Потреба пари на опалення і вентиляцію цехів

Розрахунок опалення та вентиляції деревообробних цехів включає вирішення у певній послідовності таких питань:

· встановлення метеорологічних параметрів у виробничих приміщеннях;

· вибір системи опалення та вентиляції;

· розрахунок повітрообміну у виробничих приміщеннях;

· визначення витрат тепла;

· підбір та розрахунок опалювально-вентиляційного устаткування.

Роботу у фанерному цеху можна віднести до категорії середньої важкості.

Приймаємо:

· температуру повітря в цеху - 18 С;

· відносна вологість повітря - 60%;

· швидкість руху повітря - 0,3 м/с.

Оскільки в приміщеннях цеху передбачається штучний повітрообмін шляхом місцевих відсмоктувачів та загальнообмінної вентиляції застосовуємо повітряне опалення, суміщене з припливною вентиляцією.

Повітрообмін здійснюється з метою дотримання в повітрі приміщення певної концентрації шкідливих речовин, яка не повинна перевищувати граничних норм, так званих гранично допустимих концентрацій (ГДК). Повітрообмін допускається за рахунок вентиляції, яка буває трьох типів, а саме:

· загальнообмінна;

· локалізуюча (місцева);

· змішана.

Загальнообмінною вентиляцією називається повітрообмін, при якому в приміщення подається свіже зовнішнє повітря, яке не містить шкідливих парів та газів або містить їх в невеликій кількості і яке, проходячи через приміщення, змішується з шкідливими виділеннями (речовинами) і видаляється разом з ними.

Локалізуючою (місцевою) вентиляцією називається вловлювання шкідливих виділень безпосередньо на місцях їх утворення з допомогою спеціальних пристроїв, які не допускають проникнення шкідливих виділень в повітря приміщень.

В цеху застосовуємо змішану систему вентиляції, яка є комбінацією локалізуючої та загальнообмінної.

Кількісне визначення повітрообміну ведеться в залежності від виду шкідливих виділень. Виробничими шкідливими виділеннями на дільниці є тепло та волога. При надлишкових тепловиділеннях повітрообмін визначається за формулою:

 

, кг/год. (2.53)

де Q_н - надлишкові тепловиділення, ккал/год.;

 

, ккал/год.   (2.54)

 

де Q_в - загальна кількість тепловиділень в приміщенні, ккал/год.; Q_о - сумарні тепловтрати через огородження, ккал/год.; с - питома теплоємність сухого повітря, ккал /(кг·°С); t₁ - температура припливного повітря,°С; t₂ - температура повітря, яке видаляється в приміщення, °С.

Різниця t₂ - t₁ не повинна перевищувати 5 °С.

При наявності надлишків вологи повітрообмін визначається за формулою:

 

, кг/год. (2.55)

 

де G_п - маса водяної пари, яка виділяється в приміщенні, кг/год.; d₂ - вологомісткість повітря, яке видаляється з приміщення, г/кг сухого повітря; значення d₂ приймається при максимально допустимих відносній вологості повітря в приміщенні та температурі повітря, яке видаляється; d₁ - вологомісткість поступаючого повітря, г/кг; приймається залежно від відносної вологості та температури зовнішнього повітря для відповідного періоду року згідно вимог.

В приміщеннях, де відсутні виробничі виділення шкідливих речовин та надлишкові тепло і волога, джерелом шкідливих виділень є люди, які виділяють вуглекислоту, тепло та вологу. У виробничих приміщеннях з об’ємом на одного працюючого менше 20 м³ необхідно передбачати подачу зовнішнього повітря не менше 30 м³/год на кожного працюючого, в приміщеннях з об’ємом на кожного працюючого від 20 до 40 м³ - не менше 20 м³/год. Якщо об’єм приміщення на одного працюючого перевищує 40 м³, допускається передбачати лише періодично діючу природну вентиляцію (відкривання вікон, фрамуг та ліхтарів).

Вид та кількість виділень у виробничих приміщеннях залежать від технологічних особливостей устаткування, місцевих умов тощо.

При розрахунку вентиляції необхідно враховувати видалення через місцеві відсмоктувачі технологічного устаткування, дані про яке наводяться в технічних характеристиках (паспортах) устаткування.

Тепловий баланс у виробничому приміщенні виражається таким рівнянням:

 

, ккал/год.   (2.56)

 

де Q - загальні витрати тепла; Q_о - втрати тепла через будівельні конструкції (огородження); Q_в - витрати тепла на нагрівання повітря, яке видаляється з приміщення; Q_н.м. - витрати тепла на нагрівання матеріалів, устаткування та транспорту, які поступають в приміщення; Q_т - сума всіх тепловиділень в приміщенні.

Втрати тепла через будівельні огородження можуть приблизно визначатись на основі теплової характеристики будинку за формулою:

 

, ккал/год. (2.57)

 

де q_o - теплова характеристика будинку, ккал/(м³·год·град); V_б - об’єм будинку за зовнішнім обміром, м³; t_р - розрахункова температура повітря в приміщенні, град; t_з - розрахункова температура зовнішнього повітря для холодного періоду року.

Теплова характеристика залежить від об’єму (зменшується із збільшенням об’єму будинку) та призначення будинку і може коливатись в межах: для деревообробних цехів - від 0,60 до 0,38, для адміністративних будинків - від 0,42 до 0,26 для побутових та адміністративно-допоміжних приміщень - від 0,60 до 0,20. Рекомендується приймати такі значення теплової характеристики будинків:

· одноповерхових - 0,4 ккал/(м³·год·град);

· багатоповерхових - 0,35 ккал/(м³·год·град).

Значення розрахункової температури повітря в приміщенні приймається у відповідності з вибраними метеорологічними параметрами, а розрахункової температури зовнішнього повітря - на основі Будівельних норм та правил - за параметром Б для холодного періоду року в залежності від географічного розташування підприємства.

Витрати тепла на нагрівання повітря, яке видаляється в приміщення системою витяжної вентиляції, визначаються за формулою:

 

, ккал/год. (2.58)

 

де с - питома теплоємність повітря, ккал/(кг·град.); G_п - кількість повітря, яке видаляється з приміщення, кг/год.; t_п - температура повітря, яке видаляється, град; приймається рівною температурі повітря в приміщенні, тобто t_п = t_p; t_з.в. - розрахункова зовнішньо-вентиляційна температура, град.

Для природної та механічної загальнообмінної вентиляції, призначеної для видалення надлишків тепла, вологи або шкідливих газів, які характеризуються гранично допустимими концентраціями понад 100 мг/м³, розрахункова зовнішньо-вентиляційна температура приймається за параметром А для холодного періоду року. Для загальнообмінної вентиляції, призначеної для видалення шкідливих газів, які характеризуються гранично допустимими концентраціями до 100 мг/м³. або для компенсації повітря, яке видаляється місцевими відсмоктувачами і технологічним устаткуванням, значення t_з.в. приймається рівним параметру Б для холодного періоду року. У переважній більшості випадків для деревообробних цехів розрахунок ведеться за параметром Б повітря.

Якщо в холодний період року в цех поступав матеріал безпосередньо з відкритих або неопалюваних складів, необхідно враховувати витрати тепла на нагрівання такого матеріалу, які визначаються за формулою:

 

, ккал/год. (2.59)

 

де G_м. - маса матеріалу, який завозиться в цех протягом години, кг; с_м - питома теплоємність матеріалу, ккал/(кг·град); t_п - температура повітря в приміщенні, град; t_м - температура матеріалу, який поступає в цех; приймається рівною: для несипучих матеріалів - на 10 °C, а для сипучих - на 20 °C вище температури (t_з) зовнішнього повітря; для металу та металевих виробів - температурі зовнішнього повітря; В - коефіцієнт інтенсивності поглинання тепла матеріалом.

Значення коефіцієнта В залежить від виду матеріалів та тривалості перебування його в цеху і зростає із збільшенням останньої. При неперервному або періодичному з невеликими проміжками часу надходженні матеріалу в цех при зміні тривалості перебування матеріалу в цеху від 1 до 4-ох годин значення коефіцієнта В змінюється в межах: для несипучих матеріалів, виробів та транспорту - від 0,5 до 1,0, для сипучих матеріалів - від 0,4 до 0,92. Якщо матеріал перебуває в цеху понад 4 год., коефіцієнт В приймається рівним одиниці (В = 1).

При розрахунку балансу тепла необхідно враховувати теплові виділення від технологічного устаткування, електродвигунів, нагрітого матеріалу, електронагрівальних приладів, а також від людей, тобто:

 

, ккал/год. (2.60)

Тепловиділення від технологічного устаткування (преси і сушильні камери та ін.) визначають на основі даних технічних характеристик устаткування або теплових розрахунків.

Тепловиділення від електродвигунів визначають за формулою:

 

, ккал/год. (2.61)

 

де 860 - тепловий еквівалент однієї кВт·год; а - коефіцієнт, який характеризує відношення середньої фактичної потужності до встановленої (а = 0,2…0,25); Р_в - сумарна встановлена потужність всіх електродвигунів в цеху, кВт.

Кількість тепла, яке виділяється при охолодженні матеріалу (після розвантаження сушильних камер, пресів тощо) визначається за формулою:

 

, ккал/год. (2.62)

 

де G_м - маса нагрітого матеріалу, який завозиться в цех на протязі години, кг/год; с_м - питома теплоємність матеріалу, ккал/(кг·град); t_поч - початкова температура матеріалу, град; t_к - кінцева температура матеріалу, град; при тривалому (понад 3 год.) перебуванні матеріалу в цеху кінцеву температуру можна приймати рівною температурі повітря в цеху.

Теплові виділення від електронагрівачів визначаються за формулою:

 

, ккал/год. (2.63)

 

де Р_в - сумарна встановлена потужність електронагрівачів, кВт.

Тепловиділення від людей при спокійній роботі складають 70 ккал/год, при роботі середньої важкості - 100 ккал/год, при важкій фізичній роботі - 150 ккал/год. Тепловиділення від людей не враховуються, якщо на одного працівника приходиться понад 50 м³ об’єму приміщення.

Максимальна годинна витрата пари визначається з виразу:

 

, кг/год.  (2.64)

 

де Q - загальні витрати тепла цехом, ккал/год; і_п - тепломісткість пари, ккал/кг; і_к - тепломісткість конденсату при відповідному тиску пари, ккал/кг.

Річна витрата тепла складається з витрат в робочий (Q_рр) та неробочий (Q_рн) час, тобто:

 

, Гкал/рік (2.65)

 

Річні витрати тепла в робочий та неробочий час визначаються за формулами:

 

, Гкал/рік (2.66)

, Гкал/рік (2.67)

 

де п - число календарних днів опалювального сезону: визначається на основі кліматологічних даних міст та географічних регіонів; k - коефіцієнт, який характеризує відношення кількості робочих днів (за період опалювального сезону) до тривалості опалювального сезону: при шестиденному робочому тижні k = = 0,875, при п’ятиденному - k = 0,714; n - число робочих днів опалювального сезону; m - тривалість роботи цеху протягом доби, год; Q - максимальна годинна витрата тепла в робочий час, ккал/год; t_р - температура повітря в приміщенні в робочий час, °С; t_сер - середня зовнішня температура опалювального сезону (визначається на основі кліматологічних даних);  - коефіцієнт переходу від максимальної годинної витрати тепла (Q) до середньої годинної витрати за опалювальний сезон в робочий час; Q_о - максимальна годинна витрата тепла на покриття втрати через огородження; t_нр - температура повітря в цеху в неробочий час (при розрахунках приймається рівною 5 °С);  - коефіцієнт переходу від максимальної годинної витрати тепла в неробочий час (Q_o) до середньої годинної витрати за опалювальний сезон в неробочий час; 10^-6 - коефіцієнт переведення ккал в Гкал.

Річна витрата пари визначається за формулою:

 

, т/рік   (2.68)

 

де К_т - коефіцієнт, який враховує втрати тепла в трубопроводах, К_т = 1,05…1,15.