Смекни!
smekni.com

Модернизация системы электроснабжения цеха по производству хлебобулочных изделий ООО "Пальмира" (стр. 7 из 9)

где С=5,7 Вт/(м2К4) – коэффициент излучения абсолютно – черного тела

e=0,9 – степень черноты стены.

Проверка температуры наружной и внутренней поверхности стенки

R=Rвн+R+Rнар

R=0,28+0,8331+0,024=1,138 (м2∙С)/Вт

Температура наружной поверхности стенки

tнар.п=tнар+((tвн-tнар)∙Rнар)/R


tнар.п=-22+((25+22)∙0,024)/1,138=-21,1770С

Dt– расхождение в заданной и полученной температуре не превышает 0,50С, следовательно дальнейших приближений делать не надо.

tвн.п=tвн – ((tвн – tнар)∙Rвн)/R

tвн.п=25 – ((25+22)∙0,28)/1,138=7,4040С

Dt– расхождение в заданной и полученной температуре не превышает 0,5 0С, следовательно дальнейшие приближения делать не надо.

Общие теплопотери для цеха

Q=(F∙Dt)/R

где F– поверхность боковых стен цеха, соприкасающихся с наружным окружающим воздухом; F=519,345 м2

Dt– перепад температур; Dt=25 – (–22)=47 0С

R– общее термическое сопротивление; R=1,138 (м2∙С)/Вт

Q=(519,345∙47)/1,138=17798,29 Вт

Общие теплопотери через стены цеха составляют Qст=17798 кВт

3.2 Расчет теплопотерь через окна

3.2.1 Термическое сопротивление воздушной прослойки

В данном случае мы имеем дело с трехслойной плоской стенкой. Два слоя стекла имеют толщину 1,5 мм. Ввиду весьма малой толщины стекол их термическим сопротивлением пренебрегаем, а учитываем только воздушную прослойку, толщина которой d=0,08 м. Ради облегчения расчета сложный процесс конвективного теплообмена в воздушной прослойке заменяется на элементарное явление теплопроводности, вводя при этом понятие эквивалентного коэффициента теплопроводности lэкв.

Если разделить lэкв на коэффициент теплопроводности воздуха l, то получим безразмерную величину e=lэкв/l, которая характеризует собой влияние конвекции и называется коэффициентом конвекции.

e=f (Gr∙Pr)

Критерий Грасгофа

где bв-коэффициент объемного расширения воздуха

bв=1/(273+tср)

Dt– перепад температур Dt=tвн.п – tнар.п

d=0,08 м – толщина воздушной прослойки

g=9,81 м/с2 – ускорение свободного падения

Допустим, что температура наружной поверхности окна tнар.п= – 20,938 0С, а температура внутренней поверхности окна tвн.п=4,115 0С, тогда средняя температура воздушной прослойки.

tср=0,5 (tнар.п+ tвн.п)=0,5 (–20,938+4,115)= – 8,4115 0С

При этой температуре физические свойства воздуха:

коэффициент теплопроводности воздуха l=2,373∙10-2 Вт/(м0∙С)

коэффициент кинематической вязкости воздуха n=12,57∙10-6 м2

Число Прандтля Pr=0,7112

Произведение критерия Грасгофа на число Прандтля равно:

При (Gr∙Pr)>103

, (3.10)

Эквивалентный коэффициент теплопроводности воздушной прослойки

lэкв=6,89∙2,373∙10-2=0,163 Вт/(м0∙С)

Термическое сопротивление воздушной прослойки

Rпр=d/lэкв

Rпр=0,08/0,163=0,49 (м20С)/Вт

3.2.2 Термическое сопротивление у внутренней поверхности окна

Внутри здания всегда наблюдается естественная циркуляция воздуха. Известно, что конвективный коэффициент теплоотдачи при естественной циркуляции воздуха:

aк.вн=f(Gr∙Pr)

Найдем эти критерии при температуре воздуха в помещении tвн=250С и высоте окна l=3 м.

Критерий Грасгофа

где bв-коэффициент объемного расширения воздуха

bв=1/(273+tвн)

Dt – перепад температур Dt=tвн – tвн.п

l=3 м – высота окна

При температуре tвн=250С коэффициент кинематической вязкости воздуха

n=14,79∙10-6 м2

Ускорение силы тяжести g=9,81 м/с2

Критерий Прандтля при tвн=250С равен Pr=0,7036

Произведение критерия Грасгофа на число Прандтля равно:

При (Gr∙Pr)>109 имеем турбулентный режим

Определим конвективный коэффициент теплоотдачи при естественной

, (3.11)

где l– высота окна.

Коэффициент теплопроводности воздуха при tвн=250С l=2,566∙10-2 Вт/(м20С)

Термическое сопротивление на внутренней поверхности стенки

3.2.2 Термическое сопротивление на наружной поверхности здания

Коэффициент теплоотдачи


aнар=aк.нар+aл

где aк.нар – конвективный коэффициент теплоотдачи

aл – коэффициент теплоотдачи излучением

Пусть температура наружной поверхности стены tнар.ст= – 20.938 0С

aк=f(Re)

Критерий Рейнольдса:

Re =(W∙L)/n

где W– скорость ветра, W=15 м/с

L– высота окна, L=3 м

Физические свойства воздуха при tнар= – 220С:

коэффициент кинематической вязкости воздуха n=11,704∙10-6 м2

коэффициент теплопроводности воздуха l=2,264∙10-2 Вт/(м2∙С)

Число Прандтля Pr=0,7174

При Re > 5x105 критерий Нуссельта можно определить по формуле:


где С=5,7 Вт/(м2∙К4) – коэффициент излучения абсолютно – черного тела e=0,937 – степень черноты гладкого стекла

3.2.3 Проверка наружной и внутренней поверхности окна

Общее термическое сопротивление

R=Rвн+R+Rнар

R=0,252+0,49+0,021=0,763 (м2∙С)/Вт

Температура наружной поверхности стенки

tнар.п=tнар+((tвн-tнар)∙Rнар)/R

tнар.п=–22+((25+22)∙0,021)/0,763=–20,927 0С

Dt– расхождение в заданной и полученной температуре не превышает 0,50С, следовательно дальнейших приближений делать не надо.

tвн.п=tвн – ((tвн – tнар)∙Rвн)/R

tвн.п=25 – ((25+22)∙0,252)/0,763=4,12 0С

Dt– расхождение в заданной и полученной температуре не превышает 0,5 0С, следовательно дальнейшие приближения делать не надо.

3.2.4 Общие теплопотери для цеха

Q=(Fок ∙Dt)/R

где Fок – поверхность окон цеха; Fок=90 м2

Dt– перепад температур; Dt=25 – (–22)=47 0С

R– общее термическое сопротивление; R=1,138 (м2∙С)/Вт

Q=(90∙47)/0,763=4600,26 Вт

Общие теплопотери через окна цеха составляют Qок=4,6 кВт

3.3 Расчет теплопотерь через потолок

Потолок изготовлен из бетонных плит, покрытых сверху двойным слоем рубероида на битумной мастике.

Для бетонной плиты коэффициент теплопроводности l1=1,28 Вт/(м∙0С), толщина d1=300 мм. Для битумной мастики l2=0,23 Вт/(м∙0С), d2=2 мм.

Для рубероида l3=0,174 Вт/(м∙0С), d3=4 мм.

Степень черноты наружной поверхности e=0,9, скорость ветра W=15 м/с;

Температура наружного воздуха tнар=-220С, температуру воздуха под чердачным перекрытием принимаем на 30С выше, чем в рабочей зоне (tраб=250С) tвн=28 0С.

3.3.1 Термическое сопротивление многослойной стенки


3.3.2 Термическое сопротивление у внутренней поверхности стенки

Принимаем температуру внутренней поверхности стенки tвн.ст=1,35 0С

При внутренней температуре имеем следующие физические свойства воздуха: tвн=280С – Число Прандтля Pr=0,703

Коэффициент кинематической вязкости воздуха n=15,06∙10-6м2/0С.

Коэффициент теплопроводности воздуха l=2,59∙10-2Вт/(м0∙С).

Критерий Грасгофа

где bв-коэффициент объемного расширения воздуха

bв=1/(273+tвн)

Dt– перепад температур Dt=tвн – tвн.ст