Нагревательный прибор.

Виды конструкций нагревательных приборов могут быть самыми разнообразными. Приборы отливают чугуна, выполняют из стали, стекла, бетона, керамики, фарфора в виде панели из бетона с заложенными в них трубчатыми нагревательными элементами. Приборы различают по форме, они могут собираться из отдельных секций и элементов. В них могут подаваться различные теплоносители с разными параметрами;

Основные виды нагревательных приборов – это радиаторы, ребристые трубы, конвекторы и отопительные панели. В радиаторах и ребристых трубах тепло отдается конвекцией и излучением, причем конвективная теплоотдача несколько превышает лучистую. В конвекторах основная доля тепла отдается конвекции. Отопительные панели обычно имеют плоскую поверхность и большую часть тепла отдает излучением.

Простейшим является нагревательный прибор из гладких стальных труб.Обычно он выполняется в виде змеевика или регистра.

Прибор имеет высокий коэффициент теплопередачи и несколько большую часть тепла отдает конвекции. Он выдерживает высокое давление теплоносителя ( от 1,5 до 2 МПа).

Однако приборы из гладких труб дороги и занимают много места. Они применяются в помещениях со значительными выделениями пыли, для обогрева световых аэрационных фонарей производственных зданий. Прибор из гладких труб может быть изготовлен в построечных мастерских.

Наибольшее распространение из нагревательных приборов получили радиатор. Радиаторы собираются из секции со сравнительно ровной поверхностью.

Их различные типы различаются друг от друга габаритами и формой. Обычно секции отливаются из чугуна, но могут быть и стальными (штампованными), керамическими, фарфоровыми. Каждая имеет полые колоны и верхнюю и нижнюю головки с резьбовыми отверстиями.

С помощью резьбовых ниппелей и резьбы в отверстия головок секций соединяют друг с другом. В результате образуется общая полость соединенных между собой полых колонн. Это полость заполняется и теплоносителями.

Для уплотнения стыков между секциями применяют прокладку из кордона, пропитанного олифой. Некоторые радиаторы изготовляются в форме блока.

Широкое применение в системе отопления получили чугунные ребристые трубы.Ребра на поверхности трубы увеличивают площадь теплоотдающие поверхности, но несколько снижают гигиенические качества прибора (скапливается пыль, которую трудно убирать) и предают ему грубый внешний вид. В жилом строительстве стали широко применять конвекторы плинтусного типа. Эти нагревательные приборы представляют собой стальные трубы диаметром 15 – 20 мм к оребрением из ленточной стали толщиной 0,5 – 0,7 мм. Оребрение образует замкнутые каналы шириной 20, и высокой 80 – 90 мм. Глубина прибора 60 -70 мм. Такие каналы легко отчищаются от пыли, а коробчатая форма оребрения делает его достаточно прочным. Теплоотдача 1 м длины конвектора плинтусного типа стандартных условиях 300 Вт.

Вентиляция и кондиционирования воздуха. Гигиенические основы вентиляции и расчета воздухообмена, системы вентиляции, аэрация, вентиляторы, аспирационные и пылегазоочистные системы, кондиционирование воздуха.

Неотъемлемой частью всякого здания, предназначенного для трудовой деятельности и отдыха человека, является устройства создающие благоприятный внутренний климат. Средства климатизации зданий и помещений могут быть как архитектурного, так и инженерного порядка. К последним относится такие области строительной техники, как отопление (охлаждение) и вентиляция с соответствующим тепло и холодоснабжением. Поскльку отопление и вентиляция служат для создания и поддержания определенных параметров и состава внутреннего воздуха зданий, т.е. их климата, то обе эти области иногда практически невозможно отделить друг от друга.

Системой вентиляцииможет быть названо совокупность устройств, обеспечивающих необходимое состояние воздушной среды в помещений или зданий и исключающих загрязнение наружного воздуха выбросами зданий. Высокопроизводительный труд и комфортный отдых людей возможен при организации в помещениях микроклимата, соответствующего гигиеническим нормативам. Микроклимат помещений в большей мере определяется метеорологическими условиями, которые характеризуются комплексом таких физических факторов внутренней среды, как температура, влажность и скорость движения воздуха, и инфракрасное излучение (радиационная теплоотдача). При поступлении в воздух помещений тепла, пыли, вредных газов, водяных паров и паров других жидкостей в количествах, создающих концентрации их выше определенных пределов, гигиенические показатели воздуха снижаются и избыточные примеси и тепло становится вредными выделениями, т.е. вредностями. Источником выделения вредностей в жилых и общественных помещениях являются в основном люди, а в производственных - и люди, и производственные процессы.

Количество выделяемого человеком тепла зависит от характера выполняемой им работы и метеорологических условий. Для нормального и самочувствия человека необходим постоянный отвод выделяемого им тепла. Так в состоянии покоя при температуре окружающего воздуха 18⁰С одетый человек теряет около 116 Вт явного и скрытого тепла.

Отдача организмом явного тепла в основном зависит от разности температур между поверхностью окружающих предметов (радиацией) окружающего воздуха (конвекции).

Гигиенические требования к вентиляции направлены на поддержание необходимых метеорологических условий и частоты воздуха, которая определяется безвредной концентрацией вредностей. Оптимальные и допустимые метеоусловия и состав воздушной среды в рабочей зоне жилых, общественных и производственных помещений установлены санитарными нормами (СН 245-71).

Количество вентиляционного воздуха, необходимого для поддержания в помещениях концентрации вредностей в заданных пределах называется воздухообменом.Расчету воздухообмена предшествует определение вредности.

При одновременном выделений нескольких видов вредностей однонаправленного действия, например раздражающих газов (серый и сернистый ангидрид) или паров растворителей (ацетон, спирты). Воздухообмен определяется путем суммирования объемов воздуха, требующихся для разбавления каждого вещества в отдельности, до его предельного допустимой концентрации.

Тепловыделенияявляются одним из наиболее распространенных видов вредностей. При расчете общей вентиляции по тепловыделением определенной баланс тепла (кВт), т.е. учитывают все формы прихода и расхода тепла, что позволяет выяснить теплоизбытки, являющихся вредностью:

Q = Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+Q₅+Q₆;

где: Q₁ тепловой поток, создаваемый тепловыделением технологического процесса; Q₂ тепловой поток от источников искусственного освещения; Q₃ тепловой поток , поступающий в здание от солнечной радиации; Q₄ поток тепла, выделяемого людьми; Q₅ тепловой поток, проходящий через ограждающие конструкции; Q₆ поток тепла от выезжающего в помещений транспорта(вагоны, автомашины) или к этому транспорту. Мощность тепловыделений нагретых поверхностей (кВт) определяется как:

Q= F_* α ∆t;

где: F теплоотдающая поверхность, м³; α коэффициент теплоотдачи, кВт/(м² К); ∆t разность температур нагретого тела и окружающего воздуха, К.

Электроэнергия, потребляемая станками и лампами искусств освещения, переходит в тепло, теплопоступления от них составляет (кВт).

От электродвигателей Q₁= N(1- η₁)_* К_сп;

От электроламп Q₂= N_* η₂;

где: N номинальная мощность станков или всех источников освещения; η₁ КПД электродвигателей_; К_сп коэффициент спроса на электроэнергию, принимаемый по электрическому проекту им справочным материалом; η₂ коэффициент перехода электрической энергии в солнечную (η₂=0,95-1,0).

Основные теплопоступления от солнечной радиации (кВт) бывают:

Через остекленные поверхности Q₃= F_ост*q_ост*А_ост*1000;

Через покрытия Q₃=F_п*q_п*К_п*1000;

где: F_ост и F_п поверхности остекленной и покрытий, м³; q_ост и q_п поверхностная плотность радиационного теплового потока через остекления и покрытия , Вт/м²; А_ост коэффициент, характеризующий остекления и степень его загрязнения; К_п коэффициент теплопередачи покрытия, Вт/(м²К);

Выделяемое людьми явное и скрытое (с испарениями)тепло зависит от интенсивности физической нагрузки и с учетом ее определяется по формуле (кВт).

Q₄=Р_*q_*1000;

где: Р количество людей; q мощность тепловыделений одним человеком, Вт.

Воздухообмен количество приточного воздуха (м³/с), вводимого для поглощения теплоизбытков рассчитывают по формуле:

L= Q_изб/(С_*ρ_* (t_выт- t_пр);

где: Q_изб явная избыточная тепловая мощность помещения, кВт; С удельная теплоемкость воздуха, КДж/кгК; ρ плотность воздуха, кг/м³; (t_выт- t_пр) температура вытяжного (удаляемого) воздуха и приточного (вводимого) воздуха.

Влаговыделения, т.е. влага, испаряющаяся с открытых и смоченных поверхностей пола, технологически ванн, влажного оборудования и деталей, с поверхности тела человека, и выделяемая им при дыхании, а также пар, прорывающийся через не плотности, составляют незначительные количества, повышающие влажность воздуха до недопустимых пределов. Влаговыделения людей в зависимости от температуры окружающего воздуха и интенсивности выполняемой работы могут быть от 40 до 400г/ч. Воздухообмен (м³/с),обеспечивающий ассимиляцию влаговыделений, определяют по формуле:

L=W/(ρ_*(d_выт -d_пр));

Газовыделения.Наиболее распространенное газовое загрязнение – углекислый газ. Все процессы окисления органических веществ – горение, гниение, брожение и др. , а также дыхание людей и животных – сопровождается выделением углекислого газа. ПДК углекислого газа ограничены нормами и для жилых зданий равны 1 л/м³, для учреждений – 1,25 л/м³, а для детских учреждений и больниц – 0,7 л/м³. общая вентиляция в помещениях с газовыделением является дополнительной для удаления вредностей, прорвавшихся из укрытий, и воздухообмен (м³/с), определяется по формуле:

L=М/ т₁-т₂;

где: М – количество вредности, выделяющихся или вырывающихся из под укрытий л/сек или мг/сек; т₁ и т₂ – концентрация вредности при точном и вытяжном воздухе, л/м³ или мг/м³.

Пылевыделение.Пыль, содержащаяся в воздухе, представляет собой мельчайшие частицы твердого или жидкого вещества. Будучи взвешены в воздухе эти частицы носят название аэрозоли.

Кратность воздухообмена, т.е. отношение вентиляционного (приточного или вытяжного) воздуха к внутреннему объему помещения или, иными словами, количество полных смен воздуха в помещении в течении часа.

n = ± L/V;

L = n*V ;

Где: n – это кратн6ость воздухообмена, определяемая по справочным материалом; L – это воздухообмен, м³/ч; V – внутренний объем помещения м³.

Нормативах для ряда помещений указывается отличающиеся кратности притока (+) и вытяжки (-).

В местных и локализирующихсистемах ликвидация вредностей происходит в местах их возникновения. Если, устройство местной вентиляции не целесообразно или технически невозможно, прибегают к замене загрязненного воздуха на чистый в объем всего помещения, т.е. устраивают общую вентиляцию.

По направлению организационного воздушного потока вентиляцию подразделяют на приточную (в здании) и вытяжную (из здания).

Если движение воздуха в вентилируемом объеме происходит за счет естественных сил, например, разности движений столбов воздуха, имеющего разные температуры, то вентиляцию принято называть естественной.При перемещении воздуха электровентиляторами вентиляция называется механической(мехн6ическое перемещение может осуществляется и другими нагнетателями газов, например, турбокомпрессорами).

Аэрациейназывается организованная общеобменная вентиляция помещений в результате наступления и удаления воздуха через открывающиеся фрамуги окон и фонарей.

Аэрация широко применяется в производственных зданиях с большими теплоизбытками и позволяет осуществлять воздухообмены, достигающие миллионы м³ в час.

Гравитационное давление,в результате которого воздух поступает в помещение и выходит из него, образующиеся за счет разности температур натужного и внутреннего воздуха, регулируется различной степенью открытия фрамуг и фонарей. Разность этих давлений на одном и том же уровне называется внутренним избыточным давлениеми обозначается Р_{изб. ;} при этом Р_изб. Может быть как положительной, так и отрицательной величиной.

Плоскость, где внутреннее избыточное давление равно 0, называется нейтральной зоной.

Аэрация с использованием ветрового давления основана на том, что на выветренных поверхностях здания возникает избыточное давление, а на заветренных – разряжение.

Ветровое давление на поверхности ограждения определяют из выражения.

Р_в = k_* (v² ρ/2);

Где: k - аэродинамический коэффициент, показывающих какая доля динамического давления ветра преобразуется в давление на данном участке ограждения и кровли. Значение определяет путем обдувания воздухонепроницаемых моделей здания потокам воздуха в аэродинимичееско1 трубе. Можно полагать в среднем для наветренной стороны k = + 0,8, а для заветренной k = - 0,6.

Вентиляторы.

В общественных и производственных зданиях устанавливают преимущественно механическую вентиляцию, в которой воздух перемещается по сети воздуховодов и др. элементом системы с помощью радиальных и осевых вентиляторов, приводимых в действие электродвигателями. По принципу действия и назначению вентиляторы подразделяются на радиальные (центробежные), осевые, крышные и потолочные. Обычный радиальный вентилятор состоит из трех основных частей: с рабочего колеса, с лопатками (иногда называемого ротором), улиткообразного кожуха и станины с валом, шкивом и подшипниками.

Работа радиального вентилятора заключается в следующим: превращении рабочего колеса воздух поступает через входное отверстие в каналы между лопатками колеса, под действием центробежной силы перемещается по этим каналам, собирается спиральным кожухом и направляется в его выходное отверстие. Воздух в центробежный вентилятор поступает в осевом направлении и выходит из него в направлении перпендикулярном оси.

Простейший осевой вентилятор В – 0,6-300 состоит из рабочего колеса, закрепленного на втулке и насаженного на вал электродвигателя, и кожуха (обечайки), назначение которого – создавать направленный поток воздуха. Превращение колеса возникает движение воздуха вдоль оси вентилятора, что и определяет его название.

Осевой вентилятор по сравнению с радиальном создает при работе больший шум и неспособен преодолевать при перемещении воздуха большие сопротивления.

В жилых и общественных зданиях осевые вентиляторы следует применять для подачи больших объемов воздуха, но если не требуется давление выше 150 – 200 Па. По сравнению с радиальными вентиляторами осевые имеют следующие преимущества конструктивного характера: имеют меньшую массу, компактный, их можно включать непосредственно в сеть воздухопроводов, реверсивный (при симметричном профили лопаток).