Указания к выполнению задачи 4

Пример выполнения задачи 1.

Условия задачи:

Вар. Температура источника теплового излучения, tи, оС Материал стенки печи - кирпич Темпера-тура экрана, tэ, оС Материал экрана Пло-щадь экра-на F, м2 Температу-ра воды
tн,оС tух,оС
Динасовый Алюминий полированный

Количество проточной воды L, кг/ч, циркулирующей в экранах из стальных (алюминиевых и т.д.) листов, определяют по формуле:

 

, (3)

где а – коэффициент поглощения инфракрасного излучения материалом экрана и водой, равный 0,9; qu – интенсивность облучения – количество теплоты, переданное излучением с 1 м2 горячей стенки воде, Вт/м2; F – площадь экрана, м2; с – теплоемкость воды, с = 4,187 кДж/(кг× град); tyx – температура уходящей воды, оС; tн – начальная температура воды, оС.

Интенсивность облучения qu, Вт/м2, определяют по формуле:

 

(4)

где – приведенная степень черноты, равная и – степень черноты источника и экрана (см. прил. 1); Со - коэффициент излучения абсолютно черного тела, равный 5,7 Вт/(м2 ·К4); Ти и Тэ – соответственно температуры источника излучения и экрана, К.

Расчет:

1. По табл.1 приложения, исходя из условия задачи, находим: = 0.72; = 0.05. Рассчитываем приведенную степень черноты :

 

2. По формуле (4) рассчитываем интенсивность облучения qu:

 

 

3. По формуле (3) рассчитываем количество проточной воды L:

 

кг/ч

Приложение 1

Степень черноты εполного излучения различных материалов

 

Материал Температура – применения, оС e
Алюминий:    
полированный 220-580 0,04-0,062
шероховатый 100-300 0,06-0,07
Железо:    
полированное 425-1020 0,14-0,38
оцинкованное 0,28
Сталь:    
листовая шлифованная 940-1100 .0,52-0,61
окисленная 300-650 0,95-0,98
Жесть белая 0,28
Кирпич:    
шамотный 20-1500. 0,59-0,85
динасовый 0,86
силикатный 0,66
доломитовый 20-1000 0,70
красный 20-700 0,88-0,93
магнезитовый 1200-1700 0,39
хромомагнезитовый 1100-1500 0,40
диатомитовый 50-900 0,72
хромитовый 100-1000 0,37-0,39
карборундовый 500-1400 0,32-0,36

 

Пример решения задачи 3.

Условия задачи:

Вариант Цех, отделение, пролет, размеры, м Избыточные тепловыделения, Qизб., ГДж/ч Температура наружного воздуха, tн, оС Категория тяжести работ Высота приточных проемов, м
Конверторный разливочный пролет 230х48х36 19,8 +24 IIб

Воздухообмен (необходимое количество воздуха) L, м3/ч, определяют по формуле:

 

(1)

 

где а – коэффициент, учитывающий высоту расположения оси приточных проемов от пола, его значение следующее: расстояние до оси приточного проема, м – 2, 3, 4, 5, 7 и, соответственно, коэффициент а – 1,04; 1,1; 1,2; 1,35; 1,47; Qизб – избыточные тепловыделения, ГДж/ч; с – теплоемкость воздуха, с = 1,005·кДж/(кг·град); ρ – плотность воздуха, ρ = 1,2 кг/м3; tух – температура воздуха, удаляемого из помещения, оС:

 

, (2)

 

где tрз – допустимая температура воздуха рабочей зоны, оС (см. приложение); m – коэффициент, определяемый в зависимости от отношения площади, занимаемой тепловыделяющим оборудованием к площади помещения (в задаче принять m=0,4); tн – расчетная температура наружного воздуха, оС, поступающего в помещение, принимается: для теплого периода года tн равна температуре самого жаркого месяца в 13 часов дня; для переходного периода года tн = tрз – 5 оС; для холодного периода года tн = tрз – 8 оС.

Кратность воздухообмена К (1/ч), показывающую сколько раз в час меняется воздух в помещении, определяют по формуле:

 

(3)

 

где L – расход воздуха, м3/ч; V – объем помещения, м3.

 

Расчет:

  1. Исходя из условий задачи, находим tрз – допустимая температура воздуха рабочей зоны, tрз =tн+5=24+5=29 оС , но из приложения 2 для работ средней тяжести IIб, теплый период года tрз не должна превышать 28 оС. Тогда принимаем tрз =28 оС.
  2. Рассчитываем температуру уходящего воздуха:

оС

3. Находим а – коэффициент, учитывающий высоту расположения оси приточных проемов от пола: для высоты 2 м а = 1.04.

4. Находим необходимый воздухообмен:

м3/ч

5. Вычисляем кратность воздухообмена:

1/ч

6. Расчет скорости перемещения:

987 м/ч или 978/3600=0.273 м/с, что почти в 2 раза меньше предельно допустимой скорости перемещения воздушных масс (см. приложение ).

Приложение

Допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений с избытками явного тепла (ГОСТ 12Л. 005- 01)

 

Категория работ Температура воздуха tр.з,оС Относительная влаж­ность воздуха, φ, %     Скорость движения воздуха, w,м/с
  Холодный и переходный период года
Легкая - I 19-25 75 0,2
Средней тяжести  
IIа 17-23 75 0,3
IIб 15-25 75 0,4
Тяжелая III 13-19 75 0,5
  Теплый период года
Легкая - I не более чем при 28о не 0,2-0,5 на 5о выше более 55, средней температуры при 27о- 60 наружного воздуха в 13 ч
Средней тяжести    
Па   не более 28° при 26° не 0,3-0,7 более 65
Пб   тоже при 25° не 0,5-1,0 более 70
Тяжелая - Ш   не более 26° при 24° не то же более 75

Указания к выполнению задачи 4

Необходимый воздухообмен определяют по формулам:

, (4)

, (5)

где G – количество вредных веществ, поступающих в воздух рабочей зоны, мг/ч; где Кф – концентрация данного вещества в воздухе, мг/м3 в течение часа; V – объем цеха, м3; М – коэффициент неравномерности распределения вредного вещества по помещению, М = 1,2-2,0; Кух – предельно допустимая концентрация данного вещества, мг/м3 (см.прил. 2); Кпр – концентрация вредного вещества в приточном воздухе, мг/м3.

 

Пример решения задачи 4

Условия задачи

 

Вариант Цех, участок Размеры цеха, м Вредное вещество Концентрация вредного вещества, мг/м3
        В воздухе рабочей зоны, Кф В приточном воздухе, Кпр
Электролиз алюминия 186х26х16 Фтористый водород 0,93 0,15

 

Расчеты:

1.По формуле (5) вычисляем G – количество фтористого водорода, поступающего в воздух рабочей зоны:

мг/ч

 

2.Необходимый воздухообмен определяют по формуле (4):

 

м3/ч

 

Приложение 2

 

Предельно допустимые концентрации вредных веществ

(ПДК) в воздухе рабочей зоны (ГОСТ 12.1.005-01)