Расчет тепловыделений в помещении от различных источников.

В производственных условиях самочувствие работника, а, следовательно и производительность его труда, в значительной степени зависят от степени воздействия на него вредных выделений (в технической литературе часто называемые «вредности»). Каждый вид вредности имеет свой источник и негативно воздействует на конкретный орган или систему тканей человеческого организма.

К основным группам вредностей, как правило, относят

-конвективное и лучистое тепло;

- влага (водяные пары);

- газы и пары вредных химических соединений;

-пыль.

Конвективное тепло передается воздуху помещения людьми и животными, нагретыми поверхностями технологического оборудования, расплавленным металлом и т. п., вызывая повышение температуры в рабочей зоне помещения против норм, что приводит к возрастанию нагрузки на сердечно-сосудистую систему.

Лучистое тепло поступает от расплавленного металла, нагретых стенок печей, горячих ванн, нагретых отливок и т.п. Интенсивность теплового излучения в некоторых случаях может достигать 2800 Вт/м2 и более. Вызывает нагрев не только кожи, но и внутренних тканей тела человека, способствует обезвоживанию организма, следствием которого является тепловой удар. Конвективные и лучистые тепловыделения в умеренных количествах не являются вредными выделениями. Они становятся таковыми, когда становятся теплоизбытками и ухудшают теплоотдачу человеческого организма. Теплоизбытки (теплонедостатки) определяются на основе теплового баланса помещения.

Влага (водяные пары) поступает в воздух помещений от человека и животных, от технологических процессов, связанных с применением воды или водяного пара. Работа в условиях повышенной влажности может явиться причиной заболевания ревматизмом. Аналогично поступлениям теплоты влаговыделения также не являются вредностями. Ими становятся влагоизбытки, повышающие влажность воздуха выше предела, установленными нормами. Влагоизбытки определяются по балансу как разность влаговыделений и потерь влаги.

Газы и пары вредных химических соединений поступают в производственное помещение от технологического оборудования, людей, внутрипроизводственных транспортных средств и коммуникаций. Различные газы, пары и аэрозоли вредных химических веществ могут оказывать вредное воздействие на различные ткани организма человека, вызывать отравление, болезненные изменения нервной и сердечно – сосудистой систем, способствовать образованию злокачественных образований, мутагенные воздействия и пр.

Пыль выделяется в воздух производственных помещений и атмосферу в результате технологических процессов, связанных с дроблением, шлифовкой, механической очисткой поверхностей от окалины и т.д. Значительное выделение пыли происходит в цехах предприятий текстильной, горнорудной, металлообрабатывающей, деревообрабатывающей, зерноперерабатывающей и других отраслей промышленности.

По действию на организм человека различают: ядовитую пыль (свинцовая, ртутная и пр.) и неядовитую (песчаная, асбестовая и пр.). Ядовитая пыль вызывает отравления, неядовитая пыль при длительном вдыхании может вызывать у человека различные легочные заболевания под общим названием пневмокониозы (силикоз, асбестоз и др.).

Пыли, образующиеся при размельчении горючих материалов, взрывоопасны вследствие очень развитой суммарной поверхности пылевых частиц по сравнению с поверхностью вещества, из которого они получены. К таким пылям относятся мучная, угольная, табачная, сахарная и др.

Термин «тепловой режим помещения» объединяет ряд физических процессов, происходящих в помещении или здании и определяющих тепловую обстановку в нем. На тепловую обстановку
влияют следующие факторы: температура, подвижность и влажность воздуха, наличие конвективных и излучающих источников и
стоков тепла, их размеры и температуры поверхностей и пр. При расчете вентиляционных воздухообменов, при выборе
принципиальных схем вентиляции и при определении способов
подачи — удаления воздуха из помещения учитывается большинство из элементов теплового режима помещения.

Работу по нормализации параметров микроклимата целесообразно начинать с анализа теплового баланса помещения, основанного на определении всех статей поступления и расхода теплоты.

При составлении уравнения теплового баланса помещения учитывают внутренние и наружные тепловые нагрузки. Внутренние тепловые нагрузки определяются теплотой, выделяемой производственным оборудованием, нагретыми материалами и открытыми водными поверхностями, продуктами сгорания, системами искусственного освещения, людьми. Наружные тепловые нагрузки состоят из поступлений теплоты от солнечной радиации через ограждения и световые проемы, поступлений или потерь теплоты через внешние и внутренние ограждения помещения, потерь теплоты на нагрев попадающего в помещение наружного воздуха в холодный период года или поступлений теплоты в помещение с наружным воздухом в теплый период.

К основным механизмам распространения теплоты в помещении, как было упомянуто выше, относятся конвекция и излучение. Поступления теплоты при этом приводят к повышению температуры в помещении, и поэтому их называют поступлениями явной теплоты. Если поступления

теплоты в помещение происходят в результате процессов испарения, то это не приводит к изменению температуры воздуха, а лишь увеличивает его энтальпию, поэтому такие поступления называют поступлениями скрытой теплоты. Суммарные теплопоступления Q_пост – это сумма всех поступлений теплоты в помещение. Аналогично определяются и суммарные теплопотери в помещении Q_пот.

Избыточной теплотой (или теплоизбытками) ΔQ ˃0 называется разность суммарных теплопоступлений и теплопотерь в помещении. В этом случае необходимо организовать в помещении воздухообмен, используя систему вентиляции, для снижения уровня теплоизбытков и приведения тепло-влажностных показателей воздуха до нормируемых значений.

Если в помещении теплопоступления меньше теплопотерь, т.е. ΔQ <0, то разность этих величин определяют как теплонедостатки, и это приводит к необходимости использования в данном помещении системы отопления.

В соответствии с видом теплопоступлений различают избытки явной ΔQ_я и полной (явной и скрытой) ΔQ_п теплоты. От теплоизбытков зависят и расчетные параметры микроклимата в помещении.

В большинстве случаев при расчетах теплового баланса исходят из того, что в помещении соблюдается условие теплового равновесия. На основании этого полагают, что разность поступлений и потерь теплоты в помещении, определяющая теплоизбытки не изменяются во времени. При этом уравнение теплового баланса записывают в виде

.. ()

Теплопоступления от людей в окружающую среду бывают в виде явной и скрытой теплоты. Явное тепло передается в окружающее воздушное пространство в результате конвективного и лучистого теплообмена. Скрытое тепло - представляет собой теплосодержание водяных паров, испаряющихся с поверхности тела и легких человека.

Количество явного тепла, Вт, выделяемого человеком может быть рассчитано по формуле:

 

, ()

где – коэффициент, учитывающий интенсивность выполняемой работы и равный:

· 1,0 для легкой работы,

· 1,07- для работы средней тяжести,

· 1,15 -для тяжелой работы;

– коэффициент, учитывающий теплозащитные свойства одежды, равный:

· 1,0для легкой одежды,

· 0,65 для обычной,

· 0,4 для утепленной одежды;

– скорость перемещения воздуха в производственном помещении, м/с;

– температура воздуха в помещении, .

Часто в расчетах явных и скрытых теплопоступлений от мужчин в зависимости от степени тяжести работ используют данные, приведенные в таблице [табл…. Метод.указания по нормативн. базе]..

В этой же таблице приведены данные влаговыделений мужчин в зависимости от тяжести выполняемой работы. Принято считать, что женщины выделяют 85%, а дети– 75% от приведеннях величин.

 

Теплопоступления от искусственного освещения. В расчетах теплопоступлений от осветительных приборов прийнято считать, что вся электрическая энергия, затрачиваемая на освещения, полностью переходит в теплоту. Величины освещенности на уровне рабочих мест и электрической мощности освещения опреде-ляется видом работ, выполняемых в помещении. Если электрическая мощность освещения , кВт, известна, то теплопоступления в помещение можно определить как:

 

, Вт. ()

 

Тепловыделения от электродвигателей, не имеющих принудительного охлаждения с отводом теплоты за пределы помещения.

Электродвигатели могут находиться в одном или в разных помещениях с приводимым ими в действие оборудованием, а потребляемая ими энергия может полностью переходить в теплоту, нагревающую воздух помещения, или частично расходоваться на нагревание обрабатываемого продукта, перекачиваемой жидкости или воздуха, удаляемого из укрытия машины.

 

кВт, ()

где – установочная или номинальная мощность электродвигателя, кВт; - коэффициент загрузки электродвигателя, равный отношению средней мощности, передаваемой оборудованию в течение расчетного часа; – коэффициента одновременности работы электродвигателей; = – коэффициент спроса на электроэнергию, принимаемы по электротехнической части проекта; η – КПД электродвигателя при полной загрузке, определяемый по каталогу; – КПД электродвигателя при данной загрузке; – поправочный коэффициент, учитывающий загрузку двигателей: при значение ,: при значение можно определить из зависимостей.

……………………0,7 0,6 0,5 0,4 0,3

……………………0,99 0,98 0,97 0,95 0,91

 

Тепловыделения от мотор – генераторов. Теплопоступления в помещение определяется суммой потерь энергии в электродвигателях и генераторах, кВт:

 

()

где – КПД генератора при данной загрузке.

 

Тепловыделения от оборудования, приводимого в действие электродвигателями, кВт,

 

()

 

где – коэффициент перехода теплоты в помещение, учитывающий, что часть теплоты может быть унесена из помещения с эмульсией, водой или воздухом; определяется для конкретного производства по нормативным ведомственным материалам. (для насосов и вентиляторов ; для ткацких и металлорежущих станков ).

 

Передача теплоты через стенки укрытий зонтов и воздуховодов, кДж/ч,

 

, ()

где – коэффициент теплопередачи конструкции, кДж/(ч·м²·°С); – площадь нагретой поверхности(площадь поверхности зонта), м²; и температура среды внутри укрытий и воздуха в помещении, °С.

Теплоотдача от нагретых поверхностей, если известна их температура, кДж/ч,

 

, ()

 

где – температура нагретой поверхности, °С; – коэффициент теплоотдачи от поверхности к воздуху помещения, кДж/(ч·м²·°С).

Для поверхности стенки укрытия, зонта и воздуховода

 

, ()

где – скорость движения воздуха у наружной поверхности, м/с.