Задание 1. 472 зад 1.5. Расчет количество воздуха, необходимого для проветривания помещения при избытке теплоты

Название	Расчет количество воздуха, необходимого для проветривания помещения при избытке теплоты
Анкор	Задание 1.5
Дата	29.12.2020
Размер	37.61 Kb.
Формат файла
Имя файла	472 зад 1.5.docx
Тип	Документы #165294

Расчет количество воздуха, необходимого для проветривания помещения при избытке теплоты

В помещении со значительными тепловыделениями объем приточного воздуха, необходимо для удаления избыточной теплоты (без учета количества теплоты, уносимой из помещения с воздухом, удаляемым через местные отсосы), определяется соотношением

(1.13)

где Q_изб - избыточная теплота, Дж/с; С_р - удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении, Дж/(кгК);  - плотность воздуха при 293 К (20⁰С), кг/м³, равная  = 1,2 кг/м³; Т_у - температура удаляемого воздуха, К; Т_п - температура воздуха, подаваемого в помещение, К. Т_у и Т_п легко получить по обычному гра- дуснику, прибавив к значению температуры в ⁰С цифру 273, например 10⁰С со- ответствует 283 К, 0 ⁰С = 273 К, 30⁰С = 303 К и т. д.

Количество теплоты, которое необходимо затратить, чтобы 1 кг воздуха нагреть на 1⁰С, называется теплоемкостью воздуха, отнесенной к единице веса, иначе - удельной теплоемкостью воздуха.

Различают теплоемкость воздуха при постоянном давлении С_р и при постоянном объеме С_v.

Значения теплоемкостей сухого воздуха при изменении температуры от 0 до 80 ⁰С соответственно равны: С_р = 0,239 – 0,241 и С_v = 0,170 – 0,172 ккал/(кгград). В системе СИ соответственно указанному диапазону С_р = 999,999 – 1008,368 Дж/(кгК). Если предположить, что между температурой воздуха и его теплоемкостью существует линейная зависимость, то при 20⁰С величина С_р = 1001,6728 Дж/(кгК), из выражения: С_р= 999,999 + 0,1046125t.

Избыточная теплота, Дж/с, или Вт, по существу не что иное, как тепловая мощность источника тепловыделения, которая характеризуется теплосодержа- нием, Дж/кг. Только удаление этих избыточных килограммов (масс) нагретого воздуха со скоростью, имеющей размерность кг/с, может создать предпосылки для замещения этой массы воздуха свежим, более холодным воздухом. Математически это описывается как умножение величины теплосодержания на ско- рость удаления теплого воздуха, в размерности это выглядит - (Дж/кг)(кг/с) =

= Дж/с. Поэтому формулу (1.13) можно представить в следующем виде:

^Lвр ^

³⁶⁰⁰^^γ^^ρ^^Lуд _

^Ср ^^ρ^⁽^Ту ^^Тп ⁾^³⁶⁰⁰

^γ^^Lуд _,

^Ср ^⁽^Ту ^^Тп ⁾

(1.14)

где L_уд - удаляемый из помещения воздух, с учетом, кратности воздухообмена (К), м³/ч. При К=10 и V=90 м³, L_уд=900 м³, где V - объем помещения.

В воздухе практически всегда присутствует вода в виде паров, которые при снижениях температуры воздуха меняют агрегатное состояние, выпадая в виде росы или в виде инея. Теплосодержание влажного воздуха определяется

^γ^^Ср ⁽^t⁾^^X⁽^r^^Cп^t^),

(1.15)

где  - количество тепловой энергии, заключенное в 1 кг массы газа, Дж/кг;

r = 2,510⁶- скрытая теплота парообразования или удельная теплота испарения воды при 0 ⁰С, Дж/кг; С_п =1890 - средняя удельная теплоемкость водяного пара при нормальном давлении, Дж/(кгК); t - температура, ⁰С; Р = 101325 Па; Х - влагосодержание – отношение плотности водяных паров к плотности воздуха, кг/кг, т. е.

Х  ^ρ^п, (1.16)

ρ_с

где _п и _с - плотности сухого воздуха и водяного пара, кг/м³. Влагосодержание может быть определено также с помощью давления и газовых постоянных.

Так, уравнение состояния (Клайперона-Менделеева) влажного воздуха имеет вид

^Р RT,

ρ

(1.17)

где Р - давление воздуха, Па;  - плотность воздуха, кг/м³; Т - абсолютная тем- пература, К; R - газовая постоянная, Дж/(кгК).

Давление влажного воздуха по закону Дальтона можно выразить в виде

Р  Р_с Р_п, (1.18)

где Р_с, Р_п - соответственно давление сухого воздуха и водяных паров, Па.

Из выражений (1.16) и (1.17) с учетом (1.18) получим

Х  ^R^c

R_п

Р_п_,

Р  Р_п

(1.19)

где R_с= 287,04 - газовая постоянная сухого воздуха, Дж/(кгК); R_п = 461,66 - га- зовая постоянная водяных паров, Дж/(кгК). Параметры водяных паров приве- дены в табл. 1.5.1.

Таблица 1.5.1

Параметры водяных паров

t, ⁰С	^п.н.^{, кг/м3}	^Рп.н.^{, Па}	t, ⁰С	^п.н.^{, кг/м3}	^Рп.н.^{, Па}
- 20	1,1	120,0	15	12,8	1693,2
- 15	1,5	186,7	20	17,2	2319,8
- 10	2,3	280,0	25	22,9	3546,4
- 5	3,4	413,3	30	30,1	4213,0
0	4,9	613,3	35	39,3	5586,2
5	6,8	866,6	40	50,8	7319,4
10	9,4	1226,6	45	64,9	9519,2

Задание. Рассчитать количество воздуха, необходимое для проветривания помещения при избытке теплоты. Исходные данные для расчета приведены в табл.1.5.2.

Таблица 1.5.2 Исходные данные (Т_п = 15 ^оС)

№ варианта	^Tу^=t,0С	, %	К	V, м³	^РП.Н.
3	30	80	20	200	4213,0

Дано (вариант 3): Температура воздуха t = 30 ⁰С, относительная влажность

 = 0,8 в долях единицы, кратность воздухообмена К= 20, объем помещения V = 200 м³

Решение

Подставив значения газовых постоянных R_с и R_п с учетом парциального давления (табл. 1.8) и относительной влажности  в формулу (1.19), получим

где Р_п.н. - парциальное давление;

Р - давление воздуха в помещении, Па. Р_п.н. при 30⁰С равно 4213 Па.

Подставив уже известные значения в формулы (1.20), (1.19), (1.14), получим

кг/кг .

Определим теплосодержание воздуха по формуле (1.15) при
С_р= 999,999+ 0,1046125t = 999,999 + 0,104612530 =1003,1374 Дж/(кгК)

γ 1003,1374  0,02  (2,5 10⁶  1890  30)  52137,1374 Дж/кг.

Определим необходимое количество воздуха, где L_уд = КV

Ответ: