методичка теплогазоснабжение
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования žКузбасский государственный технический университет¡
Кафедра стационарных и транспортных машин
ТЕПЛОГАЗОСНАБЖЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ
Программа, методические указания и задания к контрольной работе для студентов специальностей 270102 žПромышленное и гражданское строительство¡, 270112 žВодоснабжение и водоотведение¡ заочной формы обучения (в том числе сокращенные сроки обучения)
Составитель И. Н. Чеботова
Утверждены на заседании кафедры Протокол № 10 от 17.03.2011
Рекомендованы к печати учебно-методической комиссией специальности 270102 Протокол № 8 от 15.04.2011
Электронная копия находится в библиотеке ГУ КузГТУ
Кемерово 2011
1. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Студент-заочник, руководствуясь программой курса и методическими указаниями к ней, самостоятельно изучает материалы учебника и учебных пособий и выполняет письменную контрольную работу. За консультацией нужно обращаться на кафедру стационарных и транспортных машин. В период экзаменационной сессии по наиболее сложным вопросам преподаватели читают лекции.
Курс žТеплогазоснабжение и вентиляция¡ рекомендуется изучать в последовательности, указанной в программе и методических указаниях. Необходимо разобраться в основных понятиях и определениях, которые, как правило, предшествуют выводу определенной формулы. Следует иметь в виду, что математические приемы, применяемые в курсе, должны помогать глубокому пониманию разбираемых явлений и процессов, но ни в коем случае не заслонять собой их физической сущности.
При изучении теоретического материала, как и при решении задач, необходимо обращать внимание на единицы величин, с которыми производятся математические операции. Следует помнить, что проверка единиц в процессе математических выкладок помогает выявить ошибки, допущенные в ходе математических операций.
После изучения теоретического материала темы необходимо разобраться с методикой решения задач, приведенных в учебнике и задачниках, а также ответить на вопросы для самопроверки, приведенные в методических указаниях. Умение решать задачи и дать правильные ответы на вопросы для самопроверки является критерием усвоения данной темы.
Согласно учебному плану студент-заочник выполняет контрольную работу, включающую 3 задачи. Номер варианта определяют по таблице вариантов в зависимости от суммы последних трех последних цифр учебного шифра студента. Задачи выполняются последовательно, с использованием в необходимых случаях результатов решения предыдущих задач. Если при решении используются сведения из справочной и учебной литературы, то обязательна ссылка на использованный источник. При решении задач необходимо приводить весь ход
1
решения и математические преобразования. Решения задач сопровождать краткими пояснениями и подробными вычислениями. При вычислении какой-либо величины нужно словами указать, какую величину определяют и по какой формуле, на основе каких уравнений или законов. Записав формулу в общем виде и пояснив все входящие в нее величины, подставляют их численные значения и затем результат вычислений. При записи заданных и полученных величин следует обязательно указывать единицы их измерения в системе СИ.
Контрольную работу выполняют в ученической тетради, в которой необходимо оставить поля для замечаний преподавателя. Условия задачи переписывают полностью, соблюдая последовательность, указанную в контрольном задании. В конце работы следует указать список использованной литературы.
Если после проверки контрольная работа не зачтена, ее нужно выполнить повторно в соответствии с указаниями преподавателя.
Контрольная работа, выполненная не по своему варианту, преподавателем не рецензируется.
К сдаче зачета или экзамена допускаются студенты, выполнившие контрольную работу и практические работы, предусмотренные планом.
2.ПРОГРАММА, МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
КИЗУЧЕНИЮ ТЕМ КУРСА И ВОПРОСЫ
ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
2.1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ
Тема 1. Техническая термодинамика
Общие сведения о технической термодинамике. Первый закон термодинамике и газовые процессы. Второй закон термодинамике. Водяной пар. Влажный воздух.
2
Методические указания
Теплотехника – наука, изучающая взаимопревращения теплоты и работы и условия, при которых эти превращения совершаются наиболее эффективно. Теоретическим фундаментом, на котором базируются все выводы теплотехники, является техническая термодинамика, в которой, в свою очередь, основой являются первый и второй законы термодинамики, представляющие собой обобщение опыта познания человеком природы. При изучении темы студент должен внимательно разобрать такие понятия, как термодинамическая система, рабочее тело и внешняя среда, равновесное и неравновесное состояния рабочего тела, термодинамический процесс. Водяной пар является рабочим телом в современных теплосиловых установках, а также находит широкое применение в различных технологических процессах. Необходимо разобраться в процессе парообразования и уметь изображать на pv- и Ts-диаграммах. Параметры водяного пара можно определить по таблицам, а также с помощью is-диаграммы. Студент должен уяснить принцип работы с is-диаграммой и научиться определять по ней параметры пара различного состояния. Необходимо усвоить основные определения и понятия влажного воздух, его характеристики.
Контрольные вопросы
1.Какой газ называют идеальным?
2.В чем сущность первого закона термодинамики?
3.Что называют термическим КПД и холодильным коэффициентом произвольного цикла, чему они равны для цикла Карно?
4.В чем сущность второго закона термодинамики? Приведите основные формулировки этого закона.
5.Изобразите в pv- и Ts-диаграммах основные процессы идеального газа и приведите характеристику каждому из них.
6.Приведите определение влажного воздуха.
7.Что такое влагосодержание?
3
Тема 2. Основы теории теплообмена
Виды передачи теплоты. Теплопроводность. Конвективный теплообмен. Теплообмен излучением. Сложный теплообмен и теплопередача. Теплообменные аппараты.
Методические указания
Теория теплообмена – это наука о процессах переноса теплоты. Ряд важных вопросов проектирования и строительства зданий и сооружений решается на основе теории теплообмена или некоторых ее положений. Знание законов теплообмена позволяет инженеру-строителю увязать толщину и материал ограждающих конструкций с отопительными устройствами, разработать новые строительные материалы и конструкции, более экономичные и способные надежно защищать человека от холода, решить и другие вопросы, которые возникают в процессе развития строительной технике. Теплообмен представляет собой сложный процесс, который можно расчленить на ряд простых процессов. Различают три процесса теплообмена – теплопроводность, конвекцию и тепловое излучение. На практике, как правило, они протекают одновременно. Сочетание различных видов теплообмена может быть весьма разнообразным, и роль их в общем процессе неодинаково.
Контрольные вопросы
1.Что называется теплообменом?
2.Назовите способы переноса теплоты в пространство и теплообмена между телами.
3.Что представляет собой процесс теплопроводности, конвекции и теплового излучения?
4.Напишите основные законы теплового излучения.
5.Назовите назначение теплообменных аппаратов. Как они разделяются по принципу действия и конструктивному оформлению?
6.Какой процесс теплообмена называется теплопередачей?
7.Как называется сочетание различных видов теплообмена?
4
2.2. ТЕПЛОВЛАЖНОСТНЫЙ И ВОЗДУШНЫЙ РЕЖИМЫ ЗДАНИЙ. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИХ ОБЕСПЕЧЕНИЯ
Тема 3. Микроклимат помещения и системы его обеспечения
Понятие микроклимата. Теплообмен человека и условия комфортности. Нормативные требования к микроклимату. Системы инженерного оборудования зданий для создания и обеспечения заданного микроклимата помещений. Зимние и летние расчетные климатические условия для проектирования систем обеспечения микроклимата.
Методические указания
Под микроклиматом помещения понимается совокупность теплового, воздушного и влажностного режимов в их взаимосвязи. Основное требование к микроклимату – поддержание благоприятных условий для людей, находящихся в помещении. Для нормальной жизнедеятельности и хорошего самочувствия человека должен быть тепловой баланс между теплотой, вырабатываемой организмом, и теплотой, отдаваемой в окружающую среду. Интенсивность теплоотдачи человека зависит от микроклимата помещения.
Для зимнего периода определяющими параметрами климата являются температура наружного воздуха и скорость ветра. Основным показателем холодного периода года является изменение температуры наружного воздуха Летний период года определяется прежде всего интенсивностью солнечной радиации и температурой наружного воздуха. Правильный выбор начала и конца отопительного периода имеет существенное значение для качественного теплоснабжения зданий.
Контрольные вопросы
1.Что понимают под первым и вторым условиями комфортности?
5
2.Какими параметрами характеризуется микроклимат помещения?
3.Чем отличаются оптимальные метеорологические условия от допустимых?
4.Какие инженерные системы служат для создания микроклимата помещений?
5.Какой основной параметр характеризует холодный период года, теплый период года?
Тема 4. Тепловлажностный и воздушный режимы помещений
Зимний воздушно-тепловой режим помещений. Воздухопроницаемость ограждающих конструкций и ее влияние на воздушно-тепловой и влажностный режимы помещения. Влажность воздуха в помещении и ее влияние на воздушнотепловой режим помещения. Летний тепловой режим помещения
Методические указания
При разработке проекта отапливаемого здания большое внимание уделяется конструкциям наружных ограждений и оценке их сопротивления теплопередаче. Правильно выбранная конструкция ограждения и строго обоснованная величина его сопротивления теплопередаче обеспечивают требуемый микроклимат и экономичность конструкции здания.
Контрольные вопросы
1.Из чего складывается термическое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции?
2.Запищите формулу для требуемого термического сопротивления теплопередаче наружного ограждения и поясните входящие в нее величины.
3.Что является причиной воздухопроницаемости ограждений и чем она характеризуется?
4.Как рассчитывается сопротивление воздухопроницанию многослойной ограждающей конструкции?
6
5.Как влияет влажность воздуха в помещении на теплозащитные качества ограждений?
6.При каком условии не будет конденсации на внутренней поверхности наружного ограждения?
7.Охарактеризуйте особенности летнего теплового режима помещения.
8.Как влияет объемно-планировочное решение здания на выбор системы вентиляции и СКВ?
Тема 5. Тепловой баланс помещений и теплозатраты на отопление зданий
Расчетная мощность систем отопления. Теплопотери через ограждающие конструкции. Теплозатраты на нагревание инфильтрующегося воздуха и поступающих в помещение холодных материалов. Теплопоступления в помещение от бытовых и производственных источников, от солнечной радиации. Удельная тепловая характеристика здания. Теплозатраты на системы отопления и вентиляции зданий.
Методические указания
Каждая система отопления предназначена для создания в холодный период года в помещениях здания заданной температуры воздуха, соответствующей комфортным условиям и отвечающей требованиям технологического процесса. Тепловой режим в зависимости от назначения помещений может быть как постоянным, так и переменным. Если теплопотери окажутся больше тепловыделений, то требуется отопление помещения. Потери теплоты помещениями через ограждающие конструкции, учитываемые при проектировании систем отопления, разделяются условно на основные и добавочные. При разработке архитектурной композиции здания любого назначения инженерпроектировщик должен не только изыскивать наивыгоднейшую его форму в теплотехническом отношении, стремясь к сокращению общей площади наружных ограждений, но обязан также правильно оценивать степень остекления здания с технико-
7
экономических позиций, не ограничиваться оценкой остекления только с архитектурной точки зрения.
Контрольные вопросы
1.По какой формуле рассчитываются теплопотери помещениями?
2.В чем особенность расчета теплопотерь через полы и подземные части стен?
3.Что такое инфильтрация воздуха?
4.Какие могут быть теплопоступления в помещения и как они учитываются в тепловом балансе помещения?
5.Запишите выражение для определения тепловой мощности системы отопления.
6.В чем смысл удельной тепловой характеристики здания и как она определяется?
7.Для чего используется удельная тепловая характеристика здания?
8.Как определяется установочная мощность системы отопления здания?
2.3.СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЗДАНИЙ
Тема 6. Общие сведения об отоплении
Классификация систем отопления. Теплоносители. Основные элементы систем отопления.
Методические указания.
Система отопления представляет собой комплекс элементов, предназначенных для получения, переноса и передачи необходимого количества теплоты в обогреваемые помещения. Классификацию систем отопления проводят по ряду признаков: по взаимному расположению основных элементов системы отопления; по виду теплоносителя, передающего теплоту
8
отопительными приборами в помещения; по способу циркуляции теплоносителя; по параметрам теплоносителя.
Теплоносителем для системы отопления, в принципе, может быть любая среда, обладающая хорошей способностью аккумулировать тепловую энергию и изменять теплотехнические свойства, подвижная, дешевая, не ухудшающая санитарные условия в помещениях, позволяющая регулировать отпуск теплоты, в том числе автоматически. Кроме того, теплоноситель должен способствовать выполнению требований, предъявляемых к системе отопления.
Контрольные вопросы
1.Для каких зданий применяют системы воздушного отопления?
2.Вычертите схему системы отопления и назовите основные элементы?
3.По каким признакам разделяются системы отопления?
4.Охарактеризуйте центральные и местные системы отопления.
5.Какие теплоносители используются для систем отопления? Назовите их достоинства и недостатки.
Тема 7. Системы водяного отопления
Устройство, принцип действия и классификация систем водяного отопления Размещение, устройство и монтаж основных элементов систем водяного отопления. Основные принципы гидравлического расчета теплопроводов систем водяного отопления. Системы пароводяного и водо-водяного отопления. Понятие о системах отопления зданий повышенной этажности.
Методические указания
Системы водяного отопления классифицируются по способу создания циркуляции; по схеме включения отопительных приборов; по направлению объединения отопительных приборов; по месту расположения подающих и обратных магистралей; по
9