книги / Проектирование вентиляционных установок
..pdfТепловыделения конвекций. Для практических расчетов вен тиляционной техники можно при естественной конвекции принять
а к ^ а ^ Д?, |
(4,17) |
где At — разность температур поверхности и окружающего воз духа °С.
Рис. 7. Значения ак :
/ — горизонтальная поверхность, обращенная вверх; |
2 — верти |
кальная поверхность; 3 — горизонтальные трубы; |
4 — горизон |
тальная поверхность, обращенная вниз |
|
Значения опытного коэффициента а, входящего в формулу (4.17) приведены в табл. 18.
|
|
|
Т а б л и ц а 8 |
Значения коэффициента а, входящего в формулу (4,17) |
|||
|
Род поверхности |
|
|
Вертикальная поверхность |
|
2,6 |
|
Горизонтальная |
поверхность, |
обращенная вверх |
3,3 |
Горизонтальная |
поверхность, |
обращенная вниз |
1,3 |
Горизонтальные |
трубы |
|
2,1 |
Значения ак могут быть получены непосредственно по графику рис. 7), построенному по формуле (4,17).
Подставляя ак из выражения (4,17) в выражение (4,16), получим формулу для непосредственного определения величины тепловыделе ний при естественной конвекции
QK= а (т 0 — ^о) 1’25 F. |
(4,18) |
||||||
Тепловыделения излучением. Из теории теплопередачи известно, |
|||||||
что |
273 + то\ 4 |
|
|
|
|||
Q- = C'[| |
|
|
(4,19) |
||||
|
100 |
) |
|
|
|
||
где |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
• |
(4,20) |
||
’ |
~ |
- I |
+ JL |
||||
|
|||||||
|
|
Cl |
г с 2 |
Cs |
|
|
|
где Сх и С2 — коэффициент |
излучения |
взаимно |
облучающихся |
||||
поверхностей, вт/м2 •°К4; |
|
|
|||||
С, — коэффициент |
излучения |
абсолютно |
черного тела, |
||||
вт/м2 •°К4. |
|
|
|
|
|
||
В вентиляционной технике значение приведенного коэффициента можно принять равным 4,4 вт/м2 ■°К.4.
Суммарные тепловыделения. Суммарные тепловыделения можно
определить по формуле |
|
Q = qF, |
(4,21) |
где q — поверхностная плотность теплового потока, вт/м2.
На основании вышеприведенного поверхностную плотность теплового потока q при естественной конвекции следует определять по выражению
273 + |
т0\4 |
273 + |
Ц 41 |
(4,22) |
|
q = а(х0— ^о) 1,25 + 4,4 [( 100 |
) |
, юо |
J J - |
||
|
В табл. 9 приведены некоторые средние значения т0, которыми можно пользоваться при определении тепловыделений от нагретых поверхностей.
|
|
Т а б л и ц а 9 |
|
Средние значения температуры некоторых горячих поверхностей |
о |
||
|
Наименование |
Температура |
|
|
|
|
|
Поверхность обмуровки паровых котлов |
|
65 |
|
Поверхность |
вагранки ........................................... |
75 |
—85 |
Поверхность |
печей и сушил в литейных цехах |
4 5 -8 5 |
|
Для облегчения расчетных операций по определению поверх ностной плотности теплового потока q по формуле (4,22) автором построена номограмма (рис. 8). Пользование этой номограммой пояс няется приведенным на ней примером.
Пример 8 . Дано:
температура вертикальной поверхности т0 = 75° С; температура воздуха помещения t0 = 20° С.
Определить поверхностную плотность теплового потока q. Решение. По номограмме q — 700 вт1м2.
Часто в практике расчетов вентиляционных установок приходит ся определять тепловыделения нагретыми поверхностями, харак теризуемыми условием
а = 2 ,6 ; С' = 4,4 вт/м2 ■°К4; <0 = 20 °С;
т0 = 50 — 250° С.
Вэтих случаях для определения поверхностной плотности тепло вого потока q при естественной конвекции автор предлагает пользо ваться упрощенной зависимостью
|
<7 = 4 + 7,7 т0 - 2 0 0 . |
|
(4,23) |
|
Пример 9. |
|
|
|
|
Дано: |
|
|
|
|
температура |
вертикальной |
поверхности |
т0 = |
100° С; |
температура |
окружающего |
воздуха t0 = |
20° С; |
|
площадь теплоотдающей поверхности F = 10 ж2; |
||||
приведенный |
коэффициент |
излучения |
С' = |
4,4 вт/м2 •°К4. |
Определить суммарные тепловыделения, а также тепловыделения конвекцией и излучением.
Решение.
По формуле (4,17), пользуясь таблицей 8 ', находим а к= 2 ,6 у Д 0 0 — 20= 7,77 вт/м2-град.
Аналогичное решение может быть получено и по графику (рис. 7).
По формуле (4,16)
QK= 7,77(100 — 20) 10 = 6220 вт.
По формуле (4,19)
,0 = 6270 *"•
Q = 6220 + 5270 = 11 490 вт.
Если для решения этого примера воспользоваться формулой (4,23) и (4,21), то получим:
по формуле (4,22)
q = 12®! + 7,7 .100 — 200 = 1158 вт.
По формуле (4,21)
Q = 1158.10 = 11580 вт.
Тепловыделения через стенни
В непосредственно интересующих нас случаях тепловыделения через стенку, разделяющую среды с заданными температурами, с вполне приемлемой для целей практики точностью могут быть опре делены по формуле (4,22) и совместно используемой с ней формулой
Я = |
(4,24) |
Здесь в дополнение к принятым выше обозначениям:
/в — температура среды, соприкасающейся с внутренней поверх ностью стенки, °С;
Ô — толщина слоя того или иного материала стенки, м;
X— коэффициент теплопроводности материала того или иного слоя многослойной стенки, вт/м •град.
Величина X зависит от температуры и это обстоятельство не- g
обходимо иметь в виду при определении величины 2 j •
Тепловыделения через стенку по формулам (4,22) и (4,24) опре деляются методом последовательных приближений.
Для толстых стенок и в особенности стенок изолированных наи более существенное значение по отношению к другим факторам,
обусловливающим сопротивление теплопереходу, имеет величина g
2 и поэтому для приближенных подсчетов можно с успехом поль зоваться приближенной формулой
Я = |
(4,25) |
Пример 10.
Определить величину тепловыделений одного м2 вертикальной стенки печи;
температура в рабочей камере печи tB = 700° С; температура окружающего воздуха t0 = 20° С;
сумма термических сопротивлений стенки 2 -f = 0,61.
Решение.
Предположим, что температура внешней поверхности стенки
т0 = 80° С.
В соответствии с этим по формуле (4,22) находим
, = 2,6 (80 - 2 0 )6 - + 4,4 [ ( ^ J “ ) * - |
- |
= 793 вт/м3.
Рис. 9. Графическая интерполяция к примеру 12
По формуле (4,24)
|
700 — 80 |
1поЛ |
|
_ |
„ |
|
|
q ==— Q-щ— = |
1020 |
вт/м3. |
|||
Так |
как 793 Ф 1020 |
задаемся |
иным |
значением т0 и прини |
||
маем т0 = 100° С. |
|
|
|
|
|
|
По |
формуле (4,22) |
|
|
|
|
|
, |
= 2,6(100 - 20),- |
+ 4 , 4 |
[ ( М |
|
) ' _ |
( ™ + 20)‘ ] _ |
= 1150 вт/м3.
По формуле (4,24)
|
700— 100 |
п о . |
. „ |
|
q — ■ 0 '61— = |
984 |
вт/м2. |
|
И на этот раз оказалось, что |
при |
принятых значениях т0 = |
= |
100° С, 1150 =f= 984, причем соотношение между этими величина |
||
ми |
оказалось обратного порядка. |
|
|
|
На основании графической интерполяции (рис. 9) находим, что |
||
|
q = 1000 |
вт/м2. |
|
Пример 11.
Для условий примера (9) определить величину тепловыделений q, пользуясь приближенной формулой (4,25).
Решение.
По формуле (4,25)
700 — 20 |
псп |
. , |
q — 0, 1 -1- 0,61 |
~ ^60 вт/м . |
|
Тепловыделения через онна печей и сушил
Тепловыделения излучением через открытые окна могут быть определены по формуле
2 7 3 + |
t B y |
273 + t 0 |
|
Qi = 4,0 ФЬк [( 100 |
) |
100 |
(4,26) |
где Qi — тепловыделения излучением |
через открытые окна |
печей |
|
исушил, вт\
Ф— поправочный коэффициент, зависящий от размеров от верстий и толщины стенки печи;
b — ширина |
окна, |
м; |
h — высота |
окна, |
м; |
tB— температура внутри печи, °С; |
||
t0 — температура окружающего воздуха, °С.
Значения поправочного коэффициента Ф могут быть определены по графику (рис. 10).
При закрытых окнах печей и сушил тонкая дверка с незначи тельным термическим сопротивлением может рассматриваться как экран, и в соответствии с этим тепловой поток через подобную дверку может быть определен по формуле
Q2 = |
2,0 ЬА |
273 + |
t B |
__ ( 273 + t Q |
(4,27) |
||
100 |
) |
\ |
ЮО |
||||
|
|
|
|||||
где Qa — тепловыделения через |
рабочий проем печей и сушил, |
||||||
закрытый |
тонкой дверкой. |
|
|
|
|||
Дверки со значительным термическим сопротивлением не могут рассматриваться как экран, и тепловыделения через эти дверки Q2 следует определять обычным путем, как для стенок соответствующей конструкции.
Суммарные тепловыделения через рабочие проемы печей и сушил, снабженные дверками с учетом времени открытия и закрытия этих дверок, могут быть определены по формуле
Q = QiZ + Q2 ( l —Я |
(4.28) |
где г — относительное время открытия дверки.
Ф
Тепловыделения Q от врывающихся в помещение газов следует определять по зависимости
Q = Gc(tB — t0), |
(4.29) |
где Q — тепловыделения, обусловленные врывающимся в помеще ние газом, вт\
G — количество врывающегося газа, кГ/сек;
tв — температура внутри печи или сушила, °С; t0 — температура окружающего воздуха, °С;
с— массовая теплоемкость газов, кдж/кГ •град.
Всреднем можно принять
с = 1,1 кдж/кГ -град.
Пример 12.
Определить тепловыделения Qx через открытый проем печи, а также величину тепловыделений через этот проем, закрытый тонкой
дверкой |
Q2: |
|
|
|
ширина окна печи b = 0,50 м; |
|
|
||
высота окна печи h = 0,75 м; |
|
|
||
толщина стенки печи s = 0,25 м; |
|
|
||
температура в рабочем пространстве печи tB = |
900° С; |
|||
температура окружающего воздуха |
t0 = 20° С. |
|
||
Решение. |
|
|
|
|
По графику (рис. 10) |
|
|
||
|
|
Ф = 0,53; |
|
|
по формуле |
(4,26) |
|
|
|
Q, - 4 |
•0,53 •0,50 •0,75 [(^ + -0-° )4- |
( 273| ^ ) 20) 4 |
= 14990 вт; |
|
по формуле |
(4,27) |
|
|
|
Q2= 2-0,50-0,75 [(~~щ р ~~)4— (27*]~(й)'20 )4j- |
14140 вт. |
|||
Пример |
13. |
|
|
|
ДДя условий примера 15 определить суммарные тепловыделения
при Значении г = 0,25.
Решение.
По формуле (4,28)
Q = 14990-0,25 + 14 140(1 — 0,25) = 14 350 вт.
Пример 14.
Ддя условий примеров 4 и 5 определить тепловыделение, прорывающегося через рабочий проем газа.
Решение.
По формуле (4,29) длЯ условий примера 4
<3 = 0,253 -1,1 (1000 — 20) = 2527 вт;
для условий примера 5
<3 = 0,197-1,1 (1000 — 20) = 2124 вт.
Тепловыделении от различных производственных агрегатов
Тепловыделения'электропечей сопротивления можно определять по формуле
Q = 1000 Ni, |
(4,30) |
где Q — тепловыделения электропечей сопротивления, |
вт; |
Ni — потери холостого хода (потери при непрерывной работе),
кет.
Тепловыделения группы электропечей сопротивления можно
определять по формуле |
|
Q = 1000 чад, 2 W ,, |
(4,31) |
где г)0дн — коэффициент одновременности работы печей. Тепловыделения группы электропечей сопротивления при от
сутствии данных о потерях холостого хода каждой отдельной печи могут быть определены по формуле
Q= ■'4'Подн Ny, |
(4,32) |
где А — коэффициент, определяемый по табл. |
10; |
Ny — общая установочная мощность группы электропечей, кет.
|
Т а б л и ц а 10 |
Значения коэффициента А , входящего в |
формулу (4,33) |
Наименования электропечей |
А |
Камерные |
200 |
Шахтные |
200 |
Методические |
200 |
Колокольного типа |
130 |
Печи-ванны |
400 |
Муфельные |
150 |
Сушильные |
300 |
Электропечи сопротивления без указания их типа |
250 |
Если вместо установочной мощности печи дан расход электро энергии, то в этом случае тепловыделения электропечи могут быть определены по формуле
Q = |
3,6 |
(4,33) |
|
|
где Q — тепловыделения электропечью, вт; N9 — расход электроэнергии, кет!час\
ц— коэффициент, учитывающий расход электроэнергии на. нагрев материала, а также на все потери, непосредственно в помещение не выделяющиеся.