Энергетические системы обеспечения жизнедеятельности человека: Рабочая программа, задание на контрольную работу, методические указания к выполнению контрольной работы

Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Северо – Западный государственный заочный технический университет

Кафедра теплотехники и теплоэнергетики

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА

Рабочая программа Задание на контрольную работу Методические указания к выполнению контрольной работы

Факультет энергетический Направление и специальность подготовки дипломированного специалиста: 650800 – теплоэнергетика 100700 – промышленная теплоэнергетика

Санкт - Петербург 2004

Утверждено редакционно-издательским советом университета УДК 697 (076) Энергетические системы обеспечения жизнедеятельности человека. Рабочая программа, задание на контрольную работу, методические указания к выполнению контрольной работы. - СПб.: СЗТУ, 2004. - 24 с. Рабочая программа разработана в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированного специалиста 650800 – «Теплоэнергетика» (специальность 100700 – «Промышленная теплоэнергетика»). Рассматриваются вопросы обеспечения жизнедеятельности человека – вопросы, связанные с назначением, расчетом и эксплуатацией систем отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха, хозяйственно – питьевого и бытового горячего водоснабжения на промышленных предприятиях. Приведена программа курса, представлены варианты заданий на контрольную работу и методика ее выполнения. Рассмотрено на заседании кафедры теплотехники и теплоэнергетики № 3 от 15 марта 2004 г.; одобрено методической комиссией энергетического факультета № 10 от 23 марта 2004 г. Рецензенты: кафедра теплотехники и теплоэнергетики СЗТУ (зав. кафедрой З.Ф. Каримов, д-р. техн. наук, проф.); А.Г. Кравцов, канд. техн. наук, ст. научн. сотр. проблемной исследовательской лаборатории ВНМИ.

Составитель Н.Н. Панферов, канд. техн. наук, доц.

© Северо - Западный государственный заочный технический университет, 2004

ПРЕДИСЛОВИЕ Целью изучения дисциплины является получение необходимых знаний для проектирования и эксплуатаций энергетических систем жизнеобеспечения человека. Задача изучения дисциплины заключается в приобретении навыков и умений разрабатывать и рассчитывать схемы, оценивать и выбирать оборудование систем отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха, хозяйствено-питьевого и бытового горячего водоснабжения на промышленных предприятиях. Связь дисциплины с другими дисциплинами. Материал дисциплины базируется на знаниях, полученных при изучении дисциплин: "Гидрогазодинамика", "Техническая термодинамика", "Тепломассообмен", "Промышленные тепломассообменные процессы и установки", "Нагнетатели и тепловые двигатели", "Источники и системы теплоснабжения промпредприятий", "Системы производства и распределения энергоносителей на промпредприятиях". Знания, полученные при изучении курса, используются в дисциплинах "Теплоэнергетические системы и энергетические балансы промпредприятий", "Использование перспективных энергоресурсов в системах теплохладоснабжения", а также при дипломном проектировании. 1. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 1.1. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА (объем 110 часов) ВВЕДЕНИЕ [1], с. 7....10 Цель и задачи курса, связь с изученными дисциплинами. Назначение и области применения энергетических систем обеспечения жизнедеятельности человека: отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха, хозяйственопитьевого и бытового горячего водоснабжения. Современные масштабы энергопотребления такими системами. Вклад отечественной науки и техники в разработку энергетических систем обеспечения жизнедеятельности человека, основные направления их развития и задачи совершенствования.

3

1.1.1. КОМФОРТНЫЕ УСЛОВИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ОРГАНИЗМА [1], с. 11….15, 25…25; [2] , c. 5…10 Санитарно-гигиеническая и технологическая задачи систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Влияние на жизнедеятельность человека метеорологических условий (температуры, влажности и скорости перемещения воздуха), химического состава воздуха (содержания кислорода, углекислоты, вредных паров и газов), физиологических показателей (наличие микроорганизмов и пыли), физических характеристик (ионизации воздуха, звуковых импульсов). Комфортные и допустимые условия, зона комфорта. Гигиеническое нормирование микроклимата. Температурная обстановка в помещении, первое и второе условия комфортности. Расчетные параметры воздуха в рабочей зоне производственных помещений. Группа расчетных параметров наружного воздуха для проектирования отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, средняя температура и продолжительность отопительного периода. Вопросы для самопроверки 1. Дайте определение комфортного и технологического кондиционирования воздуха. 2. Охарактеризуйте влияние на организм человека метеорологических условий, пыли, выделений вредных веществ. 3. Какие метеорологические условия воздушной среды называются комфортными? Что такое зона комфорта? 4. В чем состоит смысл и практическое значение первого и второго условий комфортности? 5. В зависимости от каких факторов нормируются расчетные параметры воздуха внутри помещений? 6. Объясните смысл нормирования параметров наружного воздуха по группам А, Б и В. 7. Параметры какой группы (А, Б и В) используются для расчета энергозатрат при проектировании систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в жилых, общественных, административно-бытовых и производственных помещениях и зданиях? 8. Как определяется продолжительность отопительного периода для зданий с незначительными тепловыделениями?

4

1.1.2. ТЕПЛОВОЙ И ВЛАЖНОСТНЫЙ РЕЖИМЫ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ [1], c. 29…48 или [2], c. 10…26 Теплопотери помещений: через ограждающие конструкции, добавочные и другие. Расчет теплопотерь по укрупненным измерителям, удельная тепловая характеристика здания. Тепловыделения в помещениях и их расчет. Тепловые балансы помещений с постоянным и переменным температурными режимами для теплого, холодного и переходного периодов года. Теплоустойчивость и теплозащитные свойства ограждений и помещений; основные требования к термическим сопротивлениям и теплоустойчивости ограждений. Выделение и поглощение влаги в производственных помещениях. Уравнение баланса влаги в помещении. Вопросы для самопроверки 1. Как рассчитываются потери теплоты через ограждающие конструкции помещений? 2. Чему равно термическое сопротивление теплопередачи для многослойного ограждения? 3. Как определяют теплопотери зданиями по укрупненным показателям? 4. От каких величин зависит тепловая характеристика здания? 5. Назовите, какие поступления теплоты извне и тепловыделения имеют место в производственных помещениях? 6. Как составляется тепловой баланс производственного помещения? 7. Какие производственные помещения относятся к помещениям с постоянным тепловым режимом и какие помещения с переменным тепловым режимом? 8. Перечислите источники выделения и поглощения влаги в производственных помещениях. 9. Что характеризует теплоустойчивость и теплозащитные свойства ограждений и помещений? 1.1.3. СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ [1] , c. 49…86 или [2], c. 96…139 Назначение и классификация систем отопления, предъявляемые требования и применяемые теплоносители. Тепловая нагрузка систем отопления. Системы водяного отопления: достоинства и недостатки, классификация, области применения. Центральное водяное отопление с искусственной циркуляцией; независимая, зависимая со смешением воды и зависимая прямоточная схемы водяного отопления. Функциональная схема теплового пункта с элевато-

5

ром. Двухтрубные, однотрубные, вертикальные и горизонтальные системы водяного отопления. Гидравлический расчет систем водяного отопления. Системы парового отопления: достоинства и недостатки, области применения, классификация. Элементы паровых систем отопления: паро- и кондесатопроводы, конденсатоотводчики, конденсатные баки, баки-сепараторы, запорно-регулирующая арматура. Гидравлический расчет систем парового отопления. Системы воздушного отопления: достоинства и недостатки, области применения, классификация. Центральные системы воздушного отопления: прямоточные, с полной рециркуляцей и частичной рециркуляцией. Основы расчета воздушного отопления. Панельно-лучистое отопление: конструктивное исполнение, преимущества и недостатки. Нагревательные приборы систем отопления: предъявляемые требования, основные виды, расчет поверхности нагрева, схемы присоединения. Вопросы для самопроверки 1. Как определяется тепловая нагрузка отопления для помещений с постоянным тепловым режимом и для помещений с переменным тепловым режимом? 2. Сравните основные характеристики теплоносителей, применяемых в системах отопления. 3. Дайте сравнительную характеристику однотрубных водяных систем отопления с верхней и нижней разводкой, с П-образными стойками. 4. В каких помещениях допускается применение парового отопления? 5.При каких условиях применяются системы воздушного отопления с рециркуляцией? 6. В каких случаях в помещении предусматривается дежурное отопление? 7. Как определить расход теплоты для воздушных систем отопления, работающих с полной рециркуляцией, и для систем, работающих на наружном воздухе? 8. Приведите сравнительную характеристику отопительных приборов. 9. Как определяют необходимую поверхность нагрева отопительных приборов? 1.1.4. СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ [1], с. 87... 147 Системы промышленной вентиляции: назначение, предъявляемые требования, классификации. Определение количества вентиляционного воздуха для удаления избытка теплоты, влаги, вредных веществ, а также по нормативной кратности воздухообмена. Схемы общеобменной приточно-вытяжной вентиляции. Способы раздачи приточного воздуха в помещении, удаление воздуха из помещения. 6

Аэрация промышленных зданий: назначение, области применения, основные способы. Системы местной вентиляции: местные отсосы (вытяжные зонты, отсасывающие панели, бортовые отсосы, вытяжные шкафы), воздушные души, воздушные завесы. Очистка воздуха от пыли, вредных паров и газов. Устройства для очистки наружного и рециркуляционного воздуха (фильтры), вентиляционных выбросов (циклоны, пенные газоочистители, рукавные пылеуловители, скрубберы), особенности расчета. Расчет и выбор конструктивных элементов вентиляции: устройств для забора и удаления воздуха, воздуховодов и воздухораспределителей, приточных камер, калориферов. Аэродинамический расчет воздуховодов систем промышленной вентиляции. Вопросы для самопроверки 1. Каковы основные задачи систем вентиляции промышленных предприятий? 2. Для каких производственных помещений обязательны системы аварийной вентиляции? 3. Как подсчитать необходимое количество воздуха при общеобменной вентиляции? 4. Как определить расход теплоты на общеобменную вентиляцию? 5. Что такое удельная вентиляционная характеристика здания? 6. Сравните способы подачи и удаления воздуха в помещениях при общеобменной приточно-вытяжной вентиляции. 7. Что такое местная вентиляция и каково ее назначение? 8. В каких случаях рекомендуется применять аэрацию промышленных зданий? 9. Перечислите устройства для очистки вентиляционных выбросов. 10. Какой порядок расчета и подбора калориферов? 11. Сформулируйте требования к устройствам для забора и удаления воздуха. 1.1.5. СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА [1], с. 148 ..... 213 или [2], с. 27 ..... 96 Системы кондиционирования воздуха: назначение, состав оборудования, классификация. Процессы обработки воздуха в системах кондиционирования, изображение их на H,d - диаграмме, термовлажностный коэффициент. Определение производительности систем кондиционирования, применение частичной рециркуляции воздуха. Выбор рабочей разности температур внутреннего и приточного воздуха.

7

Центральные системы кондиционирования воздуха: назначение, область применения, состав оборудования, преимущества и недостатки, классификация. Прямоточная однозональная, центральная система кондиционирования воздуха: функциональная схема, изображение процессов обработки воздуха на Н,d-диаграмме в теплый и холодный периоды года, порядок расчета. Условия применения рециркуляции в однозональных системах кондиционирования. Основные конструктивные элементы центрального кондиционера. Местные системы кондиционирования воздуха. Использование в системах кондиционирования воздуха теплоты и холода удаляемого воздуха, применение теплообменников-утилизаторов и тепловых насосов. Защита от шума в системах кондиционирования воздуха и вентиляции. Вопросы для самопроверки 1. Каково основное назначение систем кондиционирования воздуха? 2. Изобразите на Н,d-диаграмме процессы сухого нагрева и охлаждения, изоэнтальпийного и изотермического увлажнения воздуха 3. Что характеризует термовлажностный (угловой) коэффициент луча процесса на Н,d-диаграмме? 4. Как рассчитывается полезная производительность кондиционера? 5. Чем определяется выбор рабочей разности температур внутреннего и приточного воздуха? 6. Нарисуйте функциональную схему прямоточной однозональной центральной системы кондиционирования воздуха . 7. Изобразите процессы обработки воздуха в Н,d-диаграмме для теплого и холодного периодов года для прямоточной однозональной центральной системы кондиционирования. 8. Каково основное назначение основного оборудования установок кондиционирования воздуха? 9. Перечислите методы снижения шума в системах кондиционирования воздуха и вентиляции. 10. Назовите методы повышения энергетической эффективности систем кондиционирования воздуха.

8

1.1.6. СИСТЕМЫ БЫТОВОГО ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ [3], с. 18 .... 244 , 30.... 35, 51....90 Назначение систем бытового горячего водоснабжения, режимы работы. Требования к качеству воды. Виды систем горячего водоснабжения. Нормы и режимы потребления горячей воды и теплоты. Децентрализованное горячее водоснабжение, условия применения. Централизованные системы горячего водоснабжения. Схемы горячего водоснабжения от местных и центральных тепловых пунктов. Аккумулирование горячей воды, оборудование установок горячего водоснабжения, методы расчета и выбора. Гидравлический расчет подающих циркуляционных трубопроводов. Вопросы для самопроверки 1. Изобразите схемы подключения местных систем горячего водоснабжения в открытых и закрытых системах теплоснабжения. 2. Перечислите требования к качеству воды в системах бытового горячего водоснабжения. 3. Как рассчитывается тепловая нагрузка горячего водоснабжения? 4. Почему централизованные системы горячего водоснабжения проектируются с циркуляционными трубопроводами? 5. Каково назначение баков-аккумуляторов? 6. Назовите типы подогревателей, применяемых в системах бытового горячего водоснабжения. 7. Сформулируйте цель гидравлического расчета систем горячего водоснабжения. 1.1.7. СИСТЕМЫ ХОЗЯЙСТВЕННО-ПИТЬЕВОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ [4], с. 12...23 Назначение и состав оборудования систем хозяйственно-питьевого водоснабжения. Требования к качеству воды, нормы и режимы водоснабжения. Определение расчетных расходов воды. Системы и схемы водопровода. Характеристики систем водопровода различных зданий и сооружений. Материалы трубопроводов сетей внутреннего водопровода. Водопроводная арматура, вводы. Счетчики расхода воды. Способы прокладки сетей внутреннего водопровода. Защита трубопроводов от коррозии. Гидравлический расчет водопроводных сетей холодной воды. Насосы и насосные установки. Водонапорные баки и резервуары. 9

Вопросы для самопроверки 1. Перечислите состав оборудования систем хозяйственно-питьевого водопровода предприятия. 2. В каком случае в производственных и вспомогательных зданиях хозяйственно-питьевой водопровод не обязателен? 3. Как определяется расчетный расход хозяйственно-питьевой воды? 4. Назовите методы балансирования водопотребления и водоснабжения. 5. Какие материалы применяются для трубопроводов сетей внутреннего водопровода? 6. На какое рабочее давление применяют в системах хозяйственно-питьевого водопровода трубопроводную, водоразборную и смесительную арматуру? 7. Перечислите способы прокладки сетей хозяйственно-питьевого водопровода внутри производственных зданий. 8. Каково назначение водонапорных баков и резервуаров? 1.2. ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ЛЕКЦИЙ (для студентов очно - заочной формы обучения) (20 часов) Темы лекций

1. Введение. Комфортные условия жизнедеятельности человеческого организма . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Тепловой и влажностный режимы производственных помещений ....................................................... 3. Системы отопления промышленных предприятий . . . . . . . . . . . . . 4. Системы вентиляции промышленных предприятий . . . . . . . . . . . . 5. Системы кондиционирования воздуха . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6. Системы бытового горячего водоснабжения . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7. Системы хозяйственно-питьевого водоснабжения предприятия . .

Объем, часы

2 2 4 4 4 2 2

1.3. ТЕМЫ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ (8 часов) Темы лабораторных работ

Объем, часы

1. Испытание кондиционера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Испытание насоса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Испытание компрессора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Испытание фильтра . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 2 2 2

10

1.4. ТЕМЫ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ (12 часов) Темы практических занятий

1. Определение теплопотерь через ограждения производственного помещения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Расчет тепловой мощности систем охлаждения . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Составление тепловых балансов и балансов по влаге, определение количества вредных выделений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Определение числа элементов чугунных радиаторов, присоединяемых к теплопроводам однотрубных и двухтрубных систем водяного отопления. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.Гидравлический расчет однотрубной проточно-регулируемой системы отопления с нижней разводкой . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6. Определение воздухообмена и выбор системы вентиляции цеха предприятия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7. Расчет раздачи приточного воздуха в производственном помещении. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8. Расчет воздушной завесы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9. Расчет аэрации однопролетного цеха. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10. Расчет и подбор устройств для очистки вентиляционных выбросов от пыли. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11. Расчет воздухообменов и раздачи воздуха при кондиционировании. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Объем, часы

1 0,5 1 0,5 1 1 0,5 0,5 1 0,5 1

2. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК Основной: 1. Голубков Б.Н., Пятачков Б.И., Романова Т.М. Кондиционирование воздуха, отопление и вентиляция. - М.: Энергоиздат, 1982. - 232 с. 2. Голубков Б.Н., Романова Т.М., Гусев В.А. Проектирование и эксплуатация установок кондиционирования воздуха и отопления. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 190 с. 3. Теплоснабжение / В.Е. Козин, Т.А. Левина, А.П. Марков и д.р. - М.: Высш. школа, 1980. - 408 с. 4. Сомов М.А. Водопроводные системы и сооружения. - М.: Стройиздат, 1988. 399 с. Дополнительный: 5. Дроздов В.Ф. Отопление и вентиляция. - М.: Высш. школа, 1984. - 263 с. 6. Кокорин О.Я. Установки кондиционирования воздуха. Основы расчета и проектирование. - М.: Машиностроение, 1978. - 264 с. 11

7. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: Справочник / Под общ. ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 552 с. 8. Внутренние санитарно-технические устройства: Справочник проектировщика В 3ч. Ч.1. Отопление. / Под ред. И.Г. Староверова и Ю.И. Шиллера. - М.: Стройиздат, 1990. - 344 с. 9. Наладка и эксплуатация водных тепловых сетей: Справочник / В.И. Манюк, Я.И. Каслинский, Э.Б. Хиж и др. - М.: Стройиздат, 1988. - 432 с. 3. ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ В производственном цехе требуется осуществить децентрализованную систему воздушного отопления с использованием воздушно-отопительных агрегатов. Забор воздуха производится из рабочей зоны со стороны впуска. Греющий теплоноситель для калориферов всех агрегатов должен быть одним и тем же: либо пар, либо горячая вода. Размеры цеха Lп * Вп * Нп , удельную тепловую характеристику здания qО, температуру наружного воздуха tН, а также категорию работы в цехе выбрать по таблице. Расчет отопления выполнить для двух схем подачи воздуха: а) наклонными струями под углом 35° к горизонту сверху в направлении рабочей зоны; б) горизонтальными струями выше рабочей зоны (сосредоточенная подача), при этом рабочие места находятся в обратном потоке воздуха. Параметры

1

Варианты и исходные данные 2 3 4 5 6 7 8 Последняя цифра шифра студента 54 60 66 72 78 84 90 15 18 21 24 27 30 33 8 8,5 9 9,5 10 10,5 11 0,86 0,82 0,78 0,74 0,7 0,66 0,62

9

0

96 36 11,5 0,58

102 39 12 0,54

Lп, м Вп, м Нп, м qО,

48 12 7,5 0,9

tН, °С Категория работ

Предпоследняя цифра шифра студента -42 -40 -38 -36 -34 -32 -30 -28 -24 -20 легкая - Iа легкая - Iб средней тя- средней тя- тяжелая III жести - IIа жести - IIб

Вт/(м2 °С)

Для каждой схемы подачи воздуха необходимо: а) подобрать тип воздушно-отопительных агрегатов и определить их количество; б) вычертить план цеха с указанием мест установки агрегатов и основных размеров; 12

в) проверить обеспечение агрегатами минимального расхода воздуха, требуемого для отопления цеха; г) установить соответствие максимальных значений скорости движения и избыточной температуры воздуха в рабочей зоне нормируемым значениям. По результатам расчетов сделать вывод о наиболее эффективной схеме подачи воздуха для отопления цеха. Предпочтительным считается решение, при котором использование номинальной теплопроизводительности агрегатов будет наибольшим, их число наименьшим, но не менее двух. 3.1. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ Студент выполняет контрольную работу, которая включает одну задачу. Вариант контрольного задания определяется двумя последними цифрами шифра студента. Контрольная работа должна быть аккуратно выполнена в отдельной тетради. Следует полностью переписывать условия задачи и сопровождать ее решение краткими пояснениями. При выполнении расчетов надо в начале выписать формулу, затем подставить числовые значения входящих в нее величин и после этого записать результат вычислений. Буквенные обозначения и размерности физических величин должны соответствовать действующим стандартам. Графическую часть необходимо выполнять карандашом с применением чертежных принадлежностей. При оформлении контрольной работы следует руководствоваться нормами и правилами современного русского языка. Рекомендации по решению. В зависимости от категории работ, выполняемых в цехе, по допустимым параметрам воздуха в рабочей зоне определяется (приложение 1) расчетная температура tр.з, нормируемая скорость νнорм нормируемый перепад температуры Δtнорм. При проектировании отопления расчетную температуру воздуха в рабочей зоне следует принимать равной минимальной из приведенных допустимых температур. 4. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ Подбор воздушно-отопительных агрегатов производится в следующем порядке. 1. Назначается длина зоны обслуживания агрегатом l , исходя из размеров помещения, анализа возможных вариантов расположения агрегатов на плане цеха, показанных на рисунке, требуемых параметров воздуха в рабочей зоне. При этом следует руководствоваться данными, приведенными в приложениях 2…4. 2. Принимается предварительно ширина зоны обслуживания. При наклонной подаче воздуха 13

bпр=l, при сосредоточенной подаче воздуха 2

b пр

2 ⎛ l ⎞ = ⎜ ⎟ , Н пр ⎝ m ⎠

Возможное расположение агрегатов на плане цеха: а – однорядное; б – двухрядное; в – трехрядное.

где m - скоростной коэффициент воздухораспределительного устройства агрегата (приложение 5). Для общих схем подачи воздуха должно выполняться условие bпр < 3H п . 3. Определяется объем ячейки помещения, обслуживаемой одним агрегатом, Vпр = lb пр Н п .

14

4. Находится предварительно требуемая теплопроизводительность агрегата:

(

)

Q пр = pq o Vпр t р.з − t н , где р - коэффициент; р=1 при наклонной подаче воздуха, р=1,1 при сосредоточенной подаче воздуха для всех агрегатов, кроме агрегата СТД-300 М-01У3. 5. Сопоставляется требуемая теплопроизводительность Qпр с номинальной теплопроизводительностью Qном агрегатов, рекомендуемых к применению для ячейки назначенной длины по приложениям 2…4, и принимается тип агрегата. Для выбранного агрегата выписываются все технические характеристики. 6. Уточняется ширина зоны обслуживания: b = bпрQном /Qпр и площадь поперечного сечения помещения, приходящегося на один агрегат,

Fп = bH п . 7. Определяется необходимое количество агрегатов: N = L п B п /Fп , и по принятому большому целому числу агрегатов корректируется ширина b. При наклонной подаче воздуха допускается b = (0,5K 2)l . При сосредоточенной подаче воздуха значение Fп может быть принято по приложению 2, исходя из условия полного использования номинальной теплопроизводительности агрегата. В этом случае b = L п /N. 8. Вычерчивается план цеха с указанием мест установки агрегатов и основных размеров. 9. Делается окончательный расчет требуемой теплопроизводительности агрегата: 15

(

)

Q = pq o V п t р.з − t н / N , где Vп - объем отапливаемого помещения, Vп = L п B п Н п . Рассчитывается коэффициент использования номинальной теплопроизводительности агрегата: η = Q/Qном. Определяется температура подаваемого агрегатом воздуха: t o = t р.з + Δt о.ном , где Δt о.ном - номинальная избыточная температура подавляемого воздуха (см. приложение 4). Проверка обеспечения агрегатами минимального расхода воздуха Lo, м3/Н требуемого для отопления цеха, производится из схем подачи воздуха. При сосредоточенной горизонтальной подаче воздуха L o = 0,002(mnFo Δt o )2 / v 3o , где n - температурный коэффициент воздухораспределительного устройства агрегата (см. приложение 5); Fo, vo - расчетная площадь воздухораспределительного устройства и скорость воздуха из агрегата (см. приложение 4); Δto - избыточная температура подаваемого воздуха, Δto=to-tр.з Для наклонной подачи воздуха в направлении рабочей зоны 4

20 ⎛ n ⋅ Δt ⎞⎛ h − h р.з ⎞ ⎟ , L o = 3 ⎜ 3 o ⎟⎜⎜ v o ⎝ sin α ⎠⎝ m ⎟⎠ где α – угол подачи воздуха к горизонту; 16

hр.з - высота рабочей зоны, hр.з=2м; h - высота установки агрегата (выпуска воздуха) над уровнем пола. Последняя формула справедлива при h − h р.з < 0,3Н , где Н - геометрическая характеристика приточной струи (см. далее). При невыполнении этого условия расход воздуха определяется из уровня теплового баланса L o = 3,6Q/(cвΔto), где cв - удельная теплоемкость воздуха, cв=1кДж Номинальная производительность выбранного агрегата по воздуху Lо.ном (см. приложение 4) сравнивается с требуемой для отопления Lo. При правильном выборе агрегатов должно выполняться условие Lо.ном≥Lo. Если это условие не выполняется, то следует увеличить количество воздушно-отопительных агрегатов. Соответствие максимальных значений, скорости движения воздуха и его избыточной температуры в рабочей зоне нормируемым значениям устанавливается на основе расчета воздухораспределения. Сосредоточенную подачу воздуха рассчитывают следующим образом. 1. Уточняется высота установки агрегата над уровнем поля. h = h р.з + 0,3 Fп . 2. Рассчитывается максимальная скорость движения воздуха в рабочей зоне (обратном потоке): v макс.обр = kv o Fo /Fп , где k - коэффициент, принимаемый в зависимости от числа агрегатов, устанавливаемых в один ряд (приложение 6). 3. Вычисляется максимальная избыточная температура воздуха в рабочей зоне (обратном потоке). 17

Δt макс.обр. = 1,4 Δt o Fo /Fп . 4.Проверяются соотношения между максимальными и нормируемыми параметрами воздуха в рабочей зоне, которые должны соответствовать неравенствам vнорм ≥ vмакс. обр., Δtнорм ≥ Δtмакс.обр. Наклонная подача нагретого воздуха под углом 35° к горизонту рассчитывается в следующем порядке. 1. Определяется геометрическая характеристика приточной струи: Н = 5,45mvo 4 Fo / n Δt o . 2. Вычисляются координаты вершины струи: X В = 0,635Н, Z В = 0,307 Н . 3. Рассчитывается длина помещения, на каждой одной приточной струе обеспечивается эффективное воздухораспределение: l = 1,58Н. 4. Определяется путь струи от места истечения до вершины: S = 0,7Н. 5. Рассчитываются максимальная скорость и избыточная температура воздуха на вершине приточной струи:

v S = mv o Fo /s; Δt S = nv o Fo /s. 18

6. Сопоставляются полученные значения VS и ΔtS с нормируемыми значениями, скоростью и температурой воздуха в рабочей зоне. Если Vнорм
[

]

v норм = v S ехр − 74,4(h п /S)2 ;

[

]

Δt норм = Δt S exp − 37,2(h п /S)2 .

Принимается большее из полученных значений hп, но не более hп = 2Н. 7. Определяется высота выпуска воздуха над уровнем пола: h = hр.з + hп + Zв.

19

ПРИЛОЖЕНИЯ П.1. Допустимые нормы параметров воздуха в рабочей зоне производственных помещений в холодный период и для переходных условий.

Категория работ

Температура tр.з, °С

Легкая - I а Легкая - I б Средней тяжести = II а Средней тяжести = II б Тяжелая - III

21-25 19-24 17-23 15-21 13-19

Скорость движения vнорм, м/с 0,5 0,5 0,6 0,6 0,7

Перепад температуры Δtнорм , °С 4 4 5 5 6

П.2. Рекомендуемые области применения воздушно-отопительных агрегатов при сосредоточенной подаче воздуха

Длина зоны обслуживания l, м 12….15 18….24 24….36 36….40

Высота Площадь поустаперечного новки h, сечения зоны м обслуживания FП, м2 3,4 21 3,3 20 3,8 35 4,1 51 4,5 68 4,4 64 5,8 160 5,6 150

Обозначение агрегата

А02-4-01У3 АПВС-50-30 А02-6,3-01У3 А02-10-01У3 СТД-100-01У3 СТД-100-02У3 СТД-300М-01У3 СТД-300П

20

Максимальные параметры воздуха в рабочей зоне v, м/с Δt, °С 5,5 4,5 4,8 4,7 3,6 3,7 3,1 4,1

0,6..0,3 0,6..0,3 0,7..0,35 0,75..0,35 0,7..0,35 0,7..0,35 1…0,5 0,9..0,45

П.3. Рекомендуемые области применения воздушно-отопительных агрегатов при наклонной подаче воздуха.

Длина зоны обслуживания l, м

Высота установки h, м

Обозначение агрегатов

6….9

4,4….4,2 3,9…..3,8 3,9 4,3….4,2 4,5 4,7 4,6 5,3 5,4 5,1 5,7 5,7 5,4 5,8 6,1 5,2 5,2 7,3 6,9

АПВС 50-30 (пар) АПВС 70-40 (пар) АПВС 70-40 (вода) АПВС 110-80 (пар) АПВС 110-80 (вода) А02-4-01У3 АПВС 50-30 (вода) АПВ 280-190 (пар) А02-6,3-01У3 АПВ 200-140 (пар) АПВ 280-190 (вода) АПВ 280-190 (пар) А02-10-01У3 АПВ 200-140 (вода) АПВ 280-190 (вода) СТД -100-01У3 СТД -100-02У3 СТД - 300П СТД - 300М-01У3

9…12 12…15

15…18 18…24 36….40

21

Максимальные параметры воздуха в рабочей зоне v, м/с Δt, °С 6 0,25…0,15 6 0,1…0,05 6 0,15 6 0,05 6 0,1 6 0,4 6 0,5 11 2,8 6 0,5 11 1,7 11 0,7 11 0,6 6 0,7 11 1,3 11 1,2 11 2,7 11 2,6 11 3,1 11 5

П.4. Основные расчетные показатели воздушно отопительных агрегатов

Обозначение агрегатов

Производительность по воздуху, Lо.ном м3/4

А02-4-01УЗ А02-6,3-01-УЗ А02-10-01УЗ АОД-10-01УЗ СТД-100-01УЗ СТД-100-02УЗ СТД-300М-01УЗ СТД-300П АПВС 50-30 АПВС 70-40 АПВС 110-80 АПВ 200-140 АПВ 280-190

4000 6300 10000 10000 8770 8490 28200 24600 3300 3900 6900 1390 18800

Теплопроизводительность Qном, кВт при обогреве паром водой 116,3 344 46,5…58,2 58,2…79,7 116,3…128 163,3232,6 221…325,6

47,7 74 117 107,5 112,8 349 34,9 45,4 93 162,8 221

Избыточная температура подаваемого воздуха Δtо.ном, оС

Скорость воздуха на выходе из агрегата vо, м/с

35,8 35,5 34,8 31,4 39 39 34 44 (41,3…50,7)/31 (43,8…60)/34,1 (49,5…54,4)/39,6 (34,4…49,3)/34,4 (34,5…50,8)/34,5

4,4 5,5 5,8 6,3 8 7,7 11,7 10,2 4,15 2,82 3,13 4,95 4,03/5,11

Расчетная площадь воздухораспределительного устройства Fo, м2 0,25 0,33 0,48 0,44 0,3 0,3 0,67 0,67 0,22 0,38 0,61 0,78 1,3/1

Примечание. Показатели, приведенные в числителе, соответствуют обогреву паром, показатели, приведенные в знаменателе, соответствуют обогреву водой.

П.5. Коэффициенты воздухораспределенных устройств воздушноотопительных агрегатов.

Обозначение агрегата

Коэффициенты скоростной m температурный n 6 4,5 4,5 3,8

СТД - 300 м Все остальные

П.6. Зависимость коэффициента k от числа воздушно-отопительных агрегатов в ряд

Число агрегатов в ряд k

1

2

4

6

8

10

12

14

16 и более

1,3

1,15

1,05

1

0,95

0,9

0,8

0,7

0,65

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Содержание дисциплины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1. Рабочая программа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.1. Комфортные условия жизнедеятельности человеческого организма . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.2. Тепловой и влажностный режимы производственных помещений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.3. Системы отопления промышленных предприятий . . . . . . . . . . . . 1.1.4. Системы вентиляции промышленных предприятий . . . . . . . . . . 1.1.5. Системы кондиционирования воздуха . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.6. Системы бытового горячего водоснабжения . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.7. Системы хозяйственно-питьевого водоснабжения предприятий 1.2. Тематический план лекций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3. Темы лабораторных работ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4. Темы практических занятий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Библиографический список . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Задание на контрольную работу . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1. Методические указания к выполнению контрольной работы . . . . 4. Методика выполнения контрольной работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Приложения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 3 3 3 4 5 5 6 7 9 9 10 10 11 11 12 13 13 20

Редактор И.Н. Садчикова Сводный темплан 2004 г. Лицензия ЛР № 020308 от 14.02.1997г. Санитарно – эпидемиологическое заключение № 78.01.07.953.П.005641.11.03 от 2003 г.

Подписано в печать Б.кн.-журн.

П.л. 3,5

Формат 60x84 1/16 Б.л 1,75

Тираж

РТП РИО СЗТУ Заказ

Северо-Западный государственный заочный технический университет РИО СЗТУ, член Издательско-полиграфической ассоциации вузов Санкт-Петербург 191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, 5