有害物散发量的计算课件

有害物散发量的计算有害物散发量的计算（一）粉尘、有害气体和蒸汽散发量的计算（二）生产设备散热量的计算（三）散湿量的计算有害物粉尘有害气体和蒸汽余热、余湿全面通风量的大小和单位时间内车间散发有害物的多少成正比的，要确定车间全面通风量，就必须先确定车间有害物的散发量。有害物散发量的计算有害物散发量的计算有害物粉尘全面通风有害物散发量的计算（一）粉尘、有害气体和蒸汽散发量的计算物质燃烧时散发的气体量可以根据化学反应方程式来计算求得。各种工业燃烧炉不严密处漏出的气体量一般按照燃烧过程中产生的烟气量的3%~8%计算。但是，由于产生过程的多样性，粉尘、有害气体和蒸汽的扩散机理很复杂，难以用理论公式计算，所以在实际工程中只能通过现场测定、参考经验数据来确定（具体方法详见有关设计手册和资料）。《简明通风设计手册》《实用供暖通风设计手册》有害物散发量的计算（一）粉尘、有害气体和蒸汽散发量的计算有害物散发量的计算（二）生产设备散热量的计算实际工程设计过程中，完全按照理论计算方法来确定生产车间内设备散热量是很困难的，一般都是估算或在车间内进行实地测试。主要有以下产生热量的情况。

1．工业锅炉散热量Q在锅炉运行时，由于锅炉及其附属设备、管道表面温度高于环境温度，部分热量向外界散热，形成炉体散热损失，其大小取决于锅炉表面温度、表面积以及环境空气温度。（1）估算法锅炉容量（t/h）≤2461015203565无尾部受热面（η%）3.02.11.5有尾部受热面（η%）3.52.92.41.71.51.31.00.8表2-1-1工业锅炉散热量估算表Q=q×m×ηq——锅炉燃料的消耗量kg/s，m——燃料的低发热值KJ/kg单位要换算统一！η——工业锅炉散热量占燃料发热量的百分比，见表2-1-1有害物散发量的计算（二）生产设备散热量的计算锅炉容量（t/有害物散发量的计算（2）计算法1）炉壁散热量炉壁散热包括对流散热和辐射散热两部分，可按传热学的基本公式计算。每平方米炉壁的对流散热量（单位：W/m2）为

（2-1-1）

（2-1-2）每平方米炉壁的辐射散热量为

炉壁的总散热量Q（W）为：——炉壁的外表面积，m2。（2-1-3）有害物散发量的计算（2）计算法1）炉壁散热量有害物散发量的计算

（2-1-1）

（2-1-2）式中

——对流放热系数，W/(m2·℃)。对垂直的平壁面，对水平的壁面——炉壁的外表面温度，℃；——炉壁的外表面的绝对温度，K；——室内空气温度，℃；——加热炉周围物体表面的绝对温度，K；可近似认为=——辐射系数，对于一般的工业炉，=5.34W/(m2·K4)。有害物散发量的计算有害物散发量的计算

为了简化计算，根据公式（2-1-1）和（2-1-2）作出了线算图（见图2-1-1）。已知炉壁外表面温度，可利用图2-1-1求得每平方米炉壁的总散热量。该图是在车间空气温度=30℃的情况下作出的。图2-1-1壁炉散热量线算图炉壁的总散热量Q（W）为：——炉壁的外表面积，m2。（2-1-3）qtbqqdqf有害物散发量的计算有害物散发量的计算

2）炉口的散热量当炉门打开时，散入室内的辐射热量为：

（2-1-4）

——辐射系数，可以近似认为等于绝对黑体的辐射系数，即——炉膛内烟气的绝对温度，K；——炉口的面积，m2。的数值较因此公式（2-1-4）可改写为

（2-1-5）

式中C=5.75W/(m2·K4);小的多，可忽略不计，

由于有害物散发量的计算有害物散发量的计算根据公式（2-1-5）作出了图2-1-2。已知炉内温度，可用该图查出单位面积炉口的辐射散热量。在一般情况下，由于炉口尺寸小、炉壁厚，部分辐射会被炉壁吸收。因此炉口的实际辐射散热量为：

（2-1-6）图2-1-2炉口散热量线算图

（2-1-5）式中

——炉口的折减系数。有害物散发量的计算根据公式（2-1-5）作出了图2-1-2。有害物散发量的计算炉口的折减系数k值的大小和炉口尺寸（边长或直径）与炉口的炉壁厚度δ之比有关。k值愈小，说明炉口壁面所吸收的辐射热愈大。折减系数k可按图2-1-3确定，该图的横座标为炉口尺寸（边长或直径）与炉壁厚度之比，对于矩形炉口，应首先按炉口的长和宽（A和B)分别求出折减系数

及

，再取其平均值，即图2-1-3折减系数k值计算图有害物散发量的计算炉口的折减系数k值的大小和炉口尺寸（边长或有害物散发量的计算如果炉门不经常开启，在一小时内，炉口的平均辐射散热量

式中——在一小时内炉口的开启时间，min

（2-1-8）

（2-1-7）加热炉总散热量为：

有害物散发量的计算如果炉门不经常开启，在一小时内，炉口的平均有害物散发量的计算2．电动设备的散热量电动设备是指电动机及其所带动的工艺设备。电动机在带动工艺设备运转时向车间内散发的热量主要由两部分组成，即：电动机本身由于温度升高而散入车间内的热量以及电动机所带动的设备散出的热量。当工艺设备及其电动机都放在室内时：

当工艺设备在室内，而电动机不在室内时：当工艺设备不在室内，而只有电动机放在室内时：（2-1-10）（2-1-11）（2-1-9）有害物散发量的计算2．电动设备的散热量当工艺设备及其电动机都有害物散发量的计算式中

——电动设备的安装功率，kW；——电动机效率，可由产品样本查得，或见表2-1-2；——利用系数（安装系数），系电动机最大实耗功率与安装功率之比，一般可取0.7~0.9，可用以反映安装功率的利用程度；

——同时使用系数，即房间内电动机同时使用的安装功率与总安装功率之比，根据工艺过程的设备使用情况而定，一般为0.5~0.8；

——负荷系数，每小时的平均实耗功率与设计最大实耗功率之比，它反映了平均负荷达到最大负荷的程度，一般可取0.5左右，精密机床取0.15~0.4。电动机功率（kW）0.25~1.11.5~2.23~45.5~7.510~1317~22电动机效率（%）768083858788表2-1-2电动机效率有害物散发量的计算式中——电动设备的安装功率，kW；——有害物散发量的计算3．电热设备的散热量对于设保温密闭罩的电热设备，按下式计算：

（2-1-12）——排风带走热量的系数，一般取0.5。其它符合意义同前。4．电子设备的散热量计算公式同式（2-1-11），其中系数值根据使用情况而定，对于已给出实测的实耗功率值的电子计算机可取1.0。一般仪表取0.5~0.9。式中有害物散发量的计算3．电热设备的散热量有害物散发量的计算5．金属材料的散热量已被加热的材料或成品，放在车间内冷却或由其他车间送来继续加工时（如铸造、锻造车间的铸件或锻件），此热金属材料的散热量需单独计算。（1）连续成批生产时固态金属材料的冷却散热量kJ/h

（2-1-13）——固态金属材料由温度冷却到时所散出的热量，kJ/h或kW；——每小时冷却的金属材料质量，kg/h；——金属开始冷却时的温度，℃；——金属冷却终了时的温度，℃，小件可等于室温；——固态金属的比热，kJ/(kg•℃)。=式中有害物散发量的计算5．金属材料的散热量kJ/h有害物散发量的计算（2）液态金属冷却时散热量在炼钢车间或铸造车间，金属材料最初处于液态，首先由液态冷却到熔点，放出熔解热，金属材料由液态变成固态。然后再从熔点开始在固态下放热，冷却到室温，在这个过程中其总散热量为：

（2-1-14）式中——金属材料的质量，kg；——液态金属的比热，kJ/(kg•℃)；——液态金属冷却时的初温，℃；——金属的熔点温度，℃；——金属的熔解热，kJ/kg；——金属冷却终温（即室温），℃。、、、及见表2-1-3。上述公式中的有害物散发量的计算（2）液态金属冷却时散热量有害物散发量的计算名称（℃）（℃）i（kJ/kg）（kJ/kg•℃）（kJ/kg•℃）钢生铁铜锌铅锡铝150012501083418329238657157014001150～1250440～460——750274.9196.9209.598.923.059.5333.50.8130.9010.5110.5200.1300.2180.9680.6290.6910.4780.4190.1550.2840.976表2-1-3常用金属物理性能计算金属冷却散热量时应当注意，有些大的物体冷却过程并不是在一小时内结束的，例如大铸件的冷却要延续几十小时，而且散热量在时间上的分配也是不均匀的。由于物体的温度逐渐下降，因此前期的散热量要较后期大的多。每小时的散热比例与材料的性质、形状、质量以及周围的气象条件有关。例如，质量G=100～200kg的铸铁件，第一小时的散热量约为82%，第二小时约为12%，第三小时约为6%。物体进入车间的数量是否均匀，也应认真调查分析。要正确计算铸造车间的浇注金属散热量，必须首先了解整个车间的生产过程，了解每小时铸件的冷却过程，累计计算最大或最小散热量。把最大的散热量作为夏季的计算散热量，把最小的散热量作为冬季的计算散热量。有害物散发量的计算名称（℃）（℃）i（kJ/kg）（有害物散发量的计算6．蒸汽锻锤的散热量蒸汽锻锤打压金属时，蒸汽的热能有一部分先转变为机械能，锻打后又转化为热能散入车间。可以近似地认为蒸汽锤的散热量等于进入锻锤蒸汽的焓与锻锤排出蒸汽的焓之差，因此蒸汽锻锤的散热量为：

（2-1-15）

——锻锤的蒸汽消耗量，kg/s;——进入锻锤时蒸汽的焓，kJ/kg;——排出蒸汽的焓，kJ/kg，可以近似认为锻锤排出蒸汽的工作压力为49kPa。式中有害物散发量的计算6．蒸汽锻锤的散热量有害物散发量的计算7．燃料燃烧的散热量在某些生产过程中，如气焊、玻璃吹制等，燃料燃烧所产生的热量，直接散入车间，这些热量也是车间得热量的一部分。燃料燃烧所产生的热量可按下式计算：

（2-1-16）——燃料的消耗量，m3/s;——燃料的理论发热量，kJ/m3,常用气体燃料的A值见表2-1-4；——燃料的燃烧效率，气体燃料=1.0。式中种类燃料名称理论发热量（kJ/m3）气体燃料甲烷乙炔煤气天然气399185882211313~1215129330~67040表2-1-4燃料的理论发热量有害物散发量的计算7．燃料燃烧的散热量（2-1-有害物散发量的计算在进行车间热平衡计算，确定车间的得热量时，应与工艺密切配合，首先要了解生产过程、收集与工艺相关的资料，在此基础上，才能使设计计算更加准确：（1）冬季散热量1）按最小负荷班的工艺设备散热量计入得热；2）不经常散发的散热量可不计算；3）经常而不稳定的散热量，应采用小时平均值。（2）夏季散热量1）按最大负荷班的工艺设备散热量计入得热；2）经常而不稳定的散热量，应按照最大值考虑得热；3）白班不经常的散热量较大时，应予以考虑。前面计算了生产车间内在生产过程中的几种热量值，在实际工程设计过程中，完全按照理论计算方法来确定设备散热量是非常困难的。一般都是估算或在车间内进行实地测试，才能保证准确的确定设备的散热量。有害物散发量的计算在进行车间热平衡计算，确定车间的有害物散发量的计算（三）散湿量的计算生产车间内的散湿主要由以下几方面组成：1．敞开水槽表面的散湿量

（2-1-17）

——散湿量，kg/h；——蒸发表面积，m2；——水面蒸发系数，kg/(m2·h·Pa)；

=——水蒸气扩散系数，kg/(m2·h·Pa)。——蒸发水面空气流速（m/s）；——在蒸发水面温度下的饱和空气水蒸汽分压力，Pa；

——室内空气中的水蒸汽分压力，Pa；——标准大气压，Pa；——当地大气压，Pa。在周围空气温度15~30℃时不同水温下的扩散系数，查表2-1-5；式中有害物散发量的计算（三）散湿量的计算在周围空气温度15~30有害物散发量的计算水温（℃）30以下4050607080901000.000170.000210.000250.000280.00030.000350.000380.00045表2-1-5水蒸气扩散系数有害物散发量的计算水温（℃）30以下405060708090有害物散发量的计算2．地面上长期积水的散湿量

对于长期积存在地面上的水分，蒸发所需热量是取自空气的绝热过程（即室内空气全热量没有得失），最终的稳定水温等于室内空气的湿球温度，故其蒸发量为：W=（2-1-18）式中

——空气对水表面的换热系数，W/(m2·℃)，一般可取——室内空气的干球温度，℃；——室内空气的湿球温度，℃；——蒸发水表面面积，m2；——水的汽化潜热，kJ/kg，在0℃时，

=2501kJ/kg；在20℃时，=2453kJ/kg。4.07～4.42W/(m2·℃)；有害物散发量的计算2．地面上长期积水的散湿量4.07～4.4有害物散发量的计算3．材料或成品、化学反映过程中、设备与管道等散发的水蒸气量：确定时参照相关工艺资料或工艺手册，具体酌情确定。4．人体的散湿量

（2-1-19）式中

——人体散湿量，g/h；——室内人数，人；——群集系数，见表2-1-6；G——每个成年男子的散湿量，g/h·人，见附录2.1。

表2-1-6某些工作场所的群集系数工作场所群集系数工作场所群集系数影剧院0.89图书阅览室0.96百货商店0.89工厂轻劳动0.90旅馆0.93银行1.00体育馆0.92工厂重劳动1.00有害物散发量的计算3．材料或成品、化学反映过程中、设备与管道有害物散发量的计算有害物散发量的计算（一）粉尘、有害气体和蒸汽散发量的计算（二）生产设备散热量的计算（三）散湿量的计算有害物粉尘有害气体和蒸汽余热、余湿全面通风量的大小和单位时间内车间散发有害物的多少成正比的，要确定车间全面通风量，就必须先确定车间有害物的散发量。有害物散发量的计算有害物散发量的计算有害物粉尘全面通风有害物散发量的计算（一）粉尘、有害气体和蒸汽散发量的计算物质燃烧时散发的气体量可以根据化学反应方程式来计算求得。各种工业燃烧炉不严密处漏出的气体量一般按照燃烧过程中产生的烟气量的3%~8%计算。但是，由于产生过程的多样性，粉尘、有害气体和蒸汽的扩散机理很复杂，难以用理论公式计算，所以在实际工程中只能通过现场测定、参考经验数据来确定（具体方法详见有关设计手册和资料）。《简明通风设计手册》《实用供暖通风设计手册》有害物散发量的计算（一）粉尘、有害气体和蒸汽散发量的计算有害物散发量的计算（二）生产设备散热量的计算实际工程设计过程中，完全按照理论计算方法来确定生产车间内设备散热量是很困难的，一般都是估算或在车间内进行实地测试。主要有以下产生热量的情况。

1．工业锅炉散热量Q在锅炉运行时，由于锅炉及其附属设备、管道表面温度高于环境温度，部分热量向外界散热，形成炉体散热损失，其大小取决于锅炉表面温度、表面积以及环境空气温度。（1）估算法锅炉容量（t/h）≤2461015203565无尾部受热面（η%）3.02.11.5有尾部受热面（η%）3.52.92.41.71.51.31.00.8表2-1-1工业锅炉散热量估算表Q=q×m×ηq——锅炉燃料的消耗量kg/s，m——燃料的低发热值KJ/kg单位要换算统一！η——工业锅炉散热量占燃料发热量的百分比，见表2-1-1有害物散发量的计算（二）生产设备散热量的计算锅炉容量（t/有害物散发量的计算（2）计算法1）炉壁散热量炉壁散热包括对流散热和辐射散热两部分，可按传热学的基本公式计算。每平方米炉壁的对流散热量（单位：W/m2）为

（2-1-1）

（2-1-2）每平方米炉壁的辐射散热量为

炉壁的总散热量Q（W）为：——炉壁的外表面积，m2。（2-1-3）有害物散发量的计算（2）计算法1）炉壁散热量有害物散发量的计算

（2-1-1）

（2-1-2）式中

——对流放热系数，W/(m2·℃)。对垂直的平壁面，对水平的壁面——炉壁的外表面温度，℃；——炉壁的外表面的绝对温度，K；——室内空气温度，℃；——加热炉周围物体表面的绝对温度，K；可近似认为=——辐射系数，对于一般的工业炉，=5.34W/(m2·K4)。有害物散发量的计算有害物散发量的计算

为了简化计算，根据公式（2-1-1）和（2-1-2）作出了线算图（见图2-1-1）。已知炉壁外表面温度，可利用图2-1-1求得每平方米炉壁的总散热量。该图是在车间空气温度=30℃的情况下作出的。图2-1-1壁炉散热量线算图炉壁的总散热量Q（W）为：——炉壁的外表面积，m2。（2-1-3）qtbqqdqf有害物散发量的计算有害物散发量的计算

2）炉口的散热量当炉门打开时，散入室内的辐射热量为：

（2-1-4）

——辐射系数，可以近似认为等于绝对黑体的辐射系数，即——炉膛内烟气的绝对温度，K；——炉口的面积，m2。的数值较因此公式（2-1-4）可改写为

（2-1-5）

式中C=5.75W/(m2·K4);小的多，可忽略不计，

由于有害物散发量的计算有害物散发量的计算根据公式（2-1-5）作出了图2-1-2。已知炉内温度，可用该图查出单位面积炉口的辐射散热量。在一般情况下，由于炉口尺寸小、炉壁厚，部分辐射会被炉壁吸收。因此炉口的实际辐射散热量为：

（2-1-6）图2-1-2炉口散热量线算图

（2-1-5）式中

——炉口的折减系数。有害物散发量的计算根据公式（2-1-5）作出了图2-1-2。有害物散发量的计算炉口的折减系数k值的大小和炉口尺寸（边长或直径）与炉口的炉壁厚度δ之比有关。k值愈小，说明炉口壁面所吸收的辐射热愈大。折减系数k可按图2-1-3确定，该图的横座标为炉口尺寸（边长或直径）与炉壁厚度之比，对于矩形炉口，应首先按炉口的长和宽（A和B)分别求出折减系数

及

，再取其平均值，即图2-1-3折减系数k值计算图有害物散发量的计算炉口的折减系数k值的大小和炉口尺寸（边长或有害物散发量的计算如果炉门不经常开启，在一小时内，炉口的平均辐射散热量

式中——在一小时内炉口的开启时间，min

（2-1-8）

（2-1-7）加热炉总散热量为：

有害物散发量的计算如果炉门不经常开启，在一小时内，炉口的平均有害物散发量的计算2．电动设备的散热量电动设备是指电动机及其所带动的工艺设备。电动机在带动工艺设备运转时向车间内散发的热量主要由两部分组成，即：电动机本身由于温度升高而散入车间内的热量以及电动机所带动的设备散出的热量。当工艺设备及其电动机都放在室内时：

当工艺设备在室内，而电动机不在室内时：当工艺设备不在室内，而只有电动机放在室内时：（2-1-10）（2-1-11）（2-1-9）有害物散发量的计算2．电动设备的散热量当工艺设备及其电动机都有害物散发量的计算式中

——电动设备的安装功率，kW；——电动机效率，可由产品样本查得，或见表2-1-2；——利用系数（安装系数），系电动机最大实耗功率与安装功率之比，一般可取0.7~0.9，可用以反映安装功率的利用程度；

——同时使用系数，即房间内电动机同时使用的安装功率与总安装功率之比，根据工艺过程的设备使用情况而定，一般为0.5~0.8；

——负荷系数，每小时的平均实耗功率与设计最大实耗功率之比，它反映了平均负荷达到最大负荷的程度，一般可取0.5左右，精密机床取0.15~0.4。电动机功率（kW）0.25~1.11.5~2.23~45.5~7.510~1317~22电动机效率（%）768083858788表2-1-2电动机效率有害物散发量的计算式中——电动设备的安装功率，kW；——有害物散发量的计算3．电热设备的散热量对于设保温密闭罩的电热设备，按下式计算：

（2-1-12）——排风带走热量的系数，一般取0.5。其它符合意义同前。4．电子设备的散热量计算公式同式（2-1-11），其中系数值根据使用情况而定，对于已给出实测的实耗功率值的电子计算机可取1.0。一般仪表取0.5~0.9。式中有害物散发量的计算3．电热设备的散热量有害物散发量的计算5．金属材料的散热量已被加热的材料或成品，放在车间内冷却或由其他车间送来继续加工时（如铸造、锻造车间的铸件或锻件），此热金属材料的散热量需单独计算。（1）连续成批生产时固态金属材料的冷却散热量kJ/h

（2-1-13）——固态金属材料由温度冷却到时所散出的热量，kJ/h或kW；——每小时冷却的金属材料质量，kg/h；——金属开始冷却时的温度，℃；——金属冷却终了时的温度，℃，小件可等于室温；——固态金属的比热，kJ/(kg•℃)。=式中有害物散发量的计算5．金属材料的散热量kJ/h有害物散发量的计算（2）液态金属冷却时散热量在炼钢车间或铸造车间，金属材料最初处于液态，首先由液态冷却到熔点，放出熔解热，金属材料由液态变成固态。然后再从熔点开始在固态下放热，冷却到室温，在这个过程中其总散热量为：

（2-1-14）式中——金属材料的质量，kg；——液态金属的比热，kJ/(kg•℃)；——液态金属冷却时的初温，℃；——金属的熔点温度，℃；——金属的熔解热，kJ/kg；——金属冷却终温（即室温），℃。、、、及见表2-1-3。上述公式中的有害物散发量的计算（2）液态金属冷却时散热量有害物散发量的计算名称（℃）（℃）i（kJ/kg）（kJ/kg•℃）（kJ/kg•℃）钢生铁铜锌铅锡铝150012501083418329238657157014001150～1250440～460——750274.9196.9209.598.923.059.5333.50.8130.9010.5110.5200.1300.2180.9680.6290.6910.4780.4190.1550.2840.976表2-1-3常用金属物理性能计算金属冷却散热量时应当注意，有些大的物体冷却过程并不是在一小时内结束的，例如大铸件的冷却要延续几十小时，而且散热量在时间上的分配也是不均匀的。由于物体的温度逐渐下降，因此前期的散热量要较后期大的多。每小时的散热比例与材料的性质、形状、质量以及周围的气象条件有关。例如，质量G=100～200kg的铸铁件，第一小时的散热量约为82%，第二小时约为12%，第三小时约为6%。物体进入车间的数量是否均匀，也应认真调查分析。要正确计算铸造车间的浇注金属散热量，必须首先了解整个车间的生产过程，了解每小时铸件的冷却过程，累计计算最大或最小散热量。把最大的散热量作为夏季的计算散热量，把最小的散热量作为冬季的计算散热量。有害物散发量的计算名称（℃）（℃）i（kJ/kg）（有害物散发量的计算6．蒸汽锻锤的散热量蒸汽锻锤打压金属时，蒸汽的热能有一部分先转变为机械能，锻打后又转化为热能散入车间。可以近似地认为蒸汽锤的散热量等于进入锻锤蒸汽的焓与锻锤排出蒸汽的焓之差，因此蒸汽锻锤的散热量为：

（2-1-15）

——锻锤的蒸汽消耗量，kg/s;——进入锻锤时蒸汽的焓，kJ/kg;——排出蒸汽的焓，kJ/kg，可以近似认为锻锤排出蒸汽的工作压力为49kPa。式中有害物散发量的计算6．蒸汽锻锤的散热量有害物散发量的计算7．燃料燃烧的散热量在某些生产过程中，如气焊、玻璃吹制等，燃料燃烧所产生的热量，直接散入车间，这些热量也是车间得热量的一部分。燃料燃烧所产生的热量可按下式计算：

（2-1-16）——燃料的消耗量，m3/s;——燃料的理论发热量，kJ/m3,常用气体燃料的A值见表2-1-4；——燃料的燃烧效率，气体燃料=1.0。式中种类燃料名称理论发热量（kJ/m3）气体燃料甲烷乙炔煤气天然气399185882211313~1215129330~67040表2-1-4燃料的理论发热量有害物散发量的计算7．燃料燃烧的散热量（2-1-有害物散发量的计算在进行车间热平衡计算，确定车间的得热量时，应与工艺密切配合，首先要了解生产过程、收集与工艺相关的资料，在此基础上，才能使设计计算更加准确：（1）冬季散热量1）按最小负荷班的工艺设备散热量计入得热；2）不经常散发的散热量可不计算；3）经常而不稳定的散热量，应采用小时平均值。（2）夏季散热量1）按最大负荷班的工艺设备散热量计入得热；2）经常而不稳定的散热量，应按照最大值考虑得热；3）白