热负荷及散热量计算难点.doc

热负荷及散热量计算 所谓热负荷是指维持室内一定热湿环境所需要的在单位时间向室内补充的热量。所谓得热量是指进入建筑物的总量，它们以导热、对流、辐射、空气间热交换等方式进入建筑。 系统热负荷应根据房间得、失热量的平衡进行计算，即 房间热负荷=房间失热量总和-房间得热量总和 房间的失热量包括：1） 围护结构传热量Q1；2） 加热油门、窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量Q2；3） 加热油门、孔洞和其他相邻房间侵入的冷空气的耗热量Q3；4） 加热由外部运入的冷物料和运输工具的耗热量Q4；5） 水分蒸发的耗热量Q5；6） 加热由于通风进入室内冷空气的耗热量Q6；7） 通过其他途径散失的热量Q7； 房间的得热量包括：1） 太阳辐射进入房间的热量Q8；2） 非供暖系统的管道和其他热表面的散热量Q9；3） 热物料的散热量Q10；4） 生产车间最小负荷班的工艺设备散热量Q11；5） 通过其他途径获得的散热量Q12；1.1围护结构的基本耗热量 式中 围护结构的基本耗热量，W； K围护结构的传热系数，w/(.); F围护结构的面积，； 供暖室外计算温度，； 冬季室内计算温度，； a围护结构的温差修正系数。整个建筑物的基本耗热量等于各个部分围护结构的基本耗热量的总和： 1.2围护结构的附加耗热量 在实际中，气象条件和建筑物的结构特点都会影响基本耗热量使其发生变化，此时需要对基本耗热量加以修正，这些修正耗热量称为围护结构附加耗热量。附加耗热量主要有朝向修正，风力附加和高度附加耗热量。1.2.1朝向修正耗热量朝向修正耗热量是太阳辐射对建筑围护耗热量的修正。表1-1朝向修正率朝向修正率朝向修正率北0西-5%东-5%南20%1.2.2风力附加耗热量 暖通规范规定：在一般情况下不必考虑风力附加。1.2.3高度附加耗热量 暖通规范规定：民用建筑和工业辅助建筑（除楼梯间外） 的高度附加率，当房高超过四米时，每增加一米，为附加围护基本耗热量和其他修正量总和的2%，但总附加率不超过总附加率的15%。 所以，建筑物的总耗热量等于围护结构基本耗热量和朝向修正，风力附加和高度附加耗热量的总和，则 式中 朝向修正率，%； 风力附加率，%； 高度附加率，%；1.3冷风渗透耗热量 在室内外风压和热压压差作用下，室外的冷空气通过门窗的缝隙渗入室内，被加热后又溢出室外。把冷空气加热到室内温度所消耗的热量称为冷风渗透耗热量。本设计采用百分数法计算冷风渗透耗热量。 根据建筑结构特点，本设计渗透热量占围护结构的总耗热量的30%。1.4冷风侵入耗热量 冬季在风压和热压的共同作用下，当外门开启时，会有大量的冷空气进入室内，把将这部分冷空气加热到室温时所消耗的热量称为冷风侵入耗热量。采用外门附加的方法计算， 冷风侵入耗热量=外门基本耗热量外门附加率公共建筑工业产房中，其外门附加率为500%。1.5工作工况下围护结构耗热量及其修正 以电炉变压室为例 1）围护结构基本耗热量计算 取定=12，耗热量包括基本耗热量和附加耗热量，计算全部列于附表1-1中，所得电炉变压室、电气间围护结构传热耗热量=3209.30（W） 2）冷风渗透耗热量 按百分数法计算，根据建筑物特点，查得百分率为30%。 962.79（W） 3）冷风侵入耗热量 按短时间开启的外门计算，取外门基本耗热量的60%。冷风侵入耗热量=1150.500.6=690.30（W）1.6工艺设备耗热量 1）熔炼工段工频感应电炉的散热量 式中 Ne感应电炉额定功率，KW； 感应电炉的总效率，%，根据工艺资料采取； cos补偿后的功率因数，一般为0.9-0.95。当工频感应电炉装有排烟罩时，散入室内的热量为其总散热量的30%根据公式 Q=860125（1-80%）0.90.3=6449.2（KW）2） 浇注工段的散热量浇注金属与落砂在同一房间进行时，金属至浇注温度至冷却至室温的全部热量，一部分热量由水分蒸发时吸收，其余全部散落车间内，每浇注一吨金属的散热量为： 式中 Q1浇注金属在熔化时的含热量，KW/吨； Q2铸件落砂在离开本工段时的含热量，KW/吨； g每浇注一吨金属所需的型砂重量，公斤； 浇筑前型砂的含湿量，公斤/公斤； 落砂后型砂含湿量，公斤/公斤； t落砂时型砂温度，； 室内温度，；根据公式得， Q=（263200-187600）-6054.5(0.055-0.02)-0.1754.5(43-12)1000 =4725(KW)（3） 电动设备散热量清理工段，砂处理的工段有抛丸机，破碎机，所有的工艺设备都在室内，电动设备散热量公式为： 式中 Q电动设备发热量，W； N电动设备安装功率（额定功率），KW； 电动机效率 电机容量利用系数，是电动机最大实效功率原装功率之比，一般取0.7-0.9； 电动机负荷系数，电动机每小时平均时耗功率与机器设计时最大时耗功率之比一般取0.5-0.8； 同时使用系数，电动机同时使用的安装功率与总安装功率之比，一般取0.5-1.0； 以清理工段的橡胶履带抛丸清理机为例计算电动设备散热量由设备参数知，橡胶履带抛丸清理机电动设备安装功率N=，电动机效率=，1=0.7，2=0.6，3=0.8则每台橡胶履带抛丸清理机电动设备散热量为： =10000.70.60.824.30.8 =10206(W)（4） 照明设备耗热量 Q=n1n2n3N 式中 Q散热量，W; N灯具安装功率，KW； n1同时使用系数； n2整流器散热系数，装在室内取1.2，装在棚顶取1.0； n3安装系数，明装时取1.0，暗装灯罩上部穿有小孔时，取0.5-0.6，灯罩上无孔时取0.6-0.8；则根据公式得， Q=10001.01.21.0100=120(KW)（5） 人员散热量 Q=nq式中 Q人体散热量，KJ/h; 考虑不同的工作场所性质，取=1.0； n人数，个； q每个人的平均散热量，KJ/h，取q=1348KJ/h； 则根据公式得， Q=1.0161348=21568（KJ/h） 数据汇总：表1-3车间电动设备的散热量汇总设备名称台数散热量（W/台）总散热量W橡胶履带抛丸清理机机31020630618金属履带抛丸机131503150颚式破碎机2630012600混砂机11260012600射芯机125833.3369999.96造型机1275690722局部排风系统设计2.1排风量确定 此车间为铸造车间，在型砂配制、制型、落砂、清砂等过程，都可使粉尘飞扬，特别是用喷砂工艺修整铸件时，粉尘浓度很高，所用的石英危害较大。在机械加工过程中，对金属零件的磨光与抛光过程可产生金属和矿物性粉尘。所以各工部采用局部排风，在需要排风部位加局部排风罩即可。局部排风罩的一般形式有：密闭罩，柜式排风罩，外部吸气罩，接受式排风罩，吹吸式排风罩。 局部排风罩的设计原则：（1） 局部排风罩应尽可能包围或靠近有害物，使有害物源局限于较小的局部空间。应尽可能减小吸气范围，便于捕集与控制。（2） 排风罩的吸气气流方向应尽可能与污染气流运动方向一致。（3） 已被污染的吸入气流不允许进入人的呼吸区。（4） 排风罩力求结构简单，造价低，便于安装和维护。（5） 局部排风罩的配置应与生产工艺协调一致，力求不影响工艺操作。（6） 要尽可能避免干扰气流和过堂风，送风气流等对吸气气流的影响。 熔炼工段主要产生大量的烟尘和热，在炉口热源上部设置接受式排风罩。清理工段主要产生扬尘，橡胶履带抛丸机和履带抛丸清理机采用伞型排风罩；破碎机采用局部密闭罩；混砂机采用整体密闭罩。浇注工段主要产生大量的热，采用移动式排风罩。热源上部接受式排风罩排风量的计算 接受罩罩口尺寸按下式计算： 低悬圆形罩 D=d+0.5H 低悬矩形罩 A=a+0.5H B=b+0.5H式中 D罩口直径（m）; A,B罩口的长和宽（m）; d热源水平投影直径（m）; a,b热源水平投影长和宽（m）; 高悬罩 低悬罩排风量按下式计算 式中 热源上部热射流起始流量（） ； V罩口扩大面积上空气的气流速度（m/s）,通常取0.5-0.75m/s； F罩口扩大面积，即罩口面积减去热射流的断面面积（）；高悬罩排风量按下式计算 式中 罩口所在断面上的热射流流量（）； 热源上部热射流起始流量，计算式为 式中 热射流流量 ； Q对流散热量（KJ/s）; h热源定性尺寸（m），对垂直热表面是指高度，对水平则是指该投影的短边尺寸； Ap在热源顶部热射流的横断面积（）；热射流流量（） 式中 Q热源对流散热量（KJ/s）; z假想点热源距离计算断面的有效距离（m），由下式计算 Z=H+2B式中 H热源距计算面的距离（m）; B热源水平投影直径或长边尺寸（m）;对流散热量Q Q=Ft式中 F热源的对流换热面积（）； t热源表面与周围空气的温度差（）； 表面传热系数（KJ/.s.）;表面传热系数 式中 A系数，对于水平散热面，A=1.710（-3）；对于垂直散热面，A=1.1310（-3）。根据接受罩安装的H的不同可以分为两类，为低悬罩，为高悬罩。密闭罩排风量计算，本设计采用截面风速法 式中 所需排风量（）； A密闭罩截面积（）； v垂直于密闭罩的平均风速（m/s)。 排风罩排风量计算，控制风速法 式中 吸气口排风量（）； F吸气口面积（）； V0罩口平均风速（m/s）。2.1.1熔炼工部排风量计算 本工段的主要任务是提供浇铸用的铁水，熔炼过程中产生大量的烟尘和热，工频感应电炉主要产生的危害物油蒸汽，金属氧化物，粉尘及蒸汽。所以给其炉口设置接受式排风罩，选用圆形排风罩。 在炉上方0.5米处安装接受罩， 因安装高度，该接受罩属低悬罩。确定热源的对流换热量 热源顶部的热射流起始流量 确定罩口直径 D=d+0.5H=0.4+0.50.5=0.65m取v=0.75m/s排风罩排风量 此处共有3台工频感应电炉，则总通风量为19332（m3/h）2.1.2清理工段排风量计算 查得Q3210A橡胶履带抛丸清理机的除尘风量为3500，清理工段共有3台Q3210A橡胶履带抛丸清理机，则总排风量为10500。2.1.3砂处理工段排量计算 Q326金属履带抛丸清理机的除尘风量为2200。PEF-250400型号的颚式破碎机，根据工艺资料，破碎机的加料方式为滑槽给料。此时加料口的粉尘较大，设置局部密封排风罩。颚式破碎机下部排料至受料设备的卸料点也会产生粉尘，而排料至输送带的物料落差10%此时，认为节点二未处于平衡状态，继续同此方法校核管段。对于阻力不平衡的管段还可以利用平衡阀调节。（6） 计算系统总阻力 =2038.45（Pa）（7） 选择风机 式中 由式，风机的风压：=1.22038.45=2446.14（Pa） 风机的风量：=1.1524820=28543（m3/h）选用风机4-72No.8C。其他系统的水力计算，风机选型同