Теплотехника 3 (стр. 2 из 4)
В производственных помещениях теплопоступления от оборудования рассчитываются при их минимальном напряжении. В жилых зданиях учитываются бытовые теплопоступления и теплопоступления от солнечной радиации. Тепловая напряженность отопительных установок помещения Qоп для компенсации дефицита тепла равняется
Qоп = Qпост– Qпот,
Где Qпост и Qпот - теплопоступления и теплопотери в помещении в заданный промежуток времени.
В производственных помещениях теплопотери могут быть меньше теплопоступлений и в этом случае система отопления не предусматривается.
В теплый период года, когда отсутствуют теплопотери, тепловой баланс состоит только из теплопоступлений. Теплопоступления от солнечной радиации учитываются в тепловом балансе круглый год. В переходный период года — теплопотери и теплопоступления пересчитываются на наружную температуру воздуха +8 °С, а теплопоступления от солнечной радиации принимаются в размере 50 % от теплопоступлений для теплого периода года.
2. Рассчитать теплопотери через перекрытия в цеху, который имеет: длинна — 96 м, ширина — 72 м, высота — 6 м. Температура наружного воздуха tн = -10°С, внутреннего воздуха tв = 18°С, Rо = 0,92 м2·C/Вт.
Решение:
Для определения потери тепла через перекрытия в цеху определим удельный тепловой поток (потери тепла через 1 м2 стенки) через термическое сопротивление стенки Rо:
q = (t1 – t2) / Rо,
где Rо – сопротивление теплопередаче стены, м2·C/Вт;
(t1 – t2) – температурный перепад, °С.
q = (18 – (–10)) / 0,92 = 30,4 Вт/м2
Теперь определим общее количество тепла, переданного через перекрытия цеха площадью F за 1 час:
Q = q·F,
где F – общая площадь поверхностей стен, м2.
По условию задачи необходимо взять площадь перекрытий цеха, т.е. потолка:
F = 96·72 = 6912 м2
Отсюда находим теплопотери:
Q = 30,4·6912 = 210,1 кВт
3. Построение процессов изменения состояния воздуха на i-d диаграмме, увлажнение, смешивание воздуха двух состояний.
Атмосферный воздух можно рассматривать как смесь двух газов – сухого воздуха и водяного пара. Такая смесь называется влажным воздухом. Сухая часть воздуха по объему состоит из 78,13% азота, 20,90% кислорода, 0,03% углекислого газа и примерно 1% инертных и других газов. С достаточной для технических расчетов точностью можно считать, что влажный воздух подчиняется всем законам смеси идеальных газов. Тогда по закону Дальтона общее давление атмосферного воздуха ро будет равно сумме давлений сухого воздуха рв и водяного пара рп:
ро = рв + рп
Воздух, состоящий из сухого воздуха и перегретого водяного пара, называется ненасыщенным влажным воздухом, а состоящий из сухого воздуха и насыщенного водяного пара — насыщенным влажным воздухом. Давление насыщенного пара pп′′ зависит только от температуры воздуха и может быть найдено по таблицам. Охлаждение насыщенного воздуха сопровождается выпадением конденсата воды. При нагревании насыщенного воздуха водяной пар становится перегретым. Содержание водяного пара измеряется его количеством в граммах на 1 м3 объема воздуха (абсолютная влажность). Масса водяного пара, приходящаяся на 1 кг сухого воздуха, называется влагосодержанием (d). Содержание водяных паров в воздухе зависит от температуры, количества осадков, наличия водоемов, направляющих ветров. Однако каждому значению температуры воздуха соответствует некоторое максимальное содержание пара в единице объема, при котором пар становится насыщенным. Характеристикой влияния влажности воздуха на самочувствие людей является относительная влажность (φ). Относительной влажностью воздуха φ называется отношение абсолютной влажности ненасыщенного воздуха к абсолютной влажности насыщенного воздуха при той же температуре. Относительную влажность можно определить как отношение парциального давления водяного пара рп к парциальному давлению водяного пара насыщенного воздуха рп′′ при той же температуре. Относительную влажность воздуха выражают в процентах или в долях единицы:
φ = рп / рп′′, φ = (рп / рп′′)·100%
Относительная влажность насыщенного воздуха равна 100%. Влагосодержание и относительная влажность воздуха связаны соотношением:
d = 0,622·(φ·рп′′ / (Ро – рп′′))
К основным параметрам воздуха относятся не только температура, относительная влажность, влагосодержание, но и энтальпия (теплосодержание). Энтальпию воздуха i выражают как сумму энтальпий 1 кг сухого воздуха iс.в и энтальпии водяных паров iп, приходящихся на 1 кг сухой части воздуха, т. е.
i = iс.в+ diп= t + (1,89t + 2500)d.
По формулам приведенным выше можно вычислять основные параметры воздуха, однако для построения процессов изменения состояния воздуха удобнее пользоваться i,d-диаграммой влажного воздуха. На рис. 1 приведена i,d-диаграмма (диаграмма Рамзина).
Рис. 1 – i, d-диаграмма влажного воздуха
По горизонтальной оси отложены значения влагосодержания и нанесена сетка вертикальных линий d = const. Под углом 135° к вертикальной оси диаграммы проведены линии постоянной энтальпии i. На диаграмму нанесены кривые равных значений относительной влажности φ от 0 до 100% и линии постоянных температур в виде прямых под небольшим углом к горизонтальной оси диаграммы. i,d-диаграмма дополнена линией парциальных давлений водяного пара pп. Каждая точка диаграммы характеризуется взаимно согласованными параметрами t, d, i, pп, φ. Точки диаграммы определяют следующие состояния: ненасыщенного воздуха над кривой φ = 100%; насыщенного воздуха на кривой φ = 100%; насыщенного воздуха, содержащего капельки жидкой влаги или льда под кривой φ = 100%. Диаграммой пользуются следующим образом (рис. 2). Пусть известно, что воздух имеет температуру 20°С и относительную влажность 60%. На пересечении изотермы 20°С с линией φ = 60% получим точку А. Тогда по i,d-диаграмме легко прочитать остальные параметры воздуха: iA= 42,2 кДж/кг; dA= 8,8 г/кг; pпА = 1,4 кПа.
С помощью диаграммы можно определить температуру точки росы воздуха tр. Если воздух охлаждать при d = const, то температура, при которой воздух становится насыщенным, будет tр. Дальнейшее охлаждение сопровождается выпадением влаги. Для точки А температура точки росы tр = 12°С. Точка В называется точкой росы для воздуха, имеющего состояние, характеризуемое точкой А. Важнейшим параметром воздуха является температура по мокрому термометру tм. Это такая температура, которую воздух принимает в результате его адиабатического насыщения (увлажнения). Если взять два термометра, смочить шарик одного термометра и поместить оба термометра в поток воздуха, то температура смоченного термометра будет ниже, чем температура сухого термометра. Объясняется это тем, что между воздухом и мокрым термометром происходит тепло- и массообмен. Оба термометра будут показывать одинаковую температуру, если омывающий их воздух будет насыщенным.
Рис. 2 – определение параметров воздуха с помощью i, d-диаграммы
Таким образом, чтобы найти tм для воздуха состояния точки А, надо из этой точки провести линию i = const до пересечения с линией φ = 100%. Значение tм для точки А будет составлять 15,4°С. Из диаграммы видно, что для воздуха заданных параметров температура по мокрому термометру tм снижается при уменьшении относительной влажности φ воздуха. Основное назначение диаграммы – это изображение процессов изменения состояния воздуха: увлажнения, нагревания, охлаждения и т. д. Изменение состояния воздуха может произойти тогда, когда ему подводится (отводится) тепло Q или влага W, или за счет одновременного воздействия обоих факторов. Процесс изменения состояния воздуха при этом характеризуется значением ε (кДж/кг), называемым тепло-влажностным отношением, или угловым коэффициентом:
ε = Q/W
Если начальные параметры воздуха различны, а значения ε одинаковы, то линии, характеризующие изменение состояния воздуха, параллельны между собой. Для удобства построения процессов изменения состояния воздуха на i,d-диаграмме нанесены линии углового масштаба в виде пучка лучей, исходящих из центра координат диаграммы (i = 0, t = 0, d = 0) со значением ε от –∞ до +∞. Однако для того, чтобы эти лучи не мешали основным линиям, оставляют только концы лучей на поле диаграммы.
Практическое пользование угловым масштабом сводится к следующему. Пусть известно начальное состояние воздуха в помещении, характеризуемое точкой А. Чтобы выяснить направление процесса с известным ε, нужно на полях i,d-диаграммы найти конец луча с этим значением, соединить его с центром координат и провести из точки А линию, параллельную этому лучу процесса. Таким образом, параметрами состояния влажного воздуха являются t, pп, φ, d, i при заданном общем давлении рб. Основными параметрами, изменяющимися независимо друг от друга, являются t и φ, прочие параметры – производные. Определив значение t и φ, можно найти все остальные параметры воздуха, как аналитическим путем, так и графическим с помощью i,d-диаграммы.