题目:西安市变压器厂电镀车间。
一、 冬季建筑物围护结构耗热量计算。
1、计算说明:根据《工业通风课程设计任务书》(下文简称任务书)要求,墙体选择见表1-1。
墙体选择表1-1
顶棚的传热系数查《实用供热空调设计手册(上册)》(下文简称《手册》)为0.93w/(m2·℃)地面选用“划带法”计算,k值参照《供热工程(第四版)》表1-5,具体选择见计算附表1-1;室内计算温度按照《工业建筑采暖通风课程设计指导书》(下文简称指导书)表1选择,具体温度选择见计算附表1-1;供暖室外计算温度查《手册》得西安地区为-3.2℃;温差修正系数可查《供热工程》附录1-2。
2、围护结构附加耗热量 :
1)朝向修正: 北 0; 东、西 -5%; 南 -15%。
2)风力附加:此设计中不作考虑。
3)高度附加:变压器厂为高6米单层建筑,按照《暖通规定》应作4%的高度附加。
4)冷风渗透:用百分数法计算,参照《暖通空调(第二版)》表2-7选择渗透耗热量占围护结构总耗热量的35%来计算。
5)冷风侵入:《手册》规定,单层厂房的大门开启冲入冷风耗热量,每班开启时间等于或小于15min的大门,采用附加率法确定其大门冲入冷风耗热,附加在大门的基本耗热量上,附加率为200%~500%,此设计中选择300%。
3、围护结构耗热量计算:计算结果见表1-2,具体计算过程见附表1。
围护结构耗热量计算结果表1-2
二、车间内工艺设备热湿负荷计算。
1、工艺设备外表面散热量计算。
参照《指导书》,设备外表面散热量计算公式为。
q=f}式中:f——设备外表面积,m2;
α——对流系数,垂直面:α=2.55*10-3【kw/(m2·k)】;水平面:α=3.24*10-3【kw/(m2·k)】;
δt——设备外表面和室内空气温度差,℃;
cf——设备表面的辐射系数,w/(m2·k4)。
设计中涉及的设备材料,如果没有说明,都采用混凝土结构,材料的辐射系数查《指导书》表4。
计算结果见表2-1。
工艺设备外表面散热量计算结果表2-1
具体计算过程见附表2。
2、热水槽散热量计算。
参照《指导书》,热水槽热水表面散热量计算公式为。
q=1.16×10-3×(4.9+3.5v)·(t1-t2)·f
式中:v——水面上空气流速,m/s,资料不全时,可取v=0.3m/s;
t1——热水温度,℃;
t2——周围空气温度,℃;
f——热水槽表面积,m2。
计算结果见表2-2。
热水槽热水表面散热量计算结果表2-2
具体计算过程见附表3。
3、直流发电机组散热量计算。
参照《指导书》,直流发电机组散热量计算公式为。
q=n(1-η)
式中:q——散热量,kw;
n——发电机功率,kw;
η——机组效率。
计算见表2-3。
直流发电机组散热量计算表2-3
4、敞露水面的散湿量。
参照《指导书》,常压下敞露水面的散湿量计算公式为。
g=β·pq·b-pq)·a·(b/b’)【kg/h】
式中:a——蒸发表面积,m2;
pq·b——相应于蒸发表面温度下的饱和空气的水蒸气分压力,pa;
pq——相应于周围空气温度下的饱和空气的水蒸气分压力,pa;
b——标准大气压,101325pa;
b’——当地实际大气压,pa;
β——蒸发系数,kg/(m2·h·pa),按下式确定:
0.00013·v
式中:v——蒸发表面的空气流速,m/s;
α——周围空气温度为15~30℃时,在不同水温下的扩散系数,kg/(m2·h·pa)。
pq·b,pq查手册可知西安地区pq·b=123.04hpa,pq=18.13 hpa;α查《指导书》表7得0.00017。具体计算过程见附表4。
参照《指导书》,散湿量引起的热量计算公式为。
q=g*1.2*(597+0.47·t)*4.18/3600【kw】
式中:g——散湿量,kg/h;
t——水蒸气温度,℃。
计算结果见表2-4。
散湿量引起的热量计算结果表2-4
具体计算过程见附表4。
三、冬季值班采暖的设计与计算。
冬季热负荷=围护结构总耗热量-车间各生产设备等总散热量。
此设计中,按照房间+5℃时计算的热损失(即散热器供热量)大于工作时间不足的热量。采暖系统设计成补偿+5℃热损失的值班采暖,在工作时间关闭部分散热器。如在计算机机械补热送风系统(在有机械金凤的条件下)时考虑了工作时间采暖系统供给的热量时,采暖系统就可在所有时间都工作。
附表1中按照《任务书》要求的室内采暖设计温度计算了车间热负荷q耗热,值班采暖热负荷q值班可以近似按照下面公式计算:
q值班=q耗热×(5-tw)/(tn-tw)
式中:5——值班采暖设计温度,℃;
tn——工作班次内室内设计温度,℃;
tw——当地室外采暖计算温度,℃。
计算结果见表3-1。
冬季值班采暖热负荷表3-1
具体计算过程见附表5。
四、车间通风方式确定和局部排风量的计算。
此设计中需在酸洗槽、电镀槽和抛光机做局部排风设计,加设槽边排风罩,除了编号35的“胺盐无氰镀镉槽(塑料)”选用高截面单侧排风外,其余设置槽边排风罩的设备均采用高截面双侧排风。其中,高截面单侧排风的风量按下式计算:
l=2×vx×a×b×(b/a)0.2(m3/s)
高截面双侧排风按下式计算:
l=2×vx×a×b×(b/a)0.2(m3/s)
式中:a——槽长,m;
b——槽宽,m;
vx——边缘控制点的控制风速,m/s。
条缝式槽边排风罩的阻力为:
p=ζ(v02/2)ρ(pa)
式中:ζ—局部阻力系数;
v0——条缝口上空气流速,m/s;
ρ——周围空气密度,kg/m3。
另外抛光机的排风量的计算可按下式计算:
l=k·d 【m3/h】
式中:l——排风量,m3/h;
d——磨轮直径,mm;
k——每mm轮径的排风量,m3/(mm·h),本设计中采用磨光砂轮,k取 2.5。
按照上式,计算得抛光机排风量l=k·d=2.5×400=1000【m3/h】
其余设备的排风量计算结果见表4-1
局部排风量计算结果表4-1
具体计算过程见附表6。
五、车间内空气平衡和热平衡计算。
风量平衡的数学表达式为:
gzj+gjj=gzp+gjp
式中:gzj——自然进风量,kg/s;
gjj——机械进风量,kg/s;
gzp——自然排风量,kg/s;
gjp——机械排风量,kg/s;
因为镀前处理室、电镀室和抛光室都有产生污染物的设备,故房间处于负压状态,gzp =0,gjp =5.62【kg/s】(具体项见表4-1),机械送风量按机械排风量的60%考虑,故gjj=3.37【kg/s】,利用上式可算出gzj=2.
25【kg/s】。
热平衡方程式的形式为:
qb+clpρntn=σqf+cljjρwtjj+clzjρwtw+clhxρn(ts-tn)
式中:σqb--围护结构、材料吸热的总失热量,kw;
σqf--生产设备、产品及采暖散热设备的总放热量,kw;
lp--局部和全面排风风量,m3/s
ljj--机械进风量,m3/s;
lzj--自然进风量,m3/s;
lhx--再循环空气量,m3/s;
ρn--室内空气密度,kg/m3;
ρw--室外空气密度,kg/m3;
tn--室内排出空气温度,℃;
tw--室外空气计算温度,℃;
tjj--机械进风温度,℃;
ts--再循环送风温度,℃;
c--空气的质量比热,其值为1.01kj/(kg·℃)
其中,对于所有房间lhx为0。
根据上式可计算计算出机械进风温度tjj,计算结果见表5-1。
机械进风温度计算结果表5-1
具体计算过程见附表7。
六、各房间散热器种类、数量确定及布置。
此设计中,散热器全部选择四柱460型,型号为tz4-5-5(8),具体参数可参照《手册》表5.5-9。散热器片数n可按下式计算:
n=(**/qs) ×1×β2×β3×β4(m2)
式中:**——房间的供暖负荷,w;
qs——散热器的单位(每片或每米长)散热量,w/片或w/m;
β1——散热器组装片数修正系数;
β2——散热器连接形式修正系数;
β3——散热器安装形式修正系数;
β4——进入散热器流量修正系数。
此设计中采暖热媒采用130℃~70℃热水,那么散热器内热媒平均温度tpj为散热器进出口水温的算术平均值,即tpj=100℃。散热器连接方式选择不同侧上供下回式,安装形式采用散热器上部有窗台板覆盖,距离台板高度为150mm的明装形式。
散热器片数计算结果见表6-1。
散热器片数计算结果表6-1
具体计算过程见附表8。
七、机械补热送风系统设计。
在上面的计算中,已经确定了镀前处理室、电镀间、抛光室的送风量,其送风量按排风量的60%计算,其数值见表6-2。
各房间机械送风量计算结果表6-2
系统中,在成品库设送风小室,根据《任务书》,抛光室的送风风速设为3m/s,设2个送风口,其间距为1.5m;镀前处理室和电镀间送风风速设为3 m/s,镀前处理室设3个送风口,间距为2m;电镀间设6个送风口,间距为m。具体管道及送风口布置见附图1,系统图见附图2。
系统水利计算见附表9。
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