Помещения при избытке теплоты

В помещении со значительными тепловыделениями объем приточного воздуха, необходимо для удаления избыточной теплоты (без учета количества теплоты, уносимой из помещения с воздухом, удаляемым через местные отсосы), определяется соотношением

(1.13)

где Q_изб — избыточная теплота, Дж/с;

С_р — удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении, Дж/(кг×к);

r — плотность воздуха при 293 к (20 ⁰С), кг/м³, равная r = 1,2 кг/м³;

Т_у — температура удаляемого воздуха, К;

Т_п — температура воздуха, подаваемого в помещение, К. Т_у и Т_п легко получить по обычному градуснику, прибавив к значению температуры в ⁰С цифру 273, например 10 ⁰С соответствует 283 К, 0 ⁰С = 273 К, 30 ⁰С = 303 К и т. д.

Количество теплоты, которое необходимо затратить, чтобы 1 кг воздуха поднять на 1 ⁰С, называется теплоемкостью воздуха, отнесенной к единице веса, иначе — удельной теплоемкостью воздуха.

Различают теплоемкость воздуха при постоянном давлении С_р и при постоянном объеме С_v.

Значения теплоемкостей сухого воздуха при изменении температуры от 0 до 80 ⁰С соответственно равны: С_р = 0,239 – 0,241 и С_v = 0,170 – 0,172 ккал/(кг×град). В системе СИ соответственно указанному диапазону С_р = 999,999 – 1008,368 Дж/(кг×К). Если предположить, что между температурой воздуха и его теплоемкостью существует линейная зависимость, то при 20 ⁰С величина С_р = 1001,6728 Дж/(кг×К), из выражения: С_р= 999,999 + 0,1046125×t.

Избыточная теплота, Дж/с или Вт по существу не что иное, как тепловая мощность источника тепловыделения, которая характеризуется теплосодержанием, Дж/кг. Только удаление этих избыточных килограммов (масс) нагретого воздуха со скоростью, имеющей размерность кг/с, может создать предпосылки для замещения этой массы воздуха свежим, более холодным воздухом. Математически это описывается как умножение величины теплосодержания на скорость удаления теплого воздуха, в размерности это выглядит как (Дж/кг)×(кг/с) = Дж/с. Поэтому формулу (1.13) можно представить в следующем виде

(1.14)

где L_уд — удаляемый из помещения воздух, с учетом, кратности воздухообмена (К), м³/ч. При К=10 и V=90 м³, L_уд=900 м³, где V — объем помещения.

В воздухе практически всегда присутствует вода в виде паров, которые при снижениях температуры воздуха меняют агрегатное состояние, выпадая в виде росы или в виде инея. Теплосодержание влажного воздуха определяется

(1.15)

где g — количество тепловой энергии, заключенное в 1 кг массы газа, Дж/кг;

r = 2,5×10⁶ — скрытая теплота парообразования или удельная теплота испарения воды при 0 ⁰С, Дж/кг;

С_п =1890 — средняя удельная теплоемкость водяного пара при нормальном давлении, Дж/(кг×К);

t — температура, ⁰С; Р = 101325 Па;

Х — влагосодержание – отношение плотности водяных паров к плотности воздуха, кг/кг, т. е.

, (1.16)

где r_п и r_с — плотности сухого воздуха и водяного пара, кг/м³. Влагосодержание может быть определено также с помощью давления и газовых постоянных.

Так уравнение состояния (Клайперона-Менделеева) влажного воздуха имеет вид

(1.17)

где Р — давление воздуха, Па;

r — плотность воздуха, кг/м³;

Т — абсолютная температура, К;

R — газовая постоянная, Дж/(кг×К).