熱負(fù)荷及散熱量計(jì)算0001

1、熱負(fù)荷及散熱量計(jì)算所謂熱負(fù)荷是指維持室內(nèi)一定熱濕環(huán)境所需要的在單位時(shí)間向室內(nèi)補(bǔ)充的熱量。所謂得 熱量是指進(jìn)入建筑物的總量，它們以導(dǎo)熱、對(duì)流、輻射、空氣間熱交換等方式進(jìn)入建筑。系統(tǒng)熱負(fù)荷應(yīng)根據(jù)房間得、失熱量的平衡進(jìn)行計(jì)算，即房間熱負(fù)荷=房間失熱量總和-房間得熱量總和房間的失熱量包括：1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱量Q1；2）加熱油門、窗縫隙滲入室內(nèi)的冷空氣的耗熱量Q2；3）加熱油門、孔洞和其他相鄰房間侵入的冷空氣的耗熱量Q3；4）加熱由外部運(yùn)入的冷物料和運(yùn)輸工具的耗熱量Q4；5）水分蒸發(fā)的耗熱量Q5；6）加熱由于通風(fēng)進(jìn)入室內(nèi)冷空氣的耗熱量Q6；7）通過其他途徑散失的熱量Q7；房間的得熱量包括：1）太陽輻射進(jìn)入

2、房間的熱量Q8；2）非供暖系統(tǒng)的管道和其他熱表面的散熱量Q9；3）熱物料的散熱量Q10；4）生產(chǎn)車間最小負(fù)荷班的工藝設(shè)備散熱量Q11；5）通過其他途徑獲得的散熱量Q12；1.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量q，= KF （t -1 ） an w式中q一圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量，W；K一圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，w/（m： ）;F一圍護(hù)結(jié)構(gòu)的面積，；t w 一供暖室外計(jì)算溫度，；t 一冬季室內(nèi)計(jì)算溫度，;a一圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫差修正系數(shù)。整個(gè)建筑物的基本耗熱量等于各個(gè)部分圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量的總和：Q=Eq，工KF（t -1 1）1n w1.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)的附加耗熱量在實(shí)際中，氣象條件和建筑物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)都會(huì)影響基本耗熱量使其

3、發(fā)生變化，此時(shí)需要 對(duì)基本耗熱量加以修正，這些修正耗熱量稱為圍護(hù)結(jié)構(gòu)附加耗熱量。附加耗熱量主要有朝向 修正，風(fēng)力附加和高度附加耗熱量。朝向修正耗熱量朝向修正耗熱量是太陽輻射對(duì)建筑圍護(hù)耗熱量的修正。表1-1朝向修正率朝向修正率朝向修正率北0西-5%東-5%南20%1.2.2風(fēng)力附加耗熱量暖通規(guī)范規(guī)定：在一般情況下不必考慮風(fēng)力附加。高度附加耗熱量暖通規(guī)范規(guī)定：民用建筑和工業(yè)輔助建筑（除樓梯間外）的高度附加率，當(dāng)房高超 過四米時(shí)，每增加一米，為附加圍護(hù)基本耗熱量和其他修正量總和的2%，但總附加率不超 過總附加率的15%。所以，建筑物的總耗熱量等于圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本耗熱量和朝向修正，風(fēng)力附加和高度附加耗熱

4、量的總和，則Q,=（1 + x 巨 aKF（t -1 ）（1 + % + % ）1gn wch f式中“ch 一朝向修正率，%；x . 一.、f -風(fēng)力附加率，%；x 、一一、 g 一高度附加率，%；冷風(fēng)滲透耗熱量在室內(nèi)外風(fēng)壓和熱壓壓差作用下，室外的冷空氣通過門窗的縫隙滲入室內(nèi)，被加熱后又溢 出室外。把冷空氣加熱到室內(nèi)溫度所消耗的熱量稱為冷風(fēng)滲透耗熱量。本設(shè)計(jì)采用百分?jǐn)?shù)法 計(jì)算冷風(fēng)滲透耗熱量。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)滲透熱量占圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總耗熱量的30%。冷風(fēng)侵入耗熱量冬季在風(fēng)壓和熱壓的共同作用下，當(dāng)外門開啟時(shí)，會(huì)有大量的冷空氣進(jìn)入室內(nèi)，把將這部 分冷空氣加熱到室溫時(shí)所消耗的熱量稱為冷風(fēng)侵入耗熱

5、量。采用外門附加的方法計(jì)算， 冷風(fēng)侵入耗熱量二外門基本耗熱量X外門附加率公共建筑工業(yè)產(chǎn)房中，其外門附加率為500%。工作工況下圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量及其修正以電爐變壓室為例1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本耗熱量計(jì)算取定tn =12，耗熱量包括基本耗熱量和附加耗熱量，計(jì)算全部列于附表1-1中，所得電爐變壓室、電氣間圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱耗熱量Q 1 =3209.30（W）2）冷風(fēng)滲透耗熱量按百分?jǐn)?shù)法計(jì)算，根據(jù)建筑物特點(diǎn)，查得百分率為30%。Q2= 30% 義 Q1 = 962.79（W）3）冷風(fēng)侵入耗熱量按短時(shí)間開啟的外門計(jì)算，取外門基本耗熱量的60%。冷風(fēng)侵入耗熱量=1150.50 x0.6=690.30（W）工藝設(shè)備耗熱量1

6、)熔煉工段工頻感應(yīng)電爐的散熱量Q = 860N (1 -n )cosPe式中Ne一感應(yīng)電爐額定功率，KW；n 一感應(yīng)電爐的總效率，根據(jù)工藝資料采??；cosy 一補(bǔ)償后的功率因數(shù)，一般為0.9-0.95。當(dāng)工頻感應(yīng)電爐裝有排煙罩時(shí)，散入室內(nèi)的熱量為其總散熱量的30%根據(jù)公式Q=860 x125x (1-80%) x0.9x0.3=6449.2 (KW)2)澆注工段的散熱量澆注金屬與落砂在同一房間進(jìn)行時(shí)，金屬至澆注溫度至冷卻至室溫的全部熱量，一部分熱量 由水分蒸發(fā)時(shí)吸收，其余全部散落車間內(nèi)，每澆注一噸金屬的散熱量為：Q = (Q1-Q2)-605g(d 1 -d2)-0.175g(t-t )x1

7、000式中 Q1一澆注金屬在熔化時(shí)的含熱量，KW/噸；Q2一鑄件落砂在離開本工段時(shí)的含熱量，KW/噸；g-每澆注一噸金屬所需的型砂重量，公斤；d i 一澆筑前型砂的含濕量，公斤/公斤；d2 一落砂后型砂含濕量，公斤/公斤；一落砂時(shí)型砂溫度，；tn 一室內(nèi)溫度，；根據(jù)公式得，Q= (263200-187600) -605x4.5(0.055-0.02)-0.175x4.5(43-12) x1000=4725(KW)(3)電動(dòng)設(shè)備散熱量清理工段，砂處理的工段有拋丸機(jī)，破碎機(jī)，所有的工藝設(shè)備都在室內(nèi)，電動(dòng)設(shè)備散熱量公 式為：Nq = i000nn n 一式中Q電動(dòng)設(shè)備發(fā)熱量，W；N-電動(dòng)設(shè)備安裝功率

8、(額定功率)，KW；n 電動(dòng)機(jī)效率一 i一電機(jī)容量利用系數(shù)，是電動(dòng)機(jī)最大實(shí)效功率原裝功率之比，一般取0.7-0.9；一 2 一電動(dòng)機(jī)負(fù)荷系數(shù)，電動(dòng)機(jī)每小時(shí)平均時(shí)耗功率與機(jī)器設(shè)計(jì)時(shí)最大時(shí)耗功率之比一般取0.5-0.8；“3同時(shí)使用系數(shù)，電動(dòng)機(jī)同時(shí)使用的安裝功率與總安裝功率之比，一般取0.5-1.0；以清理工段的橡膠履帶拋丸清理機(jī)為例計(jì)算電動(dòng)設(shè)備散熱量由設(shè)備參數(shù)知，橡膠履帶拋丸清理機(jī)電動(dòng)設(shè)備安裝功率N=，電動(dòng)機(jī)效率n =，n 1=0.7, n 2=0.6, n 3=0.8則每臺(tái)橡膠履帶拋丸清理機(jī)電動(dòng)設(shè)備散熱量為：Nq = io。” “一二1000 x0.7x0.6x0.8x24.3+0.8=102

9、06(W)(4)照明設(shè)備耗熱量Q=nin2n3N式中Q一散熱量，W;N一燈具安裝功率，KW；n1同時(shí)使用系數(shù)；n2一整流器散熱系數(shù)，裝在室內(nèi)取1.2,裝在棚頂取1.0；n3一安裝系數(shù)，明裝時(shí)取1.0，暗裝燈罩上部穿有小孔時(shí)，取0.5-0.6,燈罩上無 孔時(shí)取0.6-0.8；則根據(jù)公式得，Q=1000 x1.0 x1.2x1.0 x100=120(KW)(5)人員散熱量Q押nq式中Q一人體散熱量，KJ/h；中一考慮不同的工作場(chǎng)所性質(zhì)，取=1.0；n人數(shù)，個(gè)；q-每個(gè)人的平均散熱量，KJ/h，取q=1348KJ/h；則根據(jù)公式得，Q=1.0 x16x1348=21568 (KJ/h)數(shù)據(jù)匯總：表1

10、-3車間電動(dòng)設(shè)備的散熱量匯總設(shè)備名稱臺(tái)數(shù)散熱量(W/臺(tái))總散熱量W橡膠履帶拋丸清理機(jī) 機(jī)31020630618金屬履帶拋丸機(jī)131503150顎式破碎機(jī)2630012600混砂機(jī)11260012600射芯機(jī)125833.3369999.96造型機(jī)1275690722局部排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)排風(fēng)量確定此車間為鑄造車間，在型砂配制、制型、落砂、清砂等過程，都可使粉塵飛揚(yáng)，特別是用 噴砂工藝修整鑄件時(shí)，粉塵濃度很高，所用的石英危害較大。在機(jī)械加工過程中，對(duì)金屬零 件的磨光與拋光過程可產(chǎn)生金屬和礦物性粉塵。所以各工部采用局部排風(fēng)，在需要排風(fēng)部位 加局部排風(fēng)罩即可。局部排風(fēng)罩的一般形式有：密閉罩，柜式排風(fēng)罩，外

11、部吸氣罩，接受式排風(fēng)罩，吹吸式排風(fēng) 罩。局部排風(fēng)罩的設(shè)計(jì)原則：（1）局部排風(fēng)罩應(yīng)盡可能包圍或靠近有害物，使有害物源局限于較小的局部空間。應(yīng)盡可 能減小吸氣范圍，便于捕集與控制。（2）排風(fēng)罩的吸氣氣流方向應(yīng)盡可能與污染氣流運(yùn)動(dòng)方向一致。（3）已被污染的吸入氣流不允許進(jìn)入人的呼吸區(qū)。（4）排風(fēng)罩力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，便于安裝和維護(hù)。（5）局部排風(fēng)罩的配置應(yīng)與生產(chǎn)工藝協(xié)調(diào)一致，力求不影響工藝操作。（6）要盡可能避免干擾氣流和過堂風(fēng)，送風(fēng)氣流等對(duì)吸氣氣流的影響。熔煉工段主要產(chǎn)生大量的煙塵和熱，在爐口熱源上部設(shè)置接受式排風(fēng)罩。清理工段主要產(chǎn) 生揚(yáng)塵，橡膠履帶拋丸機(jī)和履帶拋丸清理機(jī)采用傘型排風(fēng)罩；破碎機(jī)采

12、用局部密閉罩；混砂 機(jī)采用整體密閉罩。澆注工段主要產(chǎn)生大量的熱，采用移動(dòng)式排風(fēng)罩。熱源上部接受式排風(fēng)罩排風(fēng)量的計(jì)算接受罩罩口尺寸按下式計(jì)算：低懸圓形罩D=d+0.5H低懸矩形罩A=a+0.5HB=b+0.5H式中D一罩口直徑（m）;A,B一罩口的長(zhǎng)和寬（m）；d熱源水平投影直徑（m）；a,b一熱源水平投影長(zhǎng)和寬（m）；高懸罩低懸罩排風(fēng)量按下式計(jì)算D = d + 0.8 H式中qv0 熱源上部熱射流起始流量（m3/s）；V-罩口擴(kuò)大面積上空氣的氣流速度（m/s），通常取0.5-0.75m/s； F一罩口擴(kuò)大面積，即罩口面積減去熱射流的斷面面積（m。高懸罩排風(fēng)量按下式計(jì)算q = q z + vF式

13、中qv,z罩口所在斷面上的熱射流流量（m3/ s ）；熱源上部熱射流起始流量，計(jì)算式為1q = 0.381（ QhA 2）3v 0p式中qv0 熱射流流量m3/s ；Q一對(duì)流散熱量（KJ/s）;h熱源定性尺寸（m）,對(duì)垂直熱表面是指高度，對(duì)水平則是指該投影的短邊尺 寸；Ap一在熱源頂部熱射流的橫斷面積（成）；熱射流流量qv,z （ m3/s ）1q = 7.26 x 10-3 z 1.47 Q 3v, z式中Q熱源對(duì)流散熱量（KJ/s）;z假想點(diǎn)熱源距離計(jì)算斷面的有效距離（m）,由下式計(jì)算Z=H+2B式中H 熱源距計(jì)算面的距離（m）;B 一熱源水平投影直徑或長(zhǎng)邊尺寸（m）;對(duì)流散熱量QQ=aF

14、At式中F熱源的對(duì)流換熱面積（成）；t熱源表面與周圍空氣的溫度差（）；a表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)（KJ/m：s. ）； 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)a1d = AA13式中A系數(shù)，對(duì)于水平散熱面，A=1.7x10（-3）；對(duì)于垂直散熱面，A=1.13x10（-3）。根據(jù)接受罩安裝的H的不同可以分為兩類，H ,5%Ap為低懸罩，H ,5%：ap為高懸罩。密閉罩排風(fēng)量計(jì)算，本設(shè)計(jì)采用截面風(fēng)速法q = 3600Av式中qv一所需排風(fēng)量（m3/s ）；A密閉罩截面積（成）；v 一垂直于密閉罩的平均風(fēng)速（m/s）。 排風(fēng)罩排風(fēng)量計(jì)算，控制風(fēng)速法qrv 0 尸式中qv吸氣口排風(fēng)量（m3/s ）；F吸氣口面積（成）；V0 一罩口平均風(fēng)

15、速（m/s）。2.1.1熔煉工部排風(fēng)量計(jì)算本工段的主要任務(wù)是提供澆鑄用的鐵水，熔煉過程中產(chǎn)生大量的煙塵和熱，工頻感應(yīng)電爐 主要產(chǎn)生的危害物油蒸汽，金屬氧化物，粉塵及蒸汽。所以給其爐口設(shè)置接受式排風(fēng)罩，選 用圓形排風(fēng)罩。在爐上方0.5米處安裝接受罩，丁 口八，11.5 JA = 1.5 x ( x 0.42)2 m = 0.53 m p p 4因安裝高度H ,5%9P，該接受罩屬低懸罩。確定熱源的對(duì)流換熱量4Q =a FA t = 1.7 x10 - 3A13 F4=1.7x 10-3 x(1200-12)3 xnx0.42=10.75( KJ / s)熱源頂部的熱射流起始流量1q = 0.38

16、1x(QA 2h)3v 0p八 S L 口八，八，1=0.381x10.75x ( x0.42)2 x 0.434=0.16( m 3 / s)確定罩口直徑D=d+0.5H=0.4+0.5x0.5=0.65m取 v=0.75m/s排風(fēng)罩排風(fēng)量Q = q + v F=0.32 + 0.75 x (0.65)2 - 1 (0.4)244=1.79( m 3/s)此處共有3臺(tái)工頻感應(yīng)電爐，則總通風(fēng)量為19332(m3/h)清理工段排風(fēng)量計(jì)算查得Q3210A橡膠履帶拋丸清理機(jī)的除塵風(fēng)量為3500 m 3/h，清理工段共有3臺(tái)Q3210A橡膠履帶拋丸清理機(jī)，則總排風(fēng)量為10500m3/h。砂處理工段排量

17、計(jì)算Q326金屬履帶拋丸清理機(jī)的除塵風(fēng)量為2200m3 /h。PEF-250 x400型號(hào)的顎式破碎機(jī)，根據(jù)工藝資料，破碎機(jī)的加料方式為滑槽給料。此 時(shí)加料口的粉塵較大，設(shè)置局部密封排風(fēng)罩。顎式破碎機(jī)下部排料至受料設(shè)備的卸料點(diǎn)也會(huì) 產(chǎn)生粉塵，而排料至輸送帶的物料落熱1m,直接給料。這時(shí)，顎式破碎機(jī)的加料口產(chǎn)生的 粉塵不大，可只做密閉罩，不設(shè)排風(fēng)裝置。查鑄造車間通風(fēng)除塵技術(shù)可得顎式破碎機(jī)下部排風(fēng)量為1200m3/h。混砂機(jī)在受料時(shí)，產(chǎn)生粉塵很多，同時(shí)一般的混砂工藝是加料后先干混數(shù)分鐘，再加水 濕混。在干混過程中，由于輾輪的輾混，攪拌也會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵，所以給混砂機(jī)設(shè)置整體 密閉罩加排風(fēng)。根據(jù)公式

18、得，混砂機(jī)所需的排風(fēng)量=3600 x0.25x3.26=2934(m3/h)制芯、澆注和造型工段排風(fēng)量計(jì)算制芯采用普通的射芯機(jī)，芯砂中含有一定的水分，所以產(chǎn)生粉塵不多，產(chǎn)生有害氣體也 不多，故不設(shè)置排風(fēng)。鑄件澆注和冷卻過程有CO產(chǎn)生和大量的熱產(chǎn)生，在澆注生產(chǎn)線的澆 注段設(shè)置移動(dòng)式排風(fēng)罩。根據(jù)公式得，n x 0322q = (10 x 2 + F )V = (10 x 1.062 + ) x 0.5VX4=0.69( m 3 / s)二2500( m 3/h)表2-1各工部局部機(jī)械排風(fēng)量匯總表工段名稱設(shè)備名稱個(gè)數(shù)每個(gè)設(shè)備排 風(fēng)量(m3/h)排風(fēng)罩個(gè)數(shù)排風(fēng)罩形式熔煉工段工頻感應(yīng)電 爐368404接

19、受式排風(fēng) 罩清理工段橡膠履帶拋 丸清理機(jī)335004傘型排風(fēng)罩金屬履帶拋 丸機(jī)122001傘型排風(fēng)罩砂處理工段顎式破碎機(jī)312006局部密閉罩混砂機(jī)129341整體密閉罩澆注工段澆注輸送器250014移動(dòng)式排風(fēng) 罩排風(fēng)系統(tǒng)的劃分在本設(shè)計(jì)中，熔煉工段產(chǎn)生大量的煙塵，熱量，所以單獨(dú)設(shè)置除塵系統(tǒng)。清理工段和砂 處理工段的設(shè)備產(chǎn)生的大多是粉塵，所以合并為一個(gè)除塵系統(tǒng)。電爐變壓器室，電氣間主要 產(chǎn)生的是余熱，劃分為一個(gè)排風(fēng)系統(tǒng)。澆注工段產(chǎn)生CO和大量的熱，單獨(dú)設(shè)置排風(fēng)系統(tǒng)。 則總共劃分為四個(gè)排風(fēng)系統(tǒng)。除塵器選擇及計(jì)算除塵器的選擇依據(jù)：(1)處理的氣體量。(2)氣體的性質(zhì)：包括氣體的成分、溫度、濕度、密度

20、、黏度、露點(diǎn)、毒性、腐蝕性、爆 炸性、氣體量和其波動(dòng)范圍等物理化學(xué)性質(zhì)。（3）粉塵的性質(zhì)：含有成分、密度、濃度、粒徑分布、比電阻、腐蝕性、濕潤(rùn)性、爆炸性、 黏附性、纖維性、吸水性等物理、化學(xué)性質(zhì)。（4）凈化要求：凈化效率，壓力損失，廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等。（5）裝置的經(jīng)濟(jì)性：設(shè)備占用空間，投資和運(yùn)行費(fèi)用，維護(hù)操作方便和回收綜合利用的情 況等。在工程中，通常以凈化效率為主選擇裝置。n =（1-Con）x100%iN式中C0N -凈化裝置出口的含塵濃度，（g / m3）CN-凈化裝置進(jìn)口的含塵濃度，（g / m 3）以熔煉工段為例：C = 200mg / m 3, C = 25 mg / m

21、 3凈化效率：oC 、200 - 25月二（1-i）x100% =x 100% = 8 7.5 %C200iN本設(shè)計(jì)選用LMF-系列脈沖袋式除塵器，它占地面積小，處理風(fēng)量大，并能有效的進(jìn)行組合。 表2-2除塵設(shè)備規(guī)格表型號(hào)過濾面積袋數(shù)處理風(fēng)量 （m3/h）耗氣量（m3/h）設(shè)備阻力 （mmHg）LMF-4A-320140140300000.75-1.5100-200LMF-3A-240230230 10%217.47D (AP1-21-2 AP8-2=331 mm根據(jù)風(fēng)量和直徑查找的實(shí)際流速V = 12m/s，管內(nèi)動(dòng)壓P=86.35Pa1-2d ,1-2查表，R=5.6Pam ,1-2摩擦阻力

22、AP= Rm ,1-2m ,1-2X Z1-2=5.6x13=72-8Pa局部阻力直流三通當(dāng) a=30(1-2)F 4(0.45)2= 0.158m2, F2-31-2= 14(0.56)2 = 0.246m 2F8-2= 14(0.39)2 = 0.119 m 2根據(jù)F +FFF 22-3查得1-28-20.1190.246氏 F，a= 30。，-3L6400口 0.5,8-2 = = 0.5L128001-2,e12 = 0.53, e82 = 0.14要修改原設(shè)計(jì)管徑，重新計(jì)算管段阻力。為使管段1-2,8-2達(dá)到阻力平衡，根據(jù)公式，改變管段1-2的管徑)0.225 = 280 x (217.47)0.225102.28根據(jù)通風(fēng)管道統(tǒng)一規(guī)則，取D1-2 = 320mm工 e = 0.14 + 0.5 + 0.53 = 1.13管內(nèi)動(dòng)壓