Файл: 2.doc

в

где 6 и X — толщина и теплопроводность отдельных материальных слоев конст­рукции; Опов — коэффициент теплообмена на внешней поверхности.

Расчет осложняется тем, что а_Пов зависит от температуры внешней поверхности (см. рис. V.1), которая (в отличие от первого случая) в расчете не известна.

В инженерной практике подобного рода задачи решаются методом последовательного приближения. В данном случае удобен следующий порядок расчета. Задаются коэффициентом теплообмена а_Пов (обычно 10—20) и определяют температуру внешней поверхности /_пов, по кото­рой корректируют значение а_ПОв. Можно повторить корректировку, определив t_noB при новом значении а_Пов. Одной корректировки обычно оказывается достаточно, так как нет необходимости особенно точно определять а_ПОв, роль которого в общем сопротивлении стенки тепло­передаче невелика. После уточнения а_Пов по формуле (V.9) определяют Кет, а по формуле (V.8)—теплопоступления от стенок печи в по­мещение.

В некоторых случаях при проведении расчета необходимо также учитывать зависимость теплопроводности огнеупорных и теплоизоля­ционных материалов А, от температуры. Порядок расчета от этого не изменяется.

Теплопоступления через свод печи рассчитываются так же, как и через стенки, с той лишь разницей, что а_ПОв определяется по рис. V.1 для нагретой горизонтальной поверхности, обращенной вверх.

Потери тепла подом печи гораздо меньше потерь тепла ее боковыми стенками и сводом. Однако эти потери в некоторых случаях следует учитывать. Для предохранения фундамента от высоких темпе­ратур принимают большую толщину огнеупорной кладки, вследствие чего уровень поверхности пода печи оказывается выше уровня пола по­мещения. Точный расчет теплопотерь оказывается довольно сложным. Для приближенного расчета можно пользоваться формулой

(V.10)

где m — доля теряемого подом тепла, поступающего fc помещение (0,5—0,7); f — фактор формы (для круглого пода равен 4,1, для квадратного пода — 4,6, для пода в виде вытянутого прямоугольника — до 3,9); /под— площадь пода; D — диаметр кру­га, равновеликого по площади поду; X— эквивалентная теплопроводность кладки пода и грунта.

Количество тепла, поступающего через дверцы, закрывающие за­грузочные отверстия, подсчитывается так же, как и количество тепла, проходящего через боковые стенки печи.

Важным элементом теплового расчета является определение интен­сивности излучения из открытого отверстия. Такой расчет необходим для определения теплопоступлений в помещение и теплового облучения человека на рабочем месте около открытого отверстия. Для упрощения расчета обычно принимают, что излучение из отверстия q'_OTB, Вт/м², со­ответствует излучению абсолютно черного тела и равно:

(V. 11

)

Рис. V.2. Коэффициент облученности ф₀тв тор­цовой поверхности с учетом отражения боко­вых поверхностей в щелевом (/) и цилиндри­ческом (2) отверстиях

Я от *?отв ^отв* Of • 12)

Она определяет теплопоступления в помещение Q_0Tb в результате излучения из открытого отверстия площадью F:

, . Qotb — Я ora F- (V. 13)

Чтобы рассчитать интенсивность теплового облучения рабочего, не­обходимо определить коэффициент облученности рабочего места ф_рм. Обычно рассчитывают наибольшую интенсивность для площадки по­верхности, расположенной напротив центра отверстия на расстоянии, равном расстоянию от рабочего места до отверстия. Коэффициенты Фр.м Для этого случая в зависимости от расстояния х до отверстия пло­щадью F приведены на графике рис. V.3. Наибольшая интенсивность теплового облучения на рабочем месте q_pM, Вт/м², в результате равна:

Яр и — фр М фотв Со f JQQ j Р ⁼ фр.И 0ОТВ F* (V.14)

В формуле (V.14) коэффициенты облученности отнесены к 1 м² по- верхнбсти в плоскости рабочего места.

При необходимости расчета с учетом произвольного положения ра­бочего относительно загрузочного отверстия, а также с учетом излуче­ния нагретой поверхности печи и других поверхностей в помещении

Рис. V.3. Зависимость коэффи­циента облученности <р_{р м} от расстояния х до центра излу­чающей поверхности площадью F (от xl YT

)

§ 23. Теплопоступления с продуктами сгорания

В результате горения топлива в печах, при газовой сварке, стекло­дувных работах и им подобных в помещение частично попадают продук­ты сгорания, которые загрязняют воздух и одновременно вносят в по­мещение некоторое количество тепла. Печи могут быть с отводом про­дуктов сгорания (обычно при твердом и жидком топливе) и с выпуском всех продуктов сгорания непосредственно в помещение (например, при газовом топливе). Если продукты сгорания выпускаются в цех, тепло­поступления Qn.ci Вт, подсчитываются по расходу топлива G_T и его теп­лоте сгорания Qp3

<2п.с (V-¹⁵*

где Цт — коэффициент, учитывающий неполноту сгорания топлива (0,9—0,97).

§ 24. Теплопоступления от остывающего

МАТЕРИАЛА

Если в помещение подают материалы и изделия в нагретом состоя­нии (например, из нагревательных печей), то необходимо учитывать тепло, которое они отдают помещению при охлаждении. Если жидкий материал при остывании в помещении твердеет (например, жидкий ме­талл), то общее количество тепла Q₀ct, отданного при остывании, равно:

Qoct ⁼ Кж (/нач /пл) Н" ^пл Н^{- с}т (/пл — /кон)] (V. 16)

где Сж и с? — удельная теплоемкость материала соответственно в жидком и твер­дом состоянии; /_нач, /кон и /_пл — температура соответственно начальная, конечная и фазового превращения (плавления); /_пл— теплота фазового превращения (плавления) материала; G — масса материала.

Теплофизические характеристики стали и чугуна

Qoct — С (/нач — ^кон) Q«

Формулы (V.16) и (V.17) определяют общее количество тепла, отданного те­лом при понижении его температуры от /нач до /кон. Интенсивность теплоотдачи изменяется во времени. Как правило, в

Рис V.4.- Зависимость В> от критерия-F

a

расчете не известна /_Кон, а даны только /_Нач, температура помещения l_R и теплофизические свойства тела. Требуется определить количество тепла, поступающего в помещение за определенный отрезок времени. Обычно интересует наибольшая интенсивность теплопоступлений за первый и последующие часы остывания.

Поступления тепла от нагретых материалов и изделий (или, наобо­рот, затраты тепла на нагрев материалов и изделий, подаваемых холод­ными с улицы) за некоторый промежуток времени Дz с начала нагрева или охлаждения можно определить по формуле

<4т“^с0('„,ч-О^г' (V.18)

где В — доля избыточного содержания тепла телом, потерянного за время Аг с начала охлаждения или нагрева.

Величина В зависит от размеров, формы, теплофизических свойстз тела, продолжительности его охлаждения. Она может быть приближенно определена по графику на рис. V.4 в зависимости ют критерия Fo, равного

^р°=ж> <^v-¹⁹⁾

где с — теплоемкость материала; G — масса изделия; R— полное сопротивление теплопередаче со всей поверхности тела, К/Вт, равное

R = ■■-}- —— (V.20)

рXF² _BF

(здесь р — плотность материала, изделия; Я — теплопроводность, которая для

материалов в сыпучем состоянии должна быть увеличена на 25%; F — площадь внеш­

ней теплоотдающей поверхности тела; а_по_в — коэффициент теплообмена на поверхно­сти тела, определяемый по графику рис. V.1).

В помещении возможен сложный технологический режим подачи нагретых или холодных материалов и изделий во времени. В этом случае нужно определить изменение теплопоступлений во времени от отдельных партий материалов и изделий и построить график изменения во времени суммарных теплопоступлений в помещение. Наибольшие часовые тепло­поступления являются расчетными, и их необходимо учитывать при со­ставлении теплового баланса помещения и определении установочных мощностей вентиляционных систем.