Содержание

Введение

1 ПРОЕКТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ ЗАВЕСЫ

2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕПЛОВОЙ ЗАВЕСЫ

3 ПОДБОР КАЛОРИФЕРА

4 АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ ЗАВЕСЫ

5 ПОДБОР ВЕНТИЛЯТОР

Заключение

Библиографический список

Приложения

Введение

Воздушные завесы нашли широкое применение как устройства, препятствующие проходу воздуха через открытые проёмы, которые по технологическому процессу нельзя держать закрытыми. Благодаря этим устройствам через открываемые зимой ворота предотвращается прорыв холодного воздуха в производственные помещения. Воздушные завесы принимаются также в проёмах между двумя помещениями, когда одна из них отапливается, а другой не отапливается; в проёмах наружных ограждений через которые проходит производственное оборудование (транспортёры и т п).

Воздушные завесы дают возможность поддержать зимой, в производственных помещениях требуемые санитарными нормами метеорологические условия и при этом значительно сокращать расход тепла.

Воздушными завесами можно воспользоваться для предотвращения перемещения воздуха из одного помещения, в котором имеется концентрация вредных паров газов или пыли (хотя бы в размерах предельно допустимых по нормам) в другое где выделения этих вредностей нет.

Воздушные завесы находят своё применение в машиностроении. Так например при устройстве автоматических линий бывает необходимо в отдельных камерах поддерживать температуру до 200' (в сушилках и т п). Сделать эти камеры герметичными нельзя, так как в них должны быть проёмы для непрерывного поступления и выхода обрабатываемых заготовок деталей. Устройство воздушных завес у этих проёмов обеспечивает поддержание в камерах высокой температуры воздуха и при этом предотвращает прорыв горячего воздуха большой частью загрязнённого вредными газами из камеры в рабочее помещение.

Проектировочный расчёт тепловой завесы

Температура смеси воздуха t_см в рабочей зоне вблизи ворот принимается в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88. Санитарно – гигиенические требования к воздуху рабочей зоны в соответствии с заданием, в нашем случае 2а средней тяжести категория работ и в соответствии с этим выбирается t_см =15°С [l].

Вследствие конвекции воздуха внутри помещения наблюдается неравномерность температуры воздуха по высоте. Среднюю температуру воздуха по высоте помещения определим по следующей формуле :

(!)

где t_рз - температура в рабочей зоне, принимается равной 18°С [l];

h_э - высота одного этажа здания (по заданию) м;

0,5 - повышение температуры по высоте помещения вследствие конвекции воздуха, °С/м.

Тогда получим:

⁰С.

Спроектировать завесу необходимо таким образом, чтобы её работа была наиболее экономичной и, в тоже время, обеспечивала необходимую температуру воздуха у открытого проёма.

Экономичность работы тепловой завесы сильно зависит от двух основных параметров: максимального перепада температур между внутренним и наружным воздухом и величины воздуховыпускной щели.

Максимальный перепад температур между внутренним и наружным воздухом находиться у верхней части проёма, защищаемого тепловой завесой и определяется по формуле, ⁰С:

∆t=t_вп-t_н, (2)

где t_H - расчётная температура наружного воздуха ,°С;

С_ВЕ1-расчётная температура внутри помещения ,°С,

Следовательно:

∆t=20,5-(-30)=50,5 ⁰С.

Для определения оптимальной ширины воздуховыпускной щели определим безразмерный параметр Р₁:

(3)

где Z_H - срок окупаемости тепловых завес (принимается в пределах 4-10 лет);

n_сут - продолжительность открывания отопительного периода, выраженная в сутках;

n_ч - продолжительность открывания проёма в сутки, ч;

S_T- отпускания стоимость тепла, руб./Гкал.

Получим:

Этот параметр характеризует наиболее экономичный режим работы тепловой завесы при выбранном сроке окупаемости.

Определяем оптимальное соотношение площади воздуховыпускной щели завесы к площади проема .В зависимости от угла между направлением выхода струи завесы и плоскостью ворот α = 30°, от значения максимальных перепад температур между внутренним и наружным воздухом находящиеся у верхней части проёма ∆t – 50,5°С и от значения Р₁=1,6 получим:

(4)

Тогда оптимальная ширина воздуховыпускной щели, соответствующая наиболее экономичному режиму работы тепловой завесы: для горизонтальной завесы:

для боковой двухсторонней завесы:

(5)

где В - ширина проёма, для которого рассчитывается завеса, м.

Подставив в уравнение значения, получим:

Далее округляем ширину щели b в ближайшую сторону так, чтобы её величина была кратна 5 мм с учётом того, что если расчётный перепад температур округлялся до большей величины, то ширину воздуховыпускной щели рекомендуется округлять до меньшей и наоборот.

После выбора ширины воздуховыпускной щели уточняем фактическое соотношение площади проёма, для которого рассчитывается завеса: для горизонтальной завесы:

(6)

Подставив значения, получим:

Через проём, для которого проектируется завеса, может проникнуть внутрь здания наружный воздух. Количество этого воздуха в значительной степени зависит как от конструкции самого проема, так и от параметров проектируемой завесы. Величиной, в полной мере характеризуется способность проёма пропускать наружный воздух является коэффициент расхода учитывающий, в том числе, как конструкцию самого проема, так и параметры проектируемой завесы.

Определим коэффициент расхода воздуха проходящего через проем, для которого рассчитывается завеса.

Для этого сначала определим параметр D:

(7)

где а -угол между направлением выхода струи завесы и плоскостью ворот, град;

γ_см - плотность смеси воздуха наружного и завесы, кг/м³ [l];

γ - плотность воздуха подаваемого в завесу, кг/м³, зависит от места забора воздуха для завесы:

для нашего случая по заданию выбираем снизу изнутрии помещения .

Коэффициент расхода определяется из квадратного уравнения:

q²μ²D+μ-μ₀=0 (8)

где μ₀- коэффициент расхода через проём, не защищённый тепловой завесой [2];

q - отношение количества воздуха, проходящего через завесу, к воздуху проходящему через ворота, q=0,7;

Подставив в уравнение, получим:

μ = 0,3

Инфильтрация холодного воздуха может происходить не только через защищаемый завесой проем, но и через не плотности закрытых проёмов, таких как окна, а так же через другие двери и ворота, защишённые завесами. Инфильтрация воздуха через такие не плотности в сравнении с открывающимися проёмами сравнительно мала, но наличие не плотностей приводит к уменьшению давления внутри помещения по отношению к давлению снаружи помещения. Это приводит к необходимости учитывать все возможные не плотности, имеющиеся в здании.

Определим площадь приточных и вытяжных щелей здания.

Окна, двери, ворота и технологические проёмы в стенах здания могут являться: приточными проёмами при расположении в нижней части здания (или на нижнем этаже); вытяжными проёмами при расположении в верхней части здания (или на верхних этажах).

При наличии окон, дверей, ворот или других проёмов закрываемых наглухо во время работы тепловой завесы, определяется величина щелей в этих проёмах через которые воздух может свободно проходить внутрь или наружу здания. При наличии окон, дверей, ворот или других проёмов которые могут открываться во время работы тепловой завесы (например закрываемая входная дверь, которая открывается только когда заходит человек), необходимо учитывать площадь этих проёмов, а не величину щелей, так как площадь открытого проёма будет больше, нежели площадь щелей.

Определим суммарну ю длину притворов окон, закрываемых в холодное время года, м:

(9)

где A_OK - высота одного окна, м;

B_OK - ширина одного окна, м;

n_OK - количество окон данного типа, шт.

Длина окон в нижней части помещения:

l_ок = 2 • (2 + 2) • 10 = 80.

Длина окон в верхней части помещения:

l_0К =2 • (1,5 + 1) • 12 = 60.

Общая площадь приточных проёмов, умноженные на коэффициент расхода, м²:

(10)

где μ_ок - коэффициент расхода через щели окон данного типа [2];

μ_дв - коэффициент расхода через щели дверей (ворот) данного типа [2];

μ - коэффициент расхода через открываемые во время работы проёмы [2];

- площадь открываемых во время работы завесы приточных проёмов, м²

Общая площадь вытяжных проёмов, умноженная на коэффициенты расхода, м²

(11)

- площадь открываемых во время работы завесы вытяжных проёмов, м²

При многоэтажном здании лестничные клетки создают дополнительное сопротивление проходу воздуха от приточных к вытяжным проёмам.

Отношение площади приточных отверстий к площади вытяжных: при заборе воздуха для завесы изнутри помещения:

(12)

Так как q = 0,7 то получим:

где F_B - площадь проёма, для которого рассчитывается завеса, м²

n - число одинаковых проёмов для которых рассчитываются завесы.

При многоэтажном здании в формулах вместо площади вытяжных проёмов используется эквивалентная площадь вытяжных проёмов (μF)_ЭК.ВЫТ.

Вертикальное расстояние между центром проёма и условным центром вытяжных отверстий, м:

h = h₃ - 0,5Н - h_ф,

где h₃- высота здания, м.

Определим высоту расположения нейтральной зоны, м:

При отсутствии в верхней части здания фонарей, верхнего света:

(13)

Получим:

Количество воздуха, проходящего при действии завесы через один проём определяется по одной из следующих формул:

Если нейтральная зона расположена выше проёма, для которого рассчитывается завеса, кг/с:

где ∆γ - разность плотностей наружного воздуха (при t_H) и при средней температуре по высоте помещения (при t_ВП), кг/м³;[3]

Тогда:

Необходимый расход воздуха на одну завесу определяется с учётом подмешивания внутреннего воздуха помещения к воздуху самой завесы, кг/с:

G₃=qG_ПР;

Тогда

G=0,7·21=14,7.

Найдём путь, проходящий струёй воздуха завесы, м:

Для боковой двухсторонней завесы:

Получим:

.

При выходе воздуха из завесы его объём меняется. С одной стороны давление снаружи завесы меньше, чем внутри неё, что должно приводить к увеличению объёма воздуха. С другой стороны при смешивании с холодным воздухом его температура падает, что должно приводить к небольшому уменьшению объёма воздуха.

Определим коэффициент увеличения объёма воздуха в струе завесы при движении её в пределах проёма:

(18)

В результате получим:

Так как воздух из завесы направляется под определённым углом наружу здания, а значит, часть тепла воздуха завесы будет неизбежно теряться с уходящим воздухом.

Отношение тепла всей завесы к теплу, уходящему через защищаемый проём:

(19)

Тогда

Для обеспечения требуемой температуры вблизи проёма, защищаемого завесой, необходимо подавать не только заданное количества воздуха через завесу, но при этом с определённой температурой.

Зная насколько увеличивается объем воздуха завесы при выходе из нее, а так какое количество теплоты воздуха завесы будет потеряно с уходящим наружу воздухом несложно определить необходимую температуру воздуха подаваемого завесой, °С:

(20)

Получим:

.

Полученное значение расхода воздуха используется в дальнейших расчётах:

Q = c_BG₃(t₃ - t_HAЧ), (21)

где с_в - теплоёмкость воздуха, принимается равной 1005 Дж/(кг⁰С) [3]

где t_HAЧ - температура воздуха, забираемого завесой, °С _;

Следовательно:

Q = 1005 • 14,7 • (40 - 15) = 369337,5