Расчеты планировки горячего цеха

В качестве расчетного образца планировки горячего цеха принимается помещение прямоугольной формы с высотой потолка Н = 5 м., и соотношением сторон, А и В, как 0,5 ч 1.

Площадь помещения цеха Sц рассчитывается с учетом площади, занятой оборудованием, и числом одновременно работающих производственных работников:

Где:

1,6 — коэффициент, учитывающий монтажные проходы при установке оборудования и соблюдение техники безопасности;

Sоб — площадь, занимаемая единицей оборудования, кв. м.;

Nр — количество производственных работников;

4 ч 7 — норма площади на одного работника, м/чел.

Общая площадь, занимаемая технологическим оборудованием:

Определение численности работников:

Количество работников в цехе принимается равным 1.

Расстановка технологического оборудования осуществляется в соответствии с общими требованиями по размещению оборудования.

Стороны, А и В принимаются равными 3,6 и 1,8 м. соответственно.

Определение площади наружной стены:

Площадь оконного проема стены:

Принимаем одно окно размером 3 м., на 1.5 м.

Тепловые расчеты

Тепловой баланс помещения составляется для определения расчетной тепловой нагрузки системы отопления и вентиляции.

Упрощенное уравнение теплового баланса:

Где:

Qот — количество энергии необходимой для отопления помещений, кВт;

Qогртеплопритоки через ограждения;

Qл — теплопоступление от солнечной радиации;

Qвн — теплопритоки внутри горячего цеха.

При положительных значениях Qот помещение необходимо отапливать, при отрицательных — включать в работу вентиляционную установку. Рассчитаем теплопередачи через ограждения.

Теплоприток через ограждения:

Где:

Qст — тепловой приток через наружную стену помещения, Вт;

QД — потери, зависящие от расположения наружной стены, Вт.

Тепловой поток через наружную стену:

Где:

K — коэффициент теплопередачи стены, Вт/кв. м. (град);

Sст — площадь теплопередачи стены, кв. м.;

tн = 10^оС — наружная температура воздуха;

tв = 20^оС — внутренняя температура воздуха;

Коэффициент теплопередачи К:

Где:

дст = 0,25 м., толщина стены;

лст = 0,4 Вт/м*град, коэффициент теплопроводности материала стены;

б1 — коэффициент теплоотдачи наружной поверхности стены, Вт/кв. м. (град);

б2 — коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности стены, Вт/кв. м. (град).

Значения коэффициентов б1 и б2:

Где:

tн — температура наружного воздуха;

tв — температура внутри помещения;

tn1 — температура поверхности ограждения снаружи помещения;

tn2 — температура поверхности ограждения внутри помещения.

Значения коэффициентов A1' и А1'' определяются по средним значениям температур:

Поскольку значения tn1 и tn2 неизвестны, то расчет коэффициентов теплоотдачи проводится методом итерации.

В первом приближении принимается:

Коэффициенты теплоотдачи первого приближения:

Расчет значений:

Построение графика для установления tn1* и tn2*.

Определяем °С:

Определяется коэффициент теплопередачи стены:

Значение К для наружных стен должно обеспечивать отсутствием конденсации влаги на внутренней поверхности охлаждения. Для этого должно соблюдаться условие:

Условие выполняется.

В принятой планировке производственного цеха основной теплоприток через ограждение определяется как:

Расчет теплопритока от солнечной радиации.

Теплоприток от солнечной радиации в помещение через массивные ограждения незначителен, и в тепловом балансе помещения его обычно не учитывают. Количество тепла, поступающего в помещение через остекление определяется по нормативным данным СНиП для различных условий:

Расчет теплопритоков внутри горячего цеха.

Количество тепла, выделяемого внутри горячего цеха определяется количеством и видом устанавливаемого оборудования и рассчитывается как:

Рассчитаем схема теплопередачи через крышку и боковую стенку автоклава:

Коэффициент теплопередачи конвекцией от крышки автоклава в окружающую среду определяется по формуле:

Коэффициент теплопередачи конвекцией от боковой поверхности автоклава в окружающую среду определяется по формуле:

Где:

d — диаметр наружного корпуса автоклава, м.;

А2 = 7,2 — Коэффициент, определяется в зависимости от высоты корпуса Н;

tп = 38,7- температура поверхности теплообмена, оС, находится методом последовательного приближения:

Коэффициент теплоотдачи изучением:

Значение эквивалентного термического сопротивления для крышки кв. м.*К/Вт:

Для стенки:

Где:

ri — радиус i стенки, м.

дi — толщина i стенки м.

лi — коэффициент теплопроводности i стенки, Вт/м*К.

Площадь поверхности теплообмена крышки:

цех теплопередача радиация Где:

dкр — диаметр крышки аппарата, м.

Поверхность теплообмена наружного корпуса аппарата:

Где:

d — диаметр наружного корпуса аппарата, м.

Н — высота наружного корпуса аппарата.

Количество теплоты, выделяемое осветительными приборами:

Результаты расчётов теплопритоков приведены в таблице.

Табл. — Теплопритоки в горячий цех:

Тепловой баланс помещений можно представить графически в координатах: теплота-температура.

Построение делается по двум точкам: при расчетной температуре наружного воздуха tн и температуре наружного воздуха, равной температуре помещения tв. При том теплопотери равны нулю.

Алгебраическая сумма ординат (величины теплопотерь и тепловыделений) при различных t дает результативную кривую Qот = f (tн). На тех участках, где линия Qот проходит выше оси абсцисс, помещение требуется отапливать.