Расчет воздухообмена по теплоизбыткам: Расчет воздухообмена по избыткам теплоты

alexxlab
28.05.2023
Комментарии: 0

Содержание

11.2.2 Воздухообмен по избыткам тепла и влаги

В помещениях с тепло- и влаговыделениями воздухообмен определяется по I-d- диаграмме с одновременным учетом изменения теплосодержанияI,кДж/кг, и влагосодержанияd, г/кг.

Основной характеристикой изменения параметров воздуха в помещении является величина тепловлажностного отношения (угловой коэффициент луча процесса в помещении) , кДж/кг:

(11.6)

Эта характеристика определяется для каждого из трех расчетных периодов года.

Требуемый воздухообмен в помещении G_П, кг/ч, рассчитывается по формулам:

, (11.7)

, (11.8)

где ,М_ВЛ– избытки полного тепла и влаговыделения в помещении, кДж/ч и кг/ч;

I_У , I_П

– энтальпия уходящего и приточного воздуха, кДж/кг;

d_У, d_П– влагосодержание уходящего и приточного воздуха, г/кг.

Обе формулы дают одинаковый результат, который легко проверить, определив воздухообмен по «избыткам явного тепла» – (кДж/ч):

(11.9)

11.2.3 Расчет воздухообмена по газовым вредностям

Количество воздуха, необходимого для разбавления углекислоты до предельно допустимой величины, рассчитывается по формуле:

, (11.10)

где ,– концентрация углекислого газа в наружном и внутреннем воздухе, л/м³.

11.2.4 Требуемые воздухообмены в помещении с местной вытяжной вентиляцией

К помещениям, в которых воздух удаляют на двух разных уровнях, а следовательно, с разными параметрами, относятся лаборатории научных и учебных зданий, различного рода мастерские при театрах, конструкторских бюро, научных и учебных заведениях (т. е. помещения с местными отсосами от вытяжных шкафов или станков). Вид оборудования определяет расход местной вытяжной вентиляции.

Воздухообмен общеобменной вентиляции определяют с учетом суммы расходов всех местных отсосов – G_У2, кг/ч. Например, требуемый расход вытяжки из верхней зоны помещения по избыткам полного теплаG_У1, кг/ч, определяется по формуле:

(11.11)

Здесь индексы У1иУ2 обозначают расходы и параметры общеобменной и местной вытяжки, аП– притока. Аналогичный вид имеют формулы для требуемых воздухообменов по влаге и избыткам явного тепла.

11.2.5 Расчет воздухообмена по кратности

Для всех вентилируемых помещений жилых и общественных зданий воздухообмен определяется по кратности или нормированной величине, которые установлены соответствующими главами СНиП «Отопление, вентиляция, кондиционирование»:

L = k V_ПОМ,(11.12)

где L– количество удаляемого или приточного воздуха в помещении, м³/ч;

k– кратность воздухообмена, 1/ч;

V_ПОМ– объем помещения по внутреннему обмеру, м³.

Нормируемой величиной может быть площадь помещения, количество приборов и т. п.

Темы для самостоятельной проработки:

– методы замера концентрации вредных выбросов.

Вопросы и задания для самоконтроля по теме 11

№ вопроса	Вопрос	№ ответа		Вариант ответа
1	Расчет воздухообмена по избыткам тепла и влаги при общеобменной вентиляции и при кондиционировании воздуха определяется по формуле:		1
			2
			3
			4
			5
			6	L = k V_ПОМ
2	Расчет воздухообмена по газовыделениям при общеобменной вентиляции и при кондиционировании воздуха определяется по формуле:		1
			2	L = k V_ПОМ
			3
			4

Кратность Воздухообмена Для Производственных Помещений Таблица – Воздухообмен по теплоизбыткам

Во-первых, на качество вентиляции влияет загрязнение воздуха. В производстве встречаются следующие виды выделений вредных веществ:

теплота, выделяемая работающим оборудованием,

испарения и пары вредных веществ,
выделения различных газов,
влажность,
выделения людей (пот, дыхание и т.п.).

Приточно-вытяжная вентиляция должна выполнять следующие функции:

Удаление вредных веществ.
Удаление излишков влаги.
Очистка загрязненного воздуха.
Удаленный выброс вредных веществ.
Регуляция температуры помещения, поглощение излишнего тепла.
Наполнение помещения чистым воздухом.
Нагрев, охлаждение или увлажнение поступающего воздуха.

Все эти функции требуют определенных затрат мощности при работе вентиляционной системы. Поэтому при ее установке необходимо выбрать и рассчитать все необходимые параметры.

При проектировании устройства вентилирования рассчитывают расход воздуха по формуле:

Скидки и подарки во “ВсеИнструменты.

ру”

F обозначает суммарную площадь проемов в м 2 ,
Wо — среднее значение скорости втягивания воздуха. Эта функция зависит от степени загрязненности воздуха и характера выполняемых операций.

Еще один фактор, влияющий на мощность вентиляции — это подогрев поступающего воздуха. Чтобы затраты были меньше, используют рециркуляцию: часть очищенного воздуха нагревается и возвращается в помещение. При этом должны быть соблюдены следующие правила:

снаружи должно поступать не менее 10% чистого воздуха, а в обратно поступающем воздухе вредных примесей не должно быть более 30%;
запрещается применение рециркуляции на производстве, где в воздухе присутствуют взрывоопасные вещества, вредные микроорганизмы, выбросы, относящиеся к 1-3 классу опасности.

Если при производственном процессе выделяются вредные вещества тяжелее воздуха, то необходимо использовать комбинированные схемы воздухообмена, при которых 60 вредных веществ будет удаляться из нижней зоны, а 40 из верхней.

Расчет вентиляции производственного помещения — формулы и пример расчета

Кратность воздухообмена. Расчет воздухообмена кратко-Портал.

Для этого расчета сначала необходимо определить все источники образования влаги. Влага может образоваться:

Вентиляции при высокой концентрации людей

Мнение эксперта

Стребиж Виктор Федорович, ведущий мастер строительных работ

Задать вопрос эксперту

При выделении избыточного явного тепла в производственном помещении количество приточного удаляемого воздуха определяется из условия компенсации избытков этого тепла. Расчет вентиляции по площади делается на основании того, что для жилых помещений нормы регламентируют подавать 3 м3 час свежего воздуха на 1 м2 площади помещения, независимо от количества людей. Расчет системы вентиляции — Стандарт Климат Задавайте мне вопросы, отвечу всем!

Нормы вентиляции помещений — жилых, офисных, производственных

По санитарным нормам, расход чистого воздуха на одного человека составляет 30 м 3 в час, если помещение проветривается, если же нет, то эта норма удваивается. Как уже упоминалось, при условии когда вредные примеси не принимаются во внимание, то значение воздухообмена вычисляют по нормативной кратности.

Как определяется фактическая кратность воздухообмена: расчет кратности — единица измерения и формула расчета

Чтобы полноценно соответствовать данным требованиям , следует при проектировании вентиляционной системы, обращаться в специализированные инженерные компании, специалисты которого полноценно учтут ваши потребности и предоставят квалифицированный итоговый результат своей работы. Письменную заявку просим Вас отправить на email mail airclimat.

где L необходимое количество воздуха (м 3 /ч),
N количество работающих людей в данном помещении, m – воздух, необходимый для дыхания одного человека в час.

При расчете мощности калорифера необходимо учитывать следующие ограничения. Нормируемая Кратность Воздухообмена Для Производственных Помещений

СНиП вентиляция помещений — нормы производственных помещений Общеобменная вентиляция осуществляет циркуляцию воздуха по всему цеху или в большей его части. Она не имеет проблем, связанных с атмосферным влиянием и может перемещать воздушные массы на большие расстояния по каналам любой конфигурации. При одновременном выделении в воздух рабочей зоны нескольких вредных веществ, расчет ведут по тому вредному веществу, для которого требуется подача чистого воздуха в наибольших количестве. Второй показатель рассчитывается на основании данных о количестве воздуха, подаваемого в помещение за час, и измеренном объеме комнаты.

В производственном процессе важно обеспечить допустимые и оптимальные параметры микроклимата, поддерживать на уровне предельно-допустимую концентрацию загрязнителей, связанных с производственным процессом.

Расчет воздухообмена кратности

Местами удаления воздуха из помещений служат кухня, ванна, туалет, то есть наиболее загрязненные помещения квартиры. b — количество отходящих газов, образующихся при сжигании 1 кг топлива, кг кг для газовых печей 15 кг кг ;.

Значения кратности воздухообмена

Требуемое рабочее давление определяется техническими характеристиками вентилятора и рассчитывается исходя из диаметра и типа воздуховодов, числа поворотов и переходов с одного диаметра на другой, типа распределителей воздуха. c dop допустимая концентрация данного загрязнителя в наружном воздухе г м3 ;. За расчетное значение воздухообмена принимают максимальное значение из расчетов по теплопоступлениям, влагопоступлениям, поступлением вредных паров и газов, по санитарным нормам, компенсации местных вытяжек и нормативной кратности воздухообмена. Еще один фактор, влияющий на мощность вентиляции это подогрев поступающего воздуха. Нормируемая Кратность Воздухообмена Для Производственных Помещений

Определение воздухообмена в зависимости от предельно допустимой концентрации веществ: Кпр – концентрация газов в подающемся воздухе. где GСО2 количество выделяющегося СО2, л ч, УПДК предельно-допустимая концентрация СО2 в удаляемом воздухе, л м3, УП содержание газа в приточном воздухе, л м3. Для реализации задач могут применяться моноблочные системы , в которых будут регулирующие подачу воздуха клапаны и вентиляторы, а также калориферы и газоанализаторы.

Как обработать поверхность → Отделка помещений → Как правильно выбрать краску → Технологии обработки поверхностей → Выравниваем и отделываем стены → Выбор и нанесение грунтовки → Удаление с поверхности → Натяжные потолки и технологии→ Обзоры и отзывы

Системы рекуперации тепла и сжатого воздуха

Фундаментальное понимание того, как работает система сжатого воздуха вашего предприятия и какие силы влияют на нее, поможет вам улучшить ее работу. Общий КПД системы сжатого воздуха может составлять всего 10-15%. На рисунке ниже показаны два основных компонента неэффективности; один из них – из-за потерь воздуха из-за утечек, искусственного спроса и ненадлежащего использования. Другой – из-за теплоты сжатия. С некоторым базовым пониманием, целых 90 процентов этого тепла может быть восстановлено для использования в вашей работе.

Это простая физика, что при сжатии воздуха выделяется тепло. Тепловая энергия концентрируется в уменьшающемся объеме воздуха. Для поддержания надлежащей рабочей температуры компрессор должен передавать избыточное тепло охлаждающей среде до того, как воздух выйдет в систему трубопроводов. До 90 процентов этого тепла может быть восстановлено для использования в вашей работе. Если вы можете дополнить или заменить электроэнергию, газ или масло, необходимые для приготовления горячей воды для туалетов, или направить теплый воздух на рабочее место, склад, погрузочную площадку или вход, экономия может действительно возрасти. Есть хорошие возможности рекуперации этого отработанного тепла с помощью горячего воздуха или горячей воды. Окупаемость инвестиций в рекуперацию энергии обычно составляет от одного до трех лет. Кроме того, рекуперация энергии с помощью системы охлаждения с замкнутым контуром (для компрессоров с водяным охлаждением) выгодна для условий работы компрессора, его надежности и срока службы благодаря равному уровню температуры и высокому качеству охлаждающей воды, и это лишь некоторые из них.

Уровень температуры рекуперированной энергии определяет возможные области применения и, следовательно, ценность.

На этой диаграмме показаны некоторые типичные области применения рекуперации энергии, получаемой от охлаждающей воды компрессоров в различных температурных диапазонах. При самых высоких уровнях температуры (от безмасляных компрессоров) степень восстановления самая высокая. Наивысшая степень эффективности, как правило, достигается в установках с водяным охлаждением, где охлаждающая вода на выходе компрессора может быть подключена непосредственно к потребности в непрерывном технологическом нагреве. Например, котлы отопления-обратный контур. Таким образом, избыточная энергия может эффективно использоваться круглый год. Большинство новых компрессоров от основных поставщиков могут быть адаптированы для добавления к стандартному оборудованию для рекуперации.

«Компрессоры лучше производят тепло, чем сжатый воздух», — говорит Том Таранто из Data Power Services.

Рекуперация тепла с помощью винтового компрессора с воздушным охлаждением и впрыском смазки

Компрессоры

Моноблочные винтовые компрессоры с воздушным охлаждением очень хорошо подходят для рекуперации тепла для обогрева помещений или других целей использования горячего воздуха. Окружающий атмосферный воздух нагревается, проходя через доохладитель системы и охладитель смазки, где он извлекает тепло как из сжатого воздуха, так и из смазки, которая используется для смазки и охлаждения компрессора. Это относительно низкотемпературное (менее 100°F) тепло, поэтому его применение довольно ограничено.

Как правило, примерно 50 000 британских тепловых единиц (БТЕ) в час энергии доступно на каждые 100 кубических футов в минуту производительности (при полной нагрузке). Это значение основано на 80% рекуперируемом тепле компрессора и коэффициенте преобразования 2545 БТЕ/л.с.-ч. Можно получить температуру воздуха на 30-40°F выше температуры охлаждающего воздуха на входе. Обычно эффективность восстановления составляет от 80 до 90 процентов. Следует соблюдать осторожность, если воздух, подаваемый для компрессора, не подается извне, а рекуперированное тепло используется в другом месте, поскольку это может вызвать снижение статического давления в шкафу или помещении и снизить эффективность компрессора. Снижение статического давления или «отрицательное давление» имеет тот же эффект, что и дросселирование на входе компрессора, которое изменяет степень сжатия, тем самым снижая эффективность. Если используется наружный воздух, может потребоваться некоторое количество возвратного воздуха, чтобы избежать повреждения компрессора воздухом ниже нуля.

Поскольку блочные компрессоры обычно заключены в шкафы и уже включают в себя теплообменники и вентиляторы, единственные необходимые модификации системы — это добавление воздуховода и, возможно, еще одного вентилятора для обработки нагрузки воздуховода и устранения любого обратного давления на охлаждающий вентилятор компрессора. Эти системы рекуперации тепла можно модулировать с помощью простого навесного вентиля с термостатическим управлением. Когда отопление не требуется, например, в летние месяцы, горячий воздух можно отводить за пределы здания. Вентиляционное отверстие также может регулироваться с помощью термостата, чтобы обеспечить постоянную температуру в отапливаемом помещении. Горячий воздух можно использовать для обогрева помещений, промышленной сушки, предварительного нагрева всасываемого воздуха для масляных горелок или любого другого применения, требующего теплого воздуха.

Рекуперация энергии компрессорными установками с воздушным охлаждением не всегда дает тепло, когда оно требуется, и, возможно, не в достаточных количествах. Количество восстановленной энергии будет варьироваться, если компрессор имеет переменную нагрузку. Чтобы рекуперация была возможной, необходима соответствующая потребность в энергии, которая обычно удовлетворяется за счет обычного питания системы. Рекуперированную энергию лучше всего использовать в качестве дополнительной энергии к обычной системе, чтобы доступная энергия всегда использовалась при работающем компрессоре.

Рекуперация тепла с помощью компрессоров с впрыском смазочного материала с водяным охлаждением

Рекуперация тепла для отопления помещений не так распространена с компрессорами с водяным охлаждением, поскольку требуется дополнительная ступень теплообмена, а температура доступного тепла ниже. Однако, поскольку многие компрессоры с водяным охлаждением довольно большие, рекуперация тепла для отопления помещений может быть привлекательной возможностью. Обычно эффективность восстановления составляет от 50 до 60 процентов. С помощью винтовых компрессоров с водяным охлаждением и впрыском смазочного материала, использующих теплообменник, можно извлекать отработанное тепло из охладителей смазочного материала и производить горячую воду. (Из-за возможности выхода из строя трубки часто рекомендуется охладитель смазки с двойными стенками.) В зависимости от конструкции теплообменники могут нагревать непитьевую (серую) или питьевую воду. Когда горячая вода не требуется, смазка направляется в стандартный охладитель смазки.

Горячая вода может использоваться в системах центрального отопления или котлах, процессах промышленной очистки, гальванопокрытий, тепловых насосах, прачечных или любых других устройствах, где требуется горячая вода. Теплообменники также дают возможность производить горячий воздух и горячую воду и дают оператору некоторую возможность изменять соотношение горячего воздуха и горячей воды.

Ключом к ценности рекуперации тепла является термическое соответствие между рекуперируемым и необходимым теплом, а также почасовое соответствие между временем его производства и потребностью. Также необходимо учитывать стоимость установки. Тот факт, что есть тепло, не означает, что его рекуперация экономически выгодна. Часто на небольших агрегатах просто не выгодно тратить много денег на системы рекуперации тепла; там просто не хватает БТЕ. Кроме того, необходимо установить систему байпаса тепла на время, когда воздушный компрессор работает и тепло не требуется.

Рекуперация тепла с помощью безмасляных компрессоров с водяным охлаждением

Безмасляные винтовые компрессоры предлагают гораздо лучшие возможности для рекуперации тепла. Как и во всех компрессорах, входная электрическая энергия преобразуется в тепло. Температура нагнетания из элементов низкого и высокого давления может превышать 300°F. Это тепло выделяется на элементах сжатия низкого и высокого давления, масляном радиаторе, промежуточном и дополнительном охладителях. Некоторые производители предлагают встроенные системы рекуперации энергии, в которых охлаждающая вода циркулирует через все эти четыре компонента и в результате теплопередачи может производить горячую воду до 194°F.

Рекуперация тепла с помощью компрессоров с приводом от двигателя

Компрессоры с приводом от двигателя имеют тот же тип и объемы низкопотенциального тепла, доступного с компрессорной части, но есть также вариант с более высокой температурой от двигателя. В зависимости от размера двигателя можно даже генерировать пар низкого давления из выхлопных газов. Вода в рубашке двигателя доступна при температуре 180–220F. Общее эмпирическое правило заключается в том, что 30% входной энергии газа доступно в виде высокотемпературного тепла. Если температура применения достаточно низкая, до 90% входной энергии может быть восстановлено.

Обычному воздушному компрессору с приводом от двигателя требуется потребляемая мощность около 11 000 БТЕ/лошадиная сила. Таким образом, для блока мощностью 200 л.с. потребуется около 2,2 млн БТЕ, а потенциал рекуперации тепла составит не менее 660 000 БТЕ. Это сравнимо с небольшим котлом, работающим столько же часов, сколько и воздушный компрессор. Более крупные двигатели промышленного класса (более 250 л.с.) могут потреблять всего 7500 БТЕ/л.с.

Расчет экономии энергии

При расчете энергосбережения и сроков окупаемости установок рекуперации тепла важно сравнить рекуперацию тепла с текущим источником энергии для производства тепловой энергии, которым может быть недорогое ископаемое топливо, такое как природный газ. Уравнения в текстовом поле ниже иллюстрируют ежегодную экономию энергии и затрат, которую можно получить за счет рекуперации тепла для обогрева помещений с помощью винтового компрессора с воздушным охлаждением. В тех случаях, когда КПД существующего нагревателя составляет менее 85 процентов, экономия будет пропорционально выше.

Источник: Compressed Air Challenge®

Заключение

Ваша система сжатого воздуха представляет собой отличный источник рекуперации тепла и может повысить эффективность системы в целом. Повышение производительности вашей системы сжатого воздуха снижает затраты на электроэнергию на вашем предприятии. Это может сократить время простоя, увеличить производительность вашего производства, снизить процент брака, улучшить качество продукции и увеличить срок службы оборудования.

Дополнительную информацию о повышении производительности систем сжатого воздуха и восстановлении потерянной энергии можно найти на сайте www.compressedairchallenge.org.

Этот веб-сайт содержит подробную информацию о Compressed Air Challenge, добровольном сотрудничестве промышленных пользователей сжатого воздуха; производители оборудования для сжатого воздуха, дистрибьюторы и их ассоциации; консультанты по сжатому воздуху; государственные агентства исследований и разработок; организации по эффективному использованию энергии; и коммунальных служб.

У этой группы есть одна цель — помочь вам получить и воспользоваться преимуществами улучшенной производительности вашей системы сжатого воздуха.

Источник информации: Compressed Air Challenge®, Atlas Copco Compressors and Draw Professional Services. Трикфлоу для вашего приложение. Этот же метод расчета можно использовать и для определения объема при некоторых других условиях. Чтобы преобразовать массовый расход в объем, используйте следующее уравнение:

Где:
= массовый расход в фунтах/мин
R = универсальная постоянная расхода газа (1545 футфунт-сила/(фунтмоль)(°R)), деленная на M.W.
T = температура газа в °R (°F + 460)
Z = Коэффициент сжимаемости, принимаемый равным 1,0 для давления ниже 50 фунтов на кв. дюйм
P = Давление газа в фунтах на квадратный дюйм
Q = Объемный расход в кубических футах в минуту (кубических футов в минуту)
В качестве примера предположим, что мы имеем поток сухого воздуха при 100 фунтов/мин, 200°F и 24,7 фунтов на квадратный дюйм. Мы примем молекулярную массу (M.W.) равной 28,964 фунта/фунтмоль. Поскольку давление у нас низкое, будем считать, что сжимаемость равна 1,0.

Подставьте числа, и мы получим следующее:

Это можно упростить до:

Окончательный ответ: 989,8 кубических футов в минуту. Это также можно назвать ACFM (фактические кубические футы в минуту).

Можно также преобразовать это уравнение для определения массового расхода, если известен объемный расход. Чтобы рассчитать массовый расход в фунтах/мин, когда известен объем в кубических футах в минуту, используйте следующее:

Давайте рассчитаем массовый расход воздуха, когда значение 1000 SCFM (стандартные кубические футы в минуту) использовал. Для определения рабочих параметров должны быть обеспечены стандартные условия. Наиболее распространенными стандартными условиями для воздуха являются стандарты CAGI или ASME, которые составляют 14,7 фунтов на квадратный дюйм (давление), 68 ° F и относительную влажность 36%.

Чтобы использовать наше уравнение, мы должны сначала определить молекулярный состав воздуха при относительной влажности 36%. Один из методов, который можно было бы использовать, заключается в определении удельного веса воздуха при относительной влажности 36%.

Удельный вес воздуха можно рассчитать следующим образом:

Где:
SG = удельный вес (число, равное или меньшее 1)
RHa = относительная влажность при фактических условиях (в %, т.е. 0,36)
PVa = давление паров воды при фактической температуре (psi)
Pb = барометрическое давление в месте установки (фунт/кв. дюйм)

Если мы подставим наши условия в уравнение, оно будет выглядеть так:

Это уравнение упрощается до 0,997. Затем мы умножаем молекулярную массу сухого воздуха на удельный вес, чтобы получить молекулярную массу при наших условиях 14,7 фунтов на квадратный дюйм, 68°F и относительной влажности 36%.

Таким образом, молекулярная масса воздуха при стандартных условиях составляет 28,873 фунта/фунтмоль.