 8349,3/ 7,4 [(92+57)/2] - 15 = 18,96 м2

Выбираем по таблице 6 отопительные приборы из чугунных труб с крутыми ребрами (при длине 1000 мм) с площадью поверхности одной секции 2 м2 .

Количество секций для отопления помещения рассчитаем по формуле (14)

= 18,96/2 = 9,48.

Принимаем 10 секций.

2.2 Упрощенный расчет водяного (парового) отопления

отопление теплопотеря нагревательный калориферный

Потребное количество тепла Qо (Bт) для отопления здания определяют по формуле

Qo = qo Vн(tв - tн), (15)

где qo - удельная тепловая характеристика здания, Вт/(м 3оС), (табл.1, 2);

Vн - наружный объем здания или его отапливаемой части, м3;

tв - расчетная внутренняя температура помещений, оС (для жилых зданий

tв =18…20о; для горячих цехов tв = 12…14о; для производственных зданий tв = 15о);

tн - расчетная наружная температура воздуха для самого холодного времени года, оС (tв = -30о).

Общую площадь поверхности Fнп 2) нагревательных приборов рассчитывают по формуле

(16)

где Qn - потребное количество тепла в помещении, Вт;

kт - коэффициент теплопередачи стенками нагревательных приборов в воздухе (табл. 5);

tг - температура воды или пара при входе в радиатор, оС, (для водяных радиаторов низкого давления tг = 85…95, высокого давления tг = 120…125, для паровых радиаторов tг = 110…115);

tx - температура воды или пара при выходе из радиатора, оС, (для водяных радиаторов низкого давления tx = 65…75, для водяных и паровых радиаторов высокого давления tx = 95);

tn - принятая температура воздуха в помещении, оС.

По площади Fнп определяют необходимое количество n0 секций нагревательных приборов

, (17)

где F0 - площадь одной секции радиатора, зависящая от его марки, м2 (таблица 5).

Пример 2. Определите необходимое количество секций нагревательных приборов, если площадь поверхности одной секции 0,2 м2, суммарные потери тепла 25000 Вт, температура воды на входе в отопительную систему 90 градусов, на выходе 60 градусов, коэффициент теплопередачи 0,9 Вт/м2 °С.

Решение. Общую площадь поверхности нагревательных приборов определим по формуле (16)

=

где - суммарные потери тепла в помещении, Вт;

kт - коэффициент теплопередачи стенками нагревательных приборов в воздухе, kт =0,9 Вт/м2 °С ;

tг - температура воды при входе в радиатор, 0С, tг = 900С;

tх - температура воды при выходе из радиатора, 0С, tх = 600С;

tп - принятая температура воздуха в помещении, 0С, tп = 200С.

По формуле (17) определяют необходимое количество n0 секций нагревательных приборов:

секций.

Пример 3. Определить потребное количество тепла для создания нормальной температуры внутри жилого дома площадью 10x15 м 2 и высотой 6 м, если удельная тепловая характеристика 0,55 Вт/м3оС, наружная температура -15°С. Определить площадь поверхности нагрева отопительных приборов, если коэффициент теплоотдачи равен 10 Вт/м2°С.

Решение. Теплопотери Qо (Вт) через наружные ограждения и здания определяем по формуле (15)

Qо =qо vн (tв - tн),

где qо - удельная тепловая характеристика здания, Вт/м3 ; qо = 0,55;

vн - наружный объём здания или его отапливаемой части, м3; vн = 900 м3;

tв - расчётная внутренняя температура помещений, 0С; для жилых зданий tв = 18…200; принимаем 20°С;

tн - расчётная наружная температура воздуха для самого холодного времени года, 0С; -15о.

Qо = 0,55 · 900 (20-(-15)) = 17325 Вт

Общую площадь поверхности нагревательных приборов определим по формуле: (16)

,

где - суммарные потери тепла в помещении, Вт;

kт - коэффициент теплоотдачи стенками нагревательных приборов в воздухе, kт = 10 Вт/м2 °С;

tг - температура воды или пара при входе в радиатор, 0С, принимаем tг = 95°С;

tх - температура воды или пара при выходе из радиатора, 0С, принимаем tх = 75 °С;

t п - принятая температура воздуха в помещении, 0С; принимаем 20°С.

Подставим все принятые значения в формулу и получим площадь поверхности нагрева отопительных приборов

= 26,65 м 2

2.3 Расчет калориферного отопления

В том случае, если в производственном помещении предусматривается воздушное отопление, расчет и выбор калориферов производятся следующим образом.

Определяют часовой расход тепла на нагрев воздуха (Вт) внутри помещения

Qв = 0,278 св Gв (tв - tн)/ск, (18)

где св - теплоемкость воздуха, ккал/кг оС, (св = 1 кДж/м3 0С);

Gв - количество нагреваемого воздуха, кг/ч;

tв - температура воздуха внутри помещения, оС;

tн - расчетная температура наружного воздуха (tн = -30 оС);

ск - плотность воздуха, выходящего из калорифера, кг/м3 (Приложение Г).

Задаваясь массовой скоростью воздуха хr в пределах экономически выгодной, определяют предварительно живое сечение Fк2) калориферной установки

(19)

где Gв - количество нагреваемого воздуха, кг/ч;

хr - массовая скорость воздуха, кг/м2с, (хr = 5...10 кг/м2с).

По расчетному живому сечению и техническим характеристикам подбирают модель и номер калорифера (таблица 7).

При параллельном подключении двух калориферов живое расчетное сечение выбираемых калориферов уменьшается в два раза.

Таблица 7 - Техническая характеристика калориферов

Модель

Номер

Поверхность нагрева, м2

Живое сечение для прохода, м 2

Вес с оцинковкой

воздуха

теплоносителя

КФБ

2

12,7

0,115

0,0061

70

3

16,9

0,154

0,0082

91

4

21,4

0,195

0,0082

110

5

26,8

0,244

0,0102

130

6

32,4

0,295

0,0102

160

7

38,9

0,354

0,0122

193

8

45,7

0,416

0,0122

221

9

53,3

0,486

0,0143

255

10

61,2

0,558

0,0143

289

КФС

2

9,9

0,115

0,0046

56

3

13,2

0,154

0,0061

72

4

16,7

0,195

0,0061

87

5

20,9

0,244

0,0076

108

6

25,3

0,295

0,0076

127

7

30,4

0,354

0,0092

154

8

35,7

0,416

0,0092

175

9

41,6

0,486

0,0107

202

10

47,8

0,558

0,0107

228

Рассчитывают массовую скорость хм (кг/(м2с)) воздуха для принятой модели калорифера

(20)

где Fкф - фактическое живое сечение выбранных калориферов, м2 .

Находят скорость движения воды хт (м/с) в трубках калорифера по формуле

(21)

где fтр - полное сечение для прохода воды в калорифере, м2;

t1 - температура воды при входе в калорифер, оС;

t2 - температура воды при выходе из калорифера, оС;

св - теплоемкость воды, кДж/м3·0С; св = 4,19 кДж/м3·0С;

св - плотность воды, св = 1000 кг/м3.

Средняя скорость воды должна находиться в пределах 0,2…0,5 м/с.

Исходя из расчетной массовой скорости воздуха хм определяют коэффициент теплопередачи Кт калорифера (таблица 8).

Таблица 8 - Коэффициент теплопередачи калориферов КФС и КФБ Кт, ккал/(м2час0С)

Теплоноситель

Скорость движения теплоносителя по трубкам хт, м/сек

Массовая скорость воздуха хм, кг/м 2 сек

2

4

6

8

10

12

14

Вода

0,01

7,3

8,9

10,1

11

11,9

12,4

13

0,03

9,4

11,5

12,9

14,2

15,1

15,9

16,6

0,06

10,9

13,4

15,1

16,5

17,6

18,6

19,4

0,1

12,3

15,1

17,0

18,5

19,7

20,8

22,3

0,2

14,3

17,6

19,8

21,6

23,1

24,3

25,5

0,3

15,7

19,2

21,7

23,7

25,3

26,7

27,9

0,4

16,7

20,5

23,2

25,2

27

28,4

29,8

0,5

17,6

21,6

24,4

25,9

28,4

29,9

31,3

0,6

18,3

22,5

25,3

27,6

29,5

31,1

32,6

0,7

18,5

22,8

25,6

27,8

29,8

31,5

33

0,8

18,7

23

25,9

28,2

30,2

31,8

33,3

1

19

23,4

26,3

28,7

30,7

32,4

33,9

Пар

-

13,4

17,9

21,2

24,0

26,3

28,4

30,3

Примечание. 1 ккал = 4,187 Дж

Определяют расчетную поверхность нагрева Fрас2) калорифера по формуле

(22)

где tср. Т - средняя температура теплоносителя, которая принимается равной для воды (t1 + t2)/2, для насыщенного пара при давлении до 0,03 атмосфер (100оС), более 0,3 атмосфер - температура пара;

tср. В - средняя температура воздуха, равная полусумме начальной и конечной температуры воздуха в помещении

.

Рассчитывают количество устанавливаемых калориферов по формуле

(23)

где Fрас - расчетная поверхность нагрева выбранного калорифера, м2;

Fк - поверхность нагрева выбранного калорифера, м2 (таблица 7).

Определяют суммарную площадь калориферной установки Fуст2)

Fуст = nкFк (24)

где nк - фактическое число калориферов в установке.

По массовой скорости воздуха хм из таблицы 9 определяют сопротивление движению воздуха в установке.

Таблица 9 - Сопротивление движению воздуха (р) через калориферы КФС и КФБ

Модель калорифера

Массовая скорость воздуха хм, кг/м 2 сек

2

4

6

8

10

12

14

Сопротивление движению воздуха р, кг/м 2

КФС

0,75

2,4

4,8

7,8

11,5

15,6

20,6

КФБ

0,91

3

5,9

9,5

14

19

25

Пример 4. Рассчитать калориферное (воздушное) отопление для помещения объемом V = 525 м3, если известно, что температура внутри помещения должна быть на уровне 200С, температура снаружи -150С, кратность воздухообмена К = 2.

Решение. Определим часовой расход тепла на нагрев воздуха (Вт) внутри помещения по формуле (18), принимая количество нагреваемого воздуха Gв = V·К = 525х 2 = 1050 м3/ч, при этом плотность воздуха в формуле не учитываем

Qв = 0,278 св Gв (tв - tн) = 0,278х 1х 1050х(20-(-15)) = 10216,5 Вт/ч

Задаемся массовой скоростью воздуха хr = 5 кг/м 2 с.

Определяем предварительно живое сечение Fк2) калориферной установки по формуле (19), принимая плотность воздуха при температуре 200С равной 1,205 кг/м3 (Приложение Г)

1050х 1,205/(3600х 5) = 0,07 м 2

По расчетному живому сечению и техническим характеристикам подбираем модель и номер калорифера из таблицы 7 - КБФ №2, площадь поверхности нагрева 12,7 м2, фактическое живое сечение для прохода воздуха Fкф = 0,115 м2, для прохода теплоносителя fтр = 0,0061 м2.

Рассчитываем массовую скорость хм (кг/м 2с) воздуха для принятой модели калорифера по формуле (20) с учетом фактического живого сечения калорифера Fкф = 0,115 м2

= 1050х 1,205/(3600х 0,115) = 3,05 кг/м2с

Находим скорость движения воды хт (м/с) в трубках калорифера по формуле (21), принимая температуру воды на входе и выходе из калорифера 800С и 600С соответственно, полное сечение для прохода воды (теплоносителя) в калорифере fтр = 0,0061 м2

= 10216,5/1000·4,19·1000·0,0061(80-60) = 0,02 м/с

Исходя из расчетной массовой скорости воздуха хм и скорости движения теплоносителя определяем коэффициент теплопередачи Кт калорифера по таблице 8. Для массовой скорости воздуха хм = 3,05 кг/м2с и скорости теплоносителя хт = 0,02 м/с коэффициент теплопередачи Кт = 9 ккал/м2·ч·0С или 37,6 Дж/ м2·ч·0С

Определяем расчетную поверхность нагрева Fрас2) калорифера по формуле (22), рассчитав предварительно среднюю температуру теплоносителя

tср. Т =(t1 - t2)/2 = (80+60)/2 = 700С

и среднюю температуру воздуха в помещении

= (15+20)/2 = 17,50С

= 3,6·10216,5/37,6(70-17,5) = 18,6 м2

Рассчитываем количество устанавливаемых калориферов по формуле (23), принимая поверхность нагрева выбранного калорифера по таблице 7 Fк = 12,7 м2

= 18,6/12,7 = 1,4

Принимаем 2 калорифера КБФ № 2.

Определяем суммарную площадь калориферной установки Fуст2), состоящей из двух калориферов, по формуле (24)

Fуст = nкFк = 2х 12,7 = 25,4 м2

По массовой скорости воздуха хм из таблицы 9 определяем сопротивление движению воздуха в калорифере КБФ: р = 2 кг/м2.

Литература

1. Безопасность жизнедеятельности. /Под ред. С.В. Белова. М.: Высшая школа, 1999. - 448 с.

2. Беляков Г.И. Безопасность жизнедеятельности на производстве. Охрана труда. - СПб.: Изд-во "Лань", 2006. -512 с.

3. Инженерные решения по охране труда в строительстве. /Под ред. Г.Г. Орлова. - М.: Стройиздат, 1985 г., с.189 -202.

4. Канарев Ф.М. и др. Охрана труда. - М.: Колос, 1986 г., с.120.

5. Охрана труда в машиностроении. /Под ред. Е.Я. Юдина. - М.: Машиностроение, 1983 г., с.164 - 208.

Приложение А

Рисунок 1 - Местная система отопления: 1 - источник тепла; 2 - отапливаемое помещение; 3 - потоки теплоносителя

Рисунок 2 - Центральное отопление животноводческого помещения: 1 - нагревательный прибор (радиатор, трубчатый регистр) на стене здания (конвективное отопление); 2 - трубопровод с теплоносителем; 3 - нагревательный прибор (трубопровод, электрический кабель) в полу здания (панельно-лучистое отопление); 4 - нагревательный прибор в стене здания (панельно-лучистое отопление); 5 - отапливаемое помещение

Приложение Б

Таблица - Нормы расхода горячей воды и пара

Вид технологического процесса

Температура воды, °С

Расход

пара

воды

Запаривание корнеплодов

-

0,2 кг/кг

-

Запаривание соломы

45

0,3...0,45 кг/кг

1,5...2,5 кг/кг

Запаривание пищевых отходов

45

0,3...0,4 кг/кг

1,5...2,5 кг/кг

Обмывание вымени перед доением

37...38

1,05 л/гол. в сутки

Промывка доильных аппаратов

90

-

9,0 л/гол. в сутки

Промывка молокопровода

55...56

-

1,8 л/гол. в сутки

Пропаривание фляг (38 л)

-

0,1...0,2 кг на флягу

-

Пастеризация молока

-

0,022 кг/(л ч°С)

-

Стерилизация молокопровода

-

25 кг на 1 обработку

-

Мытье посуды для поения телят

55...65

-

1,5 кг/гол. в сутки

Мытье корыт для свиноматок

50...60

-

30 л/гол. в сутки

Ремонт тракторов в ЦРМ сельскохозяйственных предприятий

-

2,4... 1,95 т на 1 физический трактор

-

Единица условного ремонта (трудоемкостью 300 чел.-ч) в мастерской общего назначения

-

0,7...0,6 т

-

Централизованное восстановление деталей на специализированном предприятии

-

0,23...0,17 кг на 100 деталей

-

Приложение В

Таблица 1 - Средние данные о поступлениях явной теплоты от взрослых мужчин, Вт

Нагрузка

Температура воздуха в помещении, 0С

15

20

25

30

35

Состояние покоя

116

87

58

40

16

Легкая работа

122

99

64

40

8

Работа средней тяжести -

133

104

70

40

8

Тяжелая работа

162

128

93

52

16

Примечание. Женщины выделяют 85 % теплоты, поступающей от мужчин.

Таблица 2 - Количество тепла, углекислоты и водяного пара, выделяемое животными

Группа животных

Масса животного, кг

Количество тепла, ккал/ч

Количество

общее

свободное

углекислоты, л/ч

водяных паров, г/ч

Коровы стельные (сухостойные)

300

400

600

604

739

926

440

550

670

90

110

138

288

350

440

Коровы лактирующие при уровне лактации 10 л

300

400

600

644

765

906

450

550

650

96

114

135

307

367

431

Коровы лактирующие при уровне лактации 30л

400

600

800

1174

1342

1509

850

970

1080

175

200

225

560

642

721

Телята до I месяца

30

40

50

100

141

174

72

102

124

15

21

26

47

67

83

Телята от I до 3 месяцев

40

50

100

147

215

282

106

155

204

22

32

42

70

102

135

Телята от 3 до 4 месяцев

90

120

150

248

369

82

178

268

276

37

55

57

118

176

183

Молодняк от 4 месяцев до I года

120

180

250

322

476

496

232

349

358

48

71

74

153

227

236

Молодняк от I года до 2 лет

220

320

350

483

631

651

350

455

476

72

94

97

230

301

310

Свиноматки холостые и супоросные до 2 месяцев

100

150

200

222

256

394

160

185

250

33

38

44

106

121

141

Свиноматки супоросные свыше 2 мес.

100

150

200

268

308

349

195

220

250

40

46

52

128

188

267

Свиноматки с приплодом 10 сосунов

100

150

200

530

605

698

280

435

503

79

90

104

252

288

238

Свиньи откормочные

100

200

300

288

382

503

208

275

365

43

57

75

137

182

240

Молодняк свиней:

от 2 месяцев

от 5 до 8 месяцев

15

60

80

100

202

235

72

145

170

15

30

35

47

96

112

Бараны

50

80

100

169

222

237

123

160

172

25

33

35

70

93

98

Холостые овцематки

40

50

60

125

148

185

90

108

134

19

22

28

52

62

73

Куры (молодняк) яичного направления

0,06

0,25

0,6

1,3

1,6

15,6

12,7

10,5

9,7

9,2

13,5

8,8

7,4

6,8

6,4

2,3

2,2

1,9

1,7

1,6

3,5

6,6

5,4

5,0

4,8

Куры взрослые:

- напольное содержание

- клеточное содержание

1,5-1,7

1,5-1,7

11,3

9,8

7,9

6,8

2,0

1,2

5,8

5,1

Куры (молодняк) мясного направления

0,08

0,25

1,2-1,4

1,8

2,5

15,0

11,8

10,4

9,6

8,2

12,9

8,1

7,2

6,7

6,0

2,2

2,0

1,8

1,7

1,6

4,0

6,3

5,4

5,0

4,8

Бройлеры при клеточном содержании

1,3

9,4

7,5

1,7

4,9

Куры взрослые мясного направления

2,5-3,0

10,3

7,2

1,8

5,2

Индейки

6,8

9,6

6,7

1,7

5,0

Утки

3,5

6,9

4,8

1,2

3,6

Гуси

5,3-6,0

5,8

4,0

1,0

3,1

Примечание. 1 ккал/ч = 1,16 Вт

Таблица 3 - Значения коэффициентов Кж для определения норм выделения теплоты животными при разных температурах

Температура воздуха внутри помещения, 0С

Для крупного рогатого скота

Для свиней

-10

1,59

-

-5

1,43

1,53

0

1,21

1,25

5

1,12

1,08

10

1,00

1,00

15

0,85

0,86

20

0,63

0,67

25

0,30

0,42

30

0,11

0,24

Приложение Г

Таблица - Плотность воздуха при различных температурах и барометрическом давлении

Температура воздуха °С.

Плотность воздуха (кг/мі) при различной температуре и барометрическом давлении (мм.рт.ст.)

725

730

735

740

745

750

755

760

765

770

-10

1,280

1,285

1,292

1,307

1,316

1,325

1,333

1,342

1,351

1,360

-8

1,271

1,280

1,288

1,257

1,306

1,315

1,323

1,332

1,341

1,350

-6

1,261

1,270

1,279

1,287

1,296

1,305

1,314

1,322

1,331

1,340

-4

1,252

1,261

1,269

1,278

1,286

1,295

1,304

1,313

1,321

1,330

-2

1,243

1,251

1,260

1,268

1,277

1,286

1,294

1,303

1,312

1,320

0

1,234

1,242

1,251

1,259

1,268

1,276

1,285

1,293

1,302

1,311

2

1,225

1,233

1,242

1,250

1,258

1,267

1,276

1,284

1,292

1,301

4

1,216

1,224

1,233

1,241

1,249

1,258

1,266

1,275

1,283

1,291

6

1,207

1,215

1,224

1,232

1,241

1,249

1,257

1,265

1,274

1,282

8

1,198

1,207

1,215

1,223

1,232

1,240

1,248

1,256

1,265

1,273

10

1,190

1,198

1,207

1,215

1,223

1,231

1,240

1,247

1,256

1,264

12

1,182

1,190

1,198

1,206

1,214

1,222

1,231

1,239

1,247

1,255

14

1,173

1,181

1,190

1,198

1,206

1,214

1,222

1,130

1,238

1,246

16

1,165

1,173

1,181

1,190

1,197

1,205

1,213

1,222

1,230

1,238

18

1,157

1,165

1,173

1,181

1,189

1,197

1,205

1,213

1,221

1,229

20

1,146

1,157

1,165

1,173

1,181

1,189

1,197

1,205

1,213

1,221

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Теплотехнический расчет ограждающих частей жилого здания. Общие требования по проектированию. Удельная отопительная характеристика здания. Технико-экономическая оценка эффективности промывки системы водяного отопления. Подбор смесительного насоса.

    дипломная работа [467,5 K], добавлен 10.04.2017

  • Конструирование и расчет однотрубной системы водяного отопления. Определение расчетного теплового потока и расхода теплоносителя для отопительных приборов. Гидравлический расчет потерь теплоты помещениями и зданием, температуры в неотапливаемом подвале.

    курсовая работа [389,8 K], добавлен 06.05.2015

  • Параметры наружного и внутреннего воздуха для холодного и теплого периодов года. Теплотехнический расчёт ограждающих конструкций. Расчет теплопотерь здания. Составление теплового баланса и выбор системы отопления. Поверхности нагревательных приборов.

    курсовая работа [384,9 K], добавлен 20.12.2015

  • Классификация теплообменных аппаратов и теплоносителей. Конструкции трубчатых, пластинчатых и спиральных аппаратов поверхностного типа. Определение поверхности нагрева, длины и количества секций прямоточного водяного обогревателя горячего водоснабжения.

    курсовая работа [961,6 K], добавлен 23.04.2010

  • Проверка теплозащитных свойств наружных ограждений. Проверка на отсутствие конденсации влаги. Расчет тепловой мощности системы отопления. Определение площади поверхности и числа отопительных приборов. Аэродинамический расчет каналов системы вентиляции.

    курсовая работа [631,5 K], добавлен 28.12.2017

  • Расчёт отопления, вентиляции и горячего водоснабжения школы на 90 учащихся. Определение потерь теплоты через наружные ограждения гаража. Построение годового графика тепловой нагрузки. Подбор нагревательных приборов систем центрального отопления школы.

    курсовая работа [373,7 K], добавлен 10.03.2013

  • Расчет температур молока и воды в пастеризационно-охладительной установке. Определение коэффициента теплопередачи, числа пластин. Выбор и обоснование схемы компоновки оборудования в производственных помещениях. Механизм и этапы расчета потерь давления.

    курсовая работа [720,0 K], добавлен 04.05.2019

  • Применение лучистого отопления. Условия эксплуатации газовых и электрических инфракрасных излучателей. Проектирование систем отопления с обогревателями ИТФ "Элмаш-микро". Система контроля температуры в ангаре и назначение двухканального регулятора 2ТРМ1.

    дипломная работа [7,3 M], добавлен 01.03.2013

  • Характеристика объемно-планового решения. Особенность определения тепловых потерь. Гидравлический расчет однотрубной системы отопления. Тепловой подсчет системы отопления и подбор отопительных приборов. Фактический расход теплоносителя на участке.

    курсовая работа [485,8 K], добавлен 09.11.2022

  • Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций. Расход теплоты на нагревание вентиляционного воздуха. Выбор системы отопления и типа нагревательных приборов, гидравлический расчет. Противопожарные требования к устройству систем вентиляции.

    курсовая работа [244,4 K], добавлен 15.10.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.