.RU

Решение - Учебное пособие Для студентов инженерных специальностей Днепропетровск дипопром 2003 удк 674: 658. 382....


Решение:


Количество проточной воды, кг/ч, циркулирующей в экранах их стальных (алюминиевых и т.д.) листов, определяют по формуле:

где α – коэффициент поглощения инфракрасного излучения материалом экрана и водой, равный 0,9 ;
qи – интенсивность облучения – количество теплоты, переданное излучением с 1 м2 горячей стенки воде, Вт/м2:

где пр – приведенная степень черноты, равная:

1 = 0,59 и 2 = 0,04 – степень черноты соответственно горячей стенки и экрана ([ ], приложение 1);
С0 – коэффициент излучения абсолютно черного тела, равный 5,67 Вт/(м2К4);
Т1 – температура поверхности (стенки) печи, К0;
Т2 – температура поверхности экрана, К0 (t+273);
F – площадь экрана, м2;
с – теплоемкость воды, (речной – 0,98, морской – 0,94)
tп – температура воды, поступающей в полость экрана, 0С.
tух – температура уходящей от экрана воды 0С.

3.2.3. Воздушное душирование


Учитывая специфику металлургического производства, в данном случае наиболее целесообразным средством для создания благоприятных условий является воздушное душирование с сосредоточенной подачей охлажденного воздуха.
В некоторых случаях, например при образовании тумана в районе клетей, в холодный период года целесообразно использовать устройство сосредоточенной подачи нагретого воздуха в районе парообразования, что будет способствовать рассеиванию тумана.
Следует иметь в виде, что равномерность распределения скоростей воздуха

n

в рассматриваемой зоне зависит от коэффициента

m

, характеризующего распределение производственных вредностей (тепла) в рабочей и в верхней зонах. При этом

n

не должен быть меньше значения, приведенных ниже:

m

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

n

0,7

0,55

0,45

0,35

0,25

0,18

0,11

0,05

В зависимости от зоны обслуживания интенсивность облучения колеблится в определенных пределах, поэтому для расчета желательно иметь данные о пределах колебаний облучения. В соответствии с этими величинами на основании номограммы (Рис. 15) находят скорости движения воздуха vmin и vmax :

n

= vmin/vmax.

Зная длину душируемого участка рабочей зоны

А

и ширину его

В

, определяют предельную длину участка, обслуживаемого одним приточным насадком

А

max:

A

max  0,42

п

/

(1+,
где

Fп – площадь поперечного сечения помещения, обслуживаемого одной струей, м2; –коэффициент турбулентности струи, зависящий от конструкции насадка (для цилиндрической трубы с конфузором не меньше одного диаметра и углом раскрытия  = 150  = 0,07; для трубы бес насадка  = 0,08);
n – коэффициент равномерности распределения скоростей воздуха в рабочей зоне.

Рис. 15- Номограмма подвижности воздуха в зависимости от интенсивности теплового облучения.
Если длина Аmax окажется меньше необходимой, то устанавливают несколько насадков последовательно.
Горизонтальное расстояние от приточного насадка до начала душирующего участка (Рис.14 ).

Рис. 16 – Расчетная схема душирования рабочей зоны

Высота расположения приточного насадка над уровнем рабочей зоны (м)
h = 0,08 · n ·(2 · t1 + Amax) · ( + 0,3 · tg).
В таблице 6 приведено соотношение ширины душирующего факела В и длины его А в зависимости от угла установки патрубка по отношению к полу цеха  и n.
Таблица 6.- Соотношение В/А в зависимости от  и n.

/tg

Соотношение В/А в зависимости от  и n

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

30/0,599

0,05

0,07

0,11

0,15

0,22

-

40/0,842

0,06

0,09

0,13

0,17

0,25

-

45/1,0

0,07

0,11

0,15

0,19

-

0,35

Максимальная допустимая скорость воздуха на выходе из насадка (м/с):
V0 max= Vmin · [1 + m'/(1–m)],
где m'– коэффициент, равный 0,95.
Диаметр выходного сечения круглого или эквивалентного диаметра прямоугольного насадка d0 для теплого периода года (м):
d0 = 5 · h · vmax / v0 · [1 + (tg / 3,4 · )]2,
где v0 – сниженная скорость выхода воздуха из патрубка, обеспечивающая требуемую скорость в зоне душирования.
Для прямоугольного сечения насадка размер его стороны

с

определяют, задаваясь размером другой стороны b:
с = 1 / (2 / d0 – 1 / b).
Количество воздуха, подаваемого одним приточным насадком (м/с):
а) при насадке круглого сечения:
L = 0,78 · v0 · d02;
б) при насадке квадратного сечения :
L = v0 · c2.
Минимальную температуру воздуха в рабочей зоне душируемого участка tmin определяют по формуле:
tmin = tп – vmax / [v0 · (tп – t0)],
где t0 – температура воздуха, выходящего душирующего патрубка, 0С;
tп – средняя температура воздуха, подсасываемого приточной струей из окружающей среды, 0С:
tп = (tр.з – tв.з) / 2,
где tр.з и tв.з – температура соответственно рабочей и верхней зон, 0С.

Пример 19.


Исходные данные:


Определить параметры душирующего патрубка, обслуживающего рабочую зону шириной В = 4 м и длиной А = 25 м; tр.з = 25 0С; интенсивность облучения 1– 3 ккал/(см2

·

мин), m = 0,7.

Решение:


По номограмме (Рис. 13) находим Vmin= 3,3 м/с, Vmax = 5 м/с;
n = 3,3 : 5 = 0,66;
угол установки насадка 400; t =15 0С.
Принимаем конструкцию душирующего патрубка с поджатием струи
( = 0,07).

Горизонтальное расстояние от приточного насадка до начала душируемого участка:

Высота расположения приточного потрубка:
h = 0,8

·

0,66 · (2

·

8,1 + 22,5) · (0,07 + 0,3

·

0,842) = 5,8м.
Общая высота размешения патрубка над полом: 5,8+1,5 =7,3м.
Cкорость воздуха на выходе из насадка:
V0 max = 3,3 · [1 + 0,95 · (1 – 0,66)] =12,5м/с.
Диаметр выходного сечения насадка:
d0 = 5

·

5,8

·

5 / 3,3 · (1 + 0,842 / 3,4

·

0,07)2 = 12,5м/с.
Количество воздуха, подаваемое одним насадком:
L = 0,785

·

12,5

·

2,1

·

3600 = 156 000м3/ч.
Минимальная температура в рабочей зоне:
Tmin = 26,5 – 5 / [12,5 – 15)] = 22 0С.
Устройство одного патрубка для душирования зоны длиной 25м неэкономично; целесообразнее установить два или три душирующих патрубка.
Приведенный расчет скорости движения воздуха и температуры его справедлив или подвижность и кратко временном пребывании рабочего в зоне теплового облучения. При облучении рабочего тепловым потоком интенсивностью 1 кал/(см2

·

мин) и более воздушный душ без дополнительных мероприятий малоэффективен.

Пример 20.


Исходные данные:


Определить параметры воздушного душа для желобщиков доменной печи, подвергающихся тепловому облучению интенсивностью около
10 кал/(см2

·

мин) = 6000 ккал/(м2

·

ч).
Скорость воздушного факела, омывающего рабочего,4м/с; температура воздуха на рабочем месте, поступающего из кондиционера, 150С; время облучения 10 c=1/360ч. Периоды облучения и пауз чередуются, при этом пауза равна 20 c.

Решение:


Определим повышение температуры кожи без учета охлаждения:
t = 0,886 · (1/ 9) · (1 – 0,2) · 6000 ·= 24 0С.
Тогда температура кожи, подверженной облучению, будет равна:
34 + 24 = 58 оС, где 34 – температура кожи, не подверженной облучению.
Определим, насколько уменьшится теплопоступление при отводе тепла подвижным воздухом:
Qохл = 30 · (59 – 15) = 1320 ккал/(м2

·

ч);
Qисп=1

·

620=620 ккал/(м2

·

ч),
где 620 – расход тепла на испарение 1 кг воды при температуре 55 оС, ккал/(м2

·

ч).
Суммарный отвод тепла составит 1940 ккал/(м2

·

ч), что соответствует примерно 33% теплопоступлений при непрерывном облучении. В действительности в период паузы охлаждающий эффект воздушного душа и испарения будет продолжаться. Поэтому до следующего периода облучения отвод тепла составит примерно 66%.
Как видно из примера, при кратковременном интенсивном облучении, чередующемся с паузами, душирование воздухом с заданными параметрами обеспечивает полный отвод тепла с тела рабочего.
В примере установлено, что при непрерывном облучении душирование охлажденным воздухом обеспечит отвод только 1/3 тепла. Для полного отвода тепла необходимо с поверхности тела и одежды человека испарять воду:
Q = (6000–1940):620 = 6,5 л/(м2

·

ч).
При скорости воздушного потока 4 м/с и площади тела рабочего 1,2м2 содержание влаги в воздухе 6500 (4

·

1,2

·

3600) = 0,43 г/м3.
При интенсивности облучения 8 кал/(см2

·

мин) и скорости движения душирующего воздуха 4м/с снижение температуры одежды достигает примерно 8–9 оС, а при подаче воды с удельным расходом 0,3–1,0 г/м3 температура снижается на 17–18 оС.
Для приближенных расчетов можно принимать температуру тела работающего, подвергающегося кратковременному облучению интенсивностью до 10 кал/(см2

·

мин) – 60 оС, длительному той же интенсивности 70 оС; кратковременному интенсивностью более 10 кал/(см2

·

мин) – 80 оС.

3.2.4. Расчет аэрации для одиночных источников тепло– и газовыделений


Для дифференцированного расчета необходимо определить объем воздуха, подтекающего к вытяжному устройству (шахте, зонту). По приближенным данным, начальный объем воздуха в тепловой струе, поднимающейся над источником:
,
где L0 – начальный объем воздуха, м3/с; Q – количество конвекционного тепла, ккал/с; F – площадь горизонтальной проекции источника, м; H – расстояние от источника до устья газоотводящего устройства, м.
Эта формула применима в тех случаях, когда Н не более 1,5 м, т.е. количество подмешивающегося воздуха незначительно и им можно пренебречь.
При большем расстоянии следует пользоваться формулами для скоростей, расходов и поперечных сечений, тепловой струи, исчисленных от полюса струи. Полюс струи находится на оси ее, ниже источника тепловыделений, на расстоянии 2dэ (рис.15 ),
Ориентировочные границы струи определяются лучами, проводимыми из полюса через края источника тепла.
Скорость на расстоянии Z (м) от полюса:
Vz = 0,82 ·Q0.33 / Z0.29,
Z = Н + 2dэ ,
где dэ –эквивалентный диаметр источника.

Рис.17 – Расчетная схема аэрации одиночного источника теплогазовыделений
Lz = 0,13 · Z1.5 ·Q0.33 .
Эквивалентный диаметр факела у устья устройства
Dz = 0,45 ·Z0.88 .
Количество тепла, отводимое от источника посредством конвекции определяют по формуле:

Пример 21.


Для удаления тепла и газов из 150 –тонной электросталеплавильной печи над нею, под перекрытием, устанавливается зонт с механической тягой. Необходимо определить размеры зонта и производительность вытяжной вентиляции.

Исходные данные:


Диаметр печи dэ =8 м;
расстояние от верха печи до устья зонта Н = 16 м;
потребляемая печью мощность 28000 кВт;
за счет термохимической реакции выделяется в процессе плавления еще 14% от потребляемой мощности;
теплопередача в окружающую среду составляет 9%;
потери тепла с газами при наличии системы отвода газов через свод печи –около 3%;
cуммарные потери равны 12%.

Решение:


Учитывая, что печь загружается через свод, расчет ведется на два режима: сталеварения и завалки шихты.
Расстояние от полюса до устья вытяжного устройства
Z = H + 2dэ = 16 + 2

·

8 = 32 м.
Количество тепла, выделяемого печью:
Q =28000

·

0.12

·

860 / 3600

·

0,86 =93 ккал/с.
Диаметр факела у устья вытяжного устройства:
Dz = 0,45 · Z0,88 = 0,45

·

320,88 = 10 м.
Скорость на расстоянии Z:
Vz = 0,82 · Q0,33 / Z0,29 = 0,82

·

930,33 / 320,29 = 1,23 м/с.
Расход воздуха в зонте:
Lz = 0,13Z1,5 · Q0,33 = 0,13

·

321,5

·

930,33 =104 м3/с =380000 м3/ч.
В период завалки шихты свод отведен в сторону. Температура внутренней поверхности печи 1400оС. Тепловыделения лучеиспусканием и конвекции:
а) лучеиспусканием с внутренних поверхностей (под печи) по графику (рис. 16 ) находим, что при температуре 1400оС
Qиз = 35 Мкал/(м2

·

ч),
тогда Qл = 35

·

45 =1600 Мкал/ч.
Коэффициент теплоотдачи конвекцией:

б) тепловыделения конвекцией:
Qк = 1,15 · (38 + 60)

·

31

·

(1400 – 50) = 4700 Мкал/ч.
Общие тепловыделения Q = 6300 Мкал/ч = 174 ккал/с.
Расход воздуха Lz = 0,13

·

321,5

·

1740,33 = 140 м3/с = 500000 м3/ч.
Из результатов расчетов следует, что для обеспечения эффективности вентиляции необходимо обеспечить расход воздуха вытяжного зонта не менее 500000 м3/ч.

Рис. 18 - Номограмма интенсивности теплового излучения из открытого проема печи

Пример 22.


Исходные данные:


Определить среднюю скорость и расход воздуха на расстоянии Н1 = 0,5 м и Н2 = 1,5 м над плитой, нагретой до температуры tп = 100 0С, если температура окружающего воздуха tокр= 20 0С, а размер плиты АВ = 0,70,6 м .

Решение:


Количество тепла, отдаваемое плитой путем конвекции (теплоотдача):

где – коэффициент теплоперехода конвекцией;
F – площадь плиты, м2.
Объем воздуха L0 в теплой струе, поднимающейся над источником на расстоянии Н1 приближенно составляет:

Средняя скорость струи (считая сечение струи равным площади источника в плане):
ср = L0 / F = м/с.
Скорость, расход и поперечник струи на высоте установки вытяжного зонта Н2 определяется по формулам:


dz = 0,45 · Z0,88, м.
здесь Z – расстояние от кромки вытяжного зонта до полюса струи:
Z = H2 + 2 · d = 1,5 + 2

·

0,7 = 2,9 м.
Здесь d = 0.7 м – больший габарит источника тепловыделения

Рис 19 –Расчетная схема

3.2.5. Расчет интенсивности тепловых излучений


Пример 23.


Рассчитать интенсивность теплового излучения на рабочих местах в горячих цехах металлургической промышленности.
Примечание: рабочие на указанных местах находятся переодически.

Исходные данные:


Температура излучающей поверхности, tи =1355 0С ;
Площадь излучающей поверхности, F=3.5 м2;
Расстояние от источника теплового излучения до рабочего места l=6 м

Решение:


Интенсивность теплового, Вт/м2, излучения на рабочем месте определяют:
– для случая l  F:
;
– для случая l  F
;
где F – площадь излучающей поверхности, м2;
Ти – температура излучающей поверхности, К0;
l – расстояние от источника теплового излучения до рабочего места, м.
Для заданного условия (l › F):

Cравнивая полученные результаты с допустимой интенсивностью теплового излучения на рабочих местах (qдоп  0,35 кВт/м2 по ГОСТ 12.4.123–83 для всего организма ,можно сделать вывод ,что для заданных условий интенсивность теплового илучения превышает допустимую в 17 раз.

3.2.6. Расчет аэрации горячих цехов

.


Пример 24.


Исходные данные:


В горячем цехе с теплоизбытками для нормализации условий труда применяется аэрация.
Необходимый для этого воздухообмен составляет L = 230000 м3/час. Высота цеха Н = 10,5 м, расстояние от вытяжных проемов до центра нижних проемов – h = 8,5 м. Атмосферное давление Ра = 99300 Па. Наружная температура воздуха tн = 14 0С, рабочей зоны tр.з. = 22 0С, температурный градиент в цехе t = 0,5 0С/м. определить необходимую площадь нижних (приточных) и верхних (вытяжных) проемов.
Х = 20  = 200.

Решение

:


Температура уходящего из помещения воздуха:
tух = tрз + t · (Н – 2) = 22 + 0,5 · (10,5 – 2) = 26,25 0С.
Средняя температура воздуха в помещении:

Плотность воздуха при соответствующих температурах и атмосферном давлении определяем методом экстраполяции по таблице 7.
Таблица 7.-Зависимость плотности воздуха от температуры.

Темпера
тура, 0С

Плотность, кг/м3 при атмосферном давлении, мм.рт.ст.

Темпера
тура, 0С

Плотность, кг/м3 при атмосферном давлении, мм.рт.ст.

760

745

760

745

–10

1,342

1,316

+15

1,226

1,202

–5

1,317

1,291

+20

1,205

1,181

0

1,293

1,267

+25

1,185

1,162

+5

1,270

1,244

+30

1,165

1,141

+10

1,248

1,223

+35

1,146

1,123

Примечание: 1 Па = 7,510–3 мм. рт.ст.
Полное тепловое давление:
Рn = h  g · (н – ср) = 8,5

·

9,81

·

(1,197 – 1,189 ) = 0,667 Па.
2010-07-19 18:44 Читать похожую статью
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • © Помощь студентам
    Образовательные документы для студентов.