Мет.опред. теплопритоков. Южный Филиал Крымский Агротехнологический Университет

• Название: Южный Филиал Крымский Агротехнологический Университет
• Анкор: Мет.опред. теплопритоков.doc
• Дата: 30.04.2018
• Размер: 492.5 Kb.
• Имя файла: Мет.опред. теплопритоков.doc
• Тип: Методические указания; #18709
• страница: 2 из 3

Часть тепла, поглощенного поверхностью ограждения, прони­кает через ограждение внутрь охлаждаемого помещения. Для определения этого количества- тепла - можно представить себе, что некоторая поверхность ограждения подвергается воздействию солнечного излучения с

напряжением J. Доля ра­диационного тепла поглощается поверхностью, а величина этой доли зависит от цвета и степени шероховатости (состояния) по­верхности и определяется коэф­фициентом поглощения а. Таким образом, количество тепла J а будет поглощаться по­верхностыо, в то время как J (1-а) –

будет отражаться от поверхности. Данные, приведенные в табл. 2, показывают, насколько существен­на oкрacкa поверхностей ограждений охлаждаемых помещений в светлые тона для уменьшения количества тепла, поглощаемого наружными ограждениями.

Таблица2.

Коэффициенты поглощения а для некоторых материалов

Наименование материала поверхности	Коэффициент поглощения а	Наименование материала поверхности	Коэффициент поглощения а
Асфальт Бетон Битум (гудрон) Земляная засыпка на кровле Известковая побелка Кирпич красный	0,89 0,65 0,90 0,80 0,40 0,70-0,77	Кирпич глазурованный белый Рубероид светлый Рубероид темный Толь Штукатурка светлая Штукатурка на темном песке	0,26 0,72 0,86 0,91 0,40 0,57

Так как поверхность, нагретая солнцем, имеет температуру выше температуры окружающего воздуха, то часть тепла, полу­ченного единицей поверхности, будет передаваться к окружаю­щему воздуху

(5)

От поверхности внутрь ограждения направится тепловой поток . В условиях стационарного процесса этот тепловой поток проник бы и внутрь охлаждаемого помещения. Так как в действи­тельности тепловой поток радиационного тепла не может быть ста­ционарным, то часть тепла будет

оставаться в ограждении, затра­чиваясь на нагревание элементов ограждения. Для учета доли теплового потока, которая в действительном процессе проходит через ограждение, вводится коэффициент проницания р, величина которого находится в пределах 0,75-1,0. Тогда следет считать,что через ограждение проходит поток

(6)

Или

(7)

При р = 1



Для стационарного процесса в однородном ограждении можно написать такие уравнения, теплового потока:

и (8)

Если в трех, последних выражениях теплового потока оставить справа только разности температур, а все остальные члены пере­вести влево и затем сложить эти уравнения, то после преобразова­ния будет получено

(9)

или

. (10)

Второе слагаемое выражения (1 представляет собой удель­ный тепловой поток, проходящий через ограждение под действием разности температур, т. е. .Следовательно, найденный поток ра­диационного тепла включает два тепловых потока: ,первый из которых является результатом


превышения температуры поверхности ограждения над температурой окружающего воздуха и потому может быть назван избыточным потоком, вызванным действием солнечной радиации, избыточным над потоком ,ко­торый уже учтен при расчете .

Поскольку удельный тепловой поток равен, можно и поток представить в таком же виде, обозначив

(11)

и назвав эту величину избыточной разностью температур, обуслов­ленной действием солнечной радиации. Тогда

(12)

или с учетом коэффициента проницания

(13)

Так как коэффициент проницания часто принимают равным 0,75, а коэффициент теплоотдачи со стороны наружного воздуха = 20 ккал/(м²чград), то выражение для можно предста­вить в следующем виде:

⁰С. (14)

Искомое количество тепла солнечной радиации , проникаю­щее через ограждение с поверхностью F ,будет

ккал/ч (вт). (15)

Вышеприведенный метод нельзя применить для определения теплопритока от солнечной радиации через чердачные покрытия. В атом случае пользуются следующими значениями избыточной разности температур:


Географическая широта. . . . . . . .

Избыточная разность температур. . . . . . С

Остается выяснить, через какие поверхности здания следует учитывать теплоприток от солнечной радиации, имея в виду, что в течение дня все стороны здания, кроме северной, последовательно подвергаются действию солнечного излучения. Так как облучение различных сторон здания проис­ходит в разное время дня, то, есте­ственно, что в расчет нельзя при­нимать теплопритоки через все облучаемые поверхности. Если ­здание имеет несколько охлаждае­мых помещений, то в нагрузку на компрессор принимают тепло­приток через покрытие и тепло­приток через ту наружную стену, через которую проникает наи­большее количество тепла во все помещения в один и тот же момент времени. Таковой является стена, которой соответствует наибольшее произведение поверх­ности на расчетное напряжение солнечной радиации. При опре­делении нагрузки на камерное оборудование следует принимать теплоприток через ту стену, через которую проникает отсолнеч­ной радиации наибольшее количество тепла для данного помеще­ния, и, конечно, через покрытие, если речь идет о расчете по­мещения, находящегося непосредственно под покрытием.

Для пояснения этого положения приведен пример определения теплопритока от солнечной радиации в здание, план которого по­казан на рис. IV. 7. Так как южная стена здания имеет поверх­ность значительно большую, чем

поверхность других облучаемых

стен, то, хотя напряжение солнечной радиации для южной стены меньше, чем для восточной и западной стен, произведение JF для нее наибольшее; а потому и теплоприток от солнечной радиации через южную стену окaжется наибольшим для всего здания и его следует учесть на компрессор; для помещения 1 наибольшим окажется теплоприток через западную стену, а потому его необ­ходимо учесть на камерное оборудование этого помещения. Ана­логичное положение для помещения 3, где наибольшим для дан­ного помещения является теплоприток через восточную стену. В помещении 2 теплопритоки от солнечной радиации на компрес­сор и на камерное оборудование совпадают по величине, так как здесь солнцем облучается только одна, а именно южная стена.

Дополнительная разница между нагрузкой на компрессор и на камерное оборудование возникает и в том случае, если максималь­ные теплопритоки при термической обработке Q₂ не совпадают с самым теплым временем года (рис. IV.1, а). На некоторых пред­приятиях максимальное поступление грузов на термическую обра­ботку может быть в весеннее или осеннее время, т. е. тогда, когда температура наружного воздуха заметно ниже, чем в самый жаркий период года. Соответственно меньшей разности температур по обе стороны ограждения следует уменьшить нагрузку на компрессор, вычисленную для самого теплого периода. В качестве одного из возможных вариантов пересчета в «Рекомендациях по проектиро­ванию холодильных установок предлагается учитывать на ком­прессор теплоприток Q₁ в следующей доле от вычисленного для самого жаркого времени:

Для помещений с температурой t_k=-23⁰ и ниже .......100%

t_k=-18⁰С....................80%

t_k=0⁰С .....................60%

t_k=+5⁰С.....................50%

t_k=+12⁰С....................30%

Теплоприток на камерное оборудование должен быть оставлен в вычисленном размере, так как для каждого отдельного помеще­ния возможен случай проведения максимальной термической об­работки именно в наиболее жаркое время года.
4 ТЕПЛОПРИТОК ОТ ПРОДУКТОВ (ГРУЗОВ) ПРИ ИХ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ

На холодильных установках производятся такие виды терми­ческой обработки продуктов (грузов), которые сопровождаются отводом тепла от обрабатываемых продуктов: охлаждение, замо­раживание и домораживание. Охлаждению тел всегда сопутствует понижение их температуры, которое для тел, не содержащих жидкой фазы может быть осуществлено до желаемой низкой температуры, определяемой потребностями технологического процесса для тел, содержащих жидкую фазу, охлаждение переходит в замораживание при достижении температуры начала фазового превращения жидкости в твердое состояние.

Процесс замораживания может происходить только у тел, со­держащих жидкую фазу (как это имеет место в пищевых продук­тах, во влажном грунте и т. п.), так как основным содержанием этого процесса является превращение жидкой фазы в твердое со­стояние. Процесс домораживания заключается в увеличении ко­личества замороженной влаги в продукте.

В общем виде количество тепла, которое отводится от 1 кг тела при его термической обработке, может измеряться изменением теплосодержания (энтальпии) тела до обработки и после нее, по­скольку эти процессы теплообмена идут при постоянном давлении

ккал/кг (кдж/кг). (16) .

Общий теплоприток от обрабатываемых грузов, общие тепло­выделения при химических реакциях составят при максимальном суточном поступлении грузов

или максимальной суточной произ­водительности устройств для термической обработки кг/сутки

ккал/ч (вт). (17)

Если задана не суточная, а часовая производительность кг/ч, то выражение теплопритока от обрабатываемых грузов будет

ккал/ч,(вт).


Выражение (IV.11) дает среднюю за сутки величину теплопри­тока, в единицу времени (в час или в секунду) и оно справедливо для технологических устройств непрерывного действия; для уст­ройств (аппаратов периодического действия) следует теплоприток определять только для времени действительного потребления хо­лода. В этом случае средняя величина количества тепла, отводи­мого от обрабатываемых тел, должна определяться по следующему выражению

ккал/ч (вт), (18)

где - продолжительность цикла технологической обработки продукта,

включающая и время на совершение вспо­могательных операций, в ч; ,

- продолжительность рабочего периода, во время кото­рого потребляется холод, в ч.

Для частных процессов количество отводимого тепла может быть определено следующим образом.

1) При охлаждении тела

ккал/ч (вт), (19)

где - теплоемкость охлаждаемого тела;

и - температура тела соответственно до и после охла­ждения.

При термической обработке продуктов, подлежащих последую­щему хранению при низких температурах, целесообразно пони­жать температуру обрабатываемых продуктов до температуры , при которой эти продукты будут в дальнейшем храниться с тем, чтобы не нарушать технологические условия в помещениях для хранения обработанных продуктов.

2) При определении количества тепла, отводимого при замора­живании тел, процесс условно разбивается на три стадии: охла­ждение тела от начальной температуры до температуры начала замерзания жидкого раствора;


затвердевание раствора, происходящее как бы при постоянной температуре; охлажде­ние уже замороженного тела от температуры начала замерзания жидкой фазы до конечной температуры процесса . Таким обра­зом,

ккал/ч (вт), (20)

где w - относительное содержание влаги в продукте;

- относительное количество замороженной влаги в продукте при температуре конца процесса ;

- теплоемкость замороженного продукта.

Следует отметить, что в связи с неравномерностью темпера­туры по сечению тела в конце термической обработки, под температурой необходимо понимать среднюю конечную температуру тела.

3)При домораживании тел

ккал/ч (вт), (21)

где - относительное количество замороженной влаги при тем­пературе, при которой продукт поступил на доморажи­вание;

- то же, при средней конечной температуре после домо­раживания.

Если процессы термической обработки производятся в устрой­ствах

периодического действия, то в выражения (IV.12) - (IV.14) должна быть внесена поправка в соответствии с выражением (IV.11/).

Все количество тепла представляет собой нагрузку на ком­прессор, поскольку является действительной производитель­ностью предприятия по этому виду термической обработки. Для определения расчетной нагрузки на камерное оборудование от­дельных помещений или аппаратов распределяется пропорцио­нально их производительности.

В устройствах для термической обработки, осуществляющих периодический процесс, действительный теплоприток значительно меняется по величине в течение всего периода обработки. В началь­ный момент, когда теплый продукт загружается в помещение с низкой температурой, от продукта отнимается в единицу времени наибольшее количество тепла, так как этому моменту соответ­ствует наиболее высокая разность температур. По мере охлаждения (замораживания) продукта, разность температур между продуктом и охлаждающей средой убывает, что постепенно уменьшает количество тепла, отводимого в единицу времени. В то же время теплоприток выражениями (IV.11) - (IV.14) определен как средний за весь период термической обработки.

Естественно, что оборудование, подобранное по среднему теп­лопритоку, не сможет отвести повышенное количество тепла, вы­деляющееся в начале процесса. Действительно, на установках, pacсчитанных подобным образом, сразу после загрузки теплых продуктов температура охлаждаемого помещения повышается, в результате чего продолжительность термической обработки оказывается существенно больше расчетной.

Для того чтобы избежать подобных явлений, расчетный теплоприток на камерное оборудование целесообразно увеличивать на величину до 30 % по сравнению с полученным средним теплопритоком, т. е. считать: _обор= 1,3 .Для создания более paвномерной нагрузки на компрессор и приближения ее к

расчетной величине, целесообразно иметь несколько устройств для термиче­ской обработки (при устройствах периодического действия) со смещенными по времени циклами.

В устройствах непрерывного действия получается сравнительно равномерная нагрузка на оборудование, в связи с чем внесение ука­занной поправки при их расчете производить не следует.

Термическую обработку предусматривают и при расчете холодильного оборудования помещения для хранения грузов (материа­лов) при низких температурах, если возможно поступление гpyзов, имеющих температуру выше (более, чем на 3 ⁰С) температуры охлаждаемого помещения. В нагрузку на компрессор в этом случае включают теплоприток от охлаждаемых или домораживаемых гру­зов, вычисленный по максимальному суточному поступлению во все помещения, обслуживаемые компрессором (или компрессорами) данной температуры кипения, так как величина общей нагрузки не зависит от того, в какое из помещений поступит груз. Для опре­деления же камерного (местного) оборудования данного помеще­ния весьма существенно, сколько поступит ежесуточно груза имен­но в него и насколько температура груза выше температуры поме­щения. Поэтому, например, для распределительных и производ­ственных холодильников рекомендуется ограничивать суточное поступление грузов в камеры хранения грузовой емкостью до 200 т величиной 8 % от емкости и в камеры хранения грузовой емкостью более 200 т - 6 % от емкости. Теплоприток от этого количества груза и принимается на камерное оборудование.
5 ТЕПЛОПРИТОК С НАРУЖНЫМ ВОЗДУХОМ ПРИ ВЕНТИЛЯЦИИ ПОМЕЩЕНИЙ

Вентиляцией, как известно, называется организованная замена воздуха помещения свежим, наружным воздухом. Подаваемый в охлаждаемое


помещение наружный воздух должен быть предва­рительно охлажден до температуры воздуха в помещении, а содер­жание в нем влаги - понижено до величины, соответствующей влажности воздуха помещения. Тепло, отводимое от наружного воздуха при такой его обработке, и составляет теплоприток.

Вентиляция охлаждаемых помещений обычно обусловливается:

1) необходимостью создания нормальных условий воздушной среды, для людей, работающих в этих помещениях;

2) технологическими требованиями к состоянию воздушной среды.

В некоторых производственных помещениях с умеренно низ­кими температурами приходится работать относительно большому количеству людей. По санитарным нормам в такие помещения необходимо подавать наружный воздух в количестве из расчета

20 м³ /ч на одного работающего. Теплоприток от этого воздуха будет составлять

ккал/ч (вт), (IV.15)

где n - число одновременно работающих людей в помещении;

- плотность воздуха в охлаждаемом помещении в к,г/мЗ;

- энтальпия наружного воздуха при расчетных условиях в ккал/кг (кдж/к,г) . - энтальпия воздуха помещения в ккал/кг (кдж/кг}.

Технологические нормы требуют вентиляции некоторых поме­щений (обычно с нулевыми или положительными температурами) для устранения запахов, удаления продуктов дыхания некоторых хранящихся грузов и т. п. В этом случае указывается необходимая кратность вентиляции, задаваемая числом а обменов воздуха в сутки, которое означает, сколько раз в сутки воздух помеще­ния должен быть полностью заменен свежим воздухом. Обычно кратность вентиляции а принимают в пределах от одного до четырех обменов в сутки.
Теплоприток от наружного воздуха тогда может быть опреде­лен следующим образом:

ккал/ч (вт), (22)

где - строительный объем вентилируемого помещения в м³.

Теплоприток учитывается полностью и на оборудование, и на компрессор.