Оборудование с электроприводом

Q_тв1 = , (3.8)

где N_у – установленная мощность оборудования;

к_исп – коэффициент использования привода;

к_т – коэффициент тепловыделени я оборудования (показывает, какая часть электрической энергии переходит в теплоту);

В цехе установлено 36 станков ППМ – 120 - МС с N_у = 32,4 кВт. По [1] принимаем

к_исп = 0,88, к_т = 0,7. Тогда

Q_тв1 36·32,4·0,88·0,7 =718,5 кВт.

Таблица 3.2 –Тепловыделения от оборудования с электрическим приводом

Обслуживающий персонал

Q_тв2 = n·q·ψ, (3.9)

где n – количество работников. На каждые пять станков необходимо присутствие одного работника. Плюс цеховой мастер-наладчик, инструктор, 2 ученика, 2 съемщицы. Итого n =13 чел .

q – количество теплоты выделяемое взрослым мужчиной при расчётных условиях, по [8]: q = 200 Вт ;

ψ – коэффициент, учитывающий возрастной и половой состав персонала. Текстильная промышленность «женская отрасль», поэтому можно с очень большой вероятностью предположить, что среди работников преобладают женщины, т.е. ψ = 0,85.

= 13·200·0,85·10^-3 = 2,21 кВт;

Таблица 3.3– Тепловыделения от обслуживающего персонала

3.2.3 Искусственное освещение. Так как неизвестно количество люминесцентных ламп (а именно они используются в проектируемом прядильном цехе для освещения), то для нахождения требуемой суммарной мощности ламп используются нормы освещённости по [1]. Расчёт ведется по формуле:

Q_ламп = n_осв·А_пол, (3.10)

где n_осв – норма освещённости, то есть мощность ламп, приходящаяся на 1 м² площади пола, по [9] n_осв = 55 Вт/м²;

А_пол – площадь пола, А_пол = 1080 м²;

Q_ламп = 55·1080·10^-3 = 59,4 кВт. Тепловыделения от ламп будет одинаково для обоих периодов:

Q_тв3 = Q_ламп·ψ, где ψ – коэффициент тепловыделений, зависит от способа крепления ламп к потолку, у нас они вделаны, поэтому ψ = 0,4;

Q_тв3 = 59,4·0,4 = 23,76 кВт.

Таблица 3.4 –Тепловыделения от искусственного освещения

3.2.4 Солнечная радиация.

Учёт ведется и по тёплому, и по холодному периоду года.

Теплый период.

Теплопоступления от солнечной радиации определяются в соответствии с [10] по следующей формуле:

Q_тв4^т = , (3.11)

где А_окна – площадь светопрозрачных ограждений (окон), А_ок = 97,2 м²;

R_окна – термическое сопротивление окон, R_окна = 0,44 (м²·К)/Вт;

– средняя температура за июнь, по [2] таблица 3, = 25,3 ºС;

– расчётная температура в помещении, = 25 ºС;

k_F, τ_F – коэффициенты, определяемые по [5], k_F = 0,85, τ_F = 0,6.

q^п, q^р – удельные потоки прямого и рассеянного излучения, Вт/м².

Поскольку ориентация по мещения относительно сторон света не задана, то необходимо её выбрать. Это делается на основании данных таблицы 1 из [10]. Теплопоступления от солнца по часам приведены во вспомогательной таблице 3.5.В таблице приведен суммарный поток радиации.

По данным вспомогательной таблицы видно, что поток радиации будет минимальным при ориентации здания по оси Север - Юг. В качестве расчетного принимаем час с максимальным приходом солнечной радиации по выбранным направлениям. В данной работе расчетный час 12 – 13 ч. Ориентация здания представлена на рисунке 3.7.

Рисунок 3.7 – Ориентация здания

В расчетный час теплопоступления от солнечной радиации на Севере и Юге:

q_сев^п = 0; q_сев^р = 59 Вт/м²; q_юг^п = 344 Вт/м²; q_юг^р = 91 Вт/м².

Теплопоступления от солнечной радиации с двух направлений:

Q_тв4^т = = 8,77 кВт.

Холодный период.

Теплопоступления через окна от солнечной радиации в течение отопительного периода Q_{тв 4}^х, согласно [3], для двух фасадов зданий следует определять по формуле:

Q_{тв 4}^х = t_F k_F (А_F1I₁ + A_F2I₂), (3.12)

Коэффициенты t_F, k_F определяются по [7], таблица В1. Для двойного остекления в раздельных деревянных переплетах следует принять τ_F = 0,6, k_F = 0,85.

Для определения средней за отопительный период величины солнечной радиации на вертикальные поверхности необходимо определить продолжительность отопительного периода, и на какие месяцы он приходится. Согласно [2] продолжительность отопительного периода составляет 258 суток. По тому же источнику находятся месяцы, на которые приходится отопительный период. Продолжительность отопительного периода определяется меньшей или равной температурой наружного воздуха.

По таблице 3 [2] определяются месяцы отопительного периода:

Таблица 3.6 –Средняя температура воздуха

Из таблицы видно, что в отопительный период входят следующие месяцы: январь, февраль, март, апрель,май,август,сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь. Количество дней в этих месяцах:

Так как продолжительность отопительного периода составляет 258 суток т.е. на 4 дня меньше, то при подсчете величины солнечной радиации от данных месяцев отнимается 4 дня из месяца с наибольшей температурой (т.е. август).

Средняя за отопительный период величина солнечной радиации на вертикальные поверхности принимается по [2]:

Таблица 3.7 –Суммарная солнечная радиация на вертикальную поверхность, МДж/м².

Суммарный поток солнечной радиации на южный фасад здания за отопительный период:

(3.13)

Суммарный поток солнечной радиации на северный фасад здания за отопительный период:

(3.14)

Теплопоступления с солнечной радиацией за отопительный период года:

Q_{тв 4}^х = 0,51·0,85·(48,6·218+48,6·9) = 4,8 кВт.

Таблица 3.8 –Теплопоступления от солнечной радиации

3.2.5 Прочие. Такие статьи теплопоступлений как:

Ø с воздухом инфильтрации – не учитываем, поскольку проектируем оптимальный микроклимат;

Ø через наружные ограждения конвекцией и теплопроводностью – незначительны;

Ø с оборудованием или материалами – их в проектируемое помещение не поступает.

3.3 ТЕПЛОПОТЕРИ

Расчёт ведём для холодного периода года.

Q_тп1 = , (3.15)

где А_огр. – расчётная площадь поверхности ограждающей конструкции, м²;

R­_огр. – термическое сопротивление ограждающей конструкции, (м²·К)/Вт;

n – коэффициент, учитывающий ориентацию ограждающей конструкции относительно наружного воздуха;

, - расчетные температуры воздуха в помещении и наружного воздуха соответственно, = 22ºС, = -23 ºС;

– поправочные коэффициенты (надбавки):

– на ориентацию по странам света, Север – = 0,1, Юг – = 0;

– на наличие 2-х и более наружны х стен, Север – = 0,05, Юг – = 0,05.

Поправки , , , – в рассматриваемом случае не имеют силы.

Теплопотери через стены

Площадь одной наружной стены без окон:

А_ст = 148,85м².

Термическое сопротивление стен R_ст = 2,5464 (м²·К)/Вт.

n = 1.

Величина теплопотерь через наружные стены по двум направлениям:

Q_{тп 1}^юг = кВт;

Q_{тп 1}^с = кВт.

Для холодного периода года суммарные теплопотери через стены:

Q_{тп 1} = Q_{тп 1}^юг + Q_{тп 1}^с = 2,76 + 3,025 = 5,79 кВт.

Таблица 3.9– Теплопотери через наружные стены

Теплопотери через окна

Площадь окон на одной стене: А_ок = 48,6 м².

Термическое сопротивление окон: R_ок = 0,44 (м²·К)/Вт.

n = 1.

Величина теплопотерь через окна по двум направлениям:

Q_{тп 2}^юг = кВт;

Q_{тп 2}^с = кВт.

Для холодного периода года суммарные теплопотери через окна:

Q_{тп 2} = Q_{тп 2}^юг + Q_{тп 2}^с = 5,22 + 5,72 = 10,94 кВт.

Таблица 3.10 –Теплопотери через окна

Теплопотери через покрытие

Площадь покрытия: А_покр =1080 м².

Термическое сопротивление покрытия: R_покр = 3,49 (м²·К)/Вт.

n = 1.

Для холодного периода теплопотери через покрытие:

Q_{тп 3} = кВт.

Таблица 3.11 –Теплопотери через покрытие

3.3.4 Прочие. Такие как:

Ø нагрев воздуха инфильтрации;

Ø нагрев материалов и транспорта.

По причинам, упомянутым в 5-ом разделе тепловыделений, эти теплопотери не рассчитываются.

3.4 СОСТАВЛЕНИЕ БАЛАНСОВ ПО ВРЕДНОСТЯМ

Баланс представляет собой разницу всех выделений и всех потерь какой-либо одной вредности:

, (3.16)

где – сумма выделений;

– сумма потерь.

Баланс по теплоте

(3.17)

Тёплый период года, рабочее время:

ΔQ_т.р. = Q_тв1 + Q_тв2 + Q_тв3 + Q_тв4 = 718,5 + 2,21 + 23,76 + 8,77 = 753,24 кВт;

Тёплый период года, нерабочее время: ΔQ_т.н. = 0;

Холодный период года, рабочее время:

ΔQ_х.р. = Q_тв1 + Q_тв2 + Q_тв3 + Q_{тв 4}– Q_тп1 – Q_{тп 2} - Q_{тп 3} = 718,5 + 2,21 + 23,76 + 4,78 – 29,26=719,99кВт;

Холодный период года, нерабочее время:

ΔQ_х.н. = - Q_тп1 – Q_{тп 2} - Q_{тп 3} = - 5,79 – 10,94 – 12,54 = - 29,26 кВт;

Сведём значение баланса по периодам в таблицу 3.12.

Баланс по влаге

В рассматриваемом цехе источником выделений влаги являются работающие люди. Влагопотерь нет. Количество влаги, выделяющееся с поверхности кожного покрова людей, определяем по [1]:

, (3.19)

где n – количество людей в цехе, n = 13 чел.;

q – влага, испаряющаяся с одного человека за час, г/час. Согласно с [1] зависит от тяжести выполняемой работы и температуры воздуха в рабочей зоне. Для = 26 ºС q = 185 г/час = 5,14·10^-5 кг/с, а для = 22 ºС q = 158 г/час = 4,39·10^-5 кг/с;

ψ – коэффициент, учитывающий то, чт о работают женщины, ψ = 0,85.

5,6797·10^-4 кг/c;

4,851·10^-4 кг/c;

Баланс по газам и пыли

Опасные газы в нашем цеху не выделяются, так как используется хлопчатобумажное волокно. Установленные прядильные станки ППМ-120-МС выделяют лишь пыль. В процессе эксплуатации было установлено, что для снижения концентрации этой пыли до предельно допустимой с каждой машины необходимо забирать

м³/ч воздуха.

То есть: , где k – количество станков, k = 36 шт.

262 800 м³/ч = 73 м³/с – это очень большой расход воздуха, поэтому, не начиная ещё расчёт воздухообмена, проверим помещение на кратность воздухообмена. Для этого определим приточный расход воздуха:

м³/ч;

ч^-1.

Отраслевыми нормативными документами установлена кратность n_доп = 28 час^-1[1]. Значит, необходимы радикальные меры, а именно – удаление нескольких станков. Сколько именно станков необходимо удалить из помещения узнаем, приняв за расчётную кратность n_расч = 28 и разрешив предыдущую формулу относительно L_пыль^пр. При создании микроклимата СКВ следует обеспечивать преобладание расхода приточного воздуха над расходом вытяжного на величину однократного воздухообмена:

L^пр = n_расч·V = 28·5834,16 = 163356,48 м³/ч,

м³/ч,

то есть = = = 21,58 станков. Получаем, что в помещении возможно оставить лишь 21 станков. Удалим 15 станков. Тогда вытяжка по пыли будет следующей:

153300 м³/ч = 42,58 м³/с, соответственно приточный расход по пыли:

159134,16 м³/ч = 44,2 м³/с.

Придётся пересчитать статьи тепловыделения, реконфигурировать план цеха и заново свести баланс по теплу и влаге. Посвятим этому следующие подпункты расчёта, причём условимся, что если статья не упоминается, значит, она не изменила своё значение. План цеха приведём на рисунке 3.8:

3.5 ПЕРЕСЧЁТ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЙ

1. Оборудование с электроприводом.

Q_тв1 = 21·32,4·0,7·0,88 = 419,13 кВт;

Таблица 3.14 –Тепловыделения от оборудования с электрическим приводом (пересчет)

2. Обслуживающий персонал. В связи с уменьшением количества станков убавим работников. 21/5 = 4 Примем 5 человек, 2 ученика, 2 съемщицы, плюс цеховой мастер-наладчик. Всего десять. Тогда:

= 10·200·0,85·10^-3=1,7 кВт;

Таблица 3.15 –Тепловыделения от обслуживающего персонала (пересчет)

Пересчет баланса по теплоте

Как и ранее сведём в таблицу:

3.5.2 Пересчет баланса по влаге

4,369·10^-4 кг/c;

3,732·10^-4 кг/c;