close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

- Интернет-Вестник ВолгГАСУ

код для вставкиСкачать
ISSN 1994-0351. Интернет-вестник ВолгГАСУ. Сер.: Политематическая. 2013. Вып. 4(29). www.vestnik.vgasu.ru
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
УДК 697.922.2
С. В. Саргсян, А. О. Абаев, Н. В. Сеничкин
УЧЕТ ВЛИЯНИЯ РАСХОДА ВОЗДУХА ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ПАРАМЕТРОВ
ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО СЛОЯ НА ВОЗДУХОВОДАХ СИСТЕМ ВЕНТИЛЯЦИИ
И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА
Представлен способ расчета толщины теплоизоляционного слоя на воздуховодах систем
вентиляции и кондиционирования воздуха, производимого по заданному снижению температуры воздуха, транспортируемого воздуховодами, температуре на покровном слое тепловой
изоляции воздуховодов и с учетом расхода воздуха в воздуховодах.
К л ю ч е в ы е с л о в а: температура точки росы, воздуховод, теплоизоляционный слой,
теплопроводность.
The paper deals with the method to calculation of the thickness of the thermal insulating layer
on the air ducts of ventilation and air conditioning systems produced with the given decrease of the
temperature of air transported by air ducts, the temperature on the cover layer of thermal insulation of
ducts, and taking into account the air consumption in air ducts.
K e y w o r d s: dew point temperature, air duct, thermal insulating layer, thermal conduction.
Определение основных параметров теплоизоляционного слоя (тип утеплителя и его толщина) для систем вентиляции и кондиционирования воздуха
производится с целью предотвращения конденсации влаги из окружающего
воздуха на покровном слое тепловой изоляции воздуховодов, содержащих
кондиционированный воздух с температурой ниже температуры окружающей
среды [1]. Данный расчет выполняется для изолируемых поверхностей, расположенных в помещении, где расчетная относительная влажность воздуха
в соответствии с заданием на проектирование принимается не менее 55 %.
Толщина теплоизоляционного слоя δ ут , м, для плоской и цилиндрической
поверхности диаметром 2 м и более, обеспечивающая заданную температуру на
поверхности изоляции, определяется по формуле [СНиП 2.04.14—88*]
δ ут =
λ ут ( tвоз − tпов )
(
αн tпов − tокр
)
(1)
,
где λ ут — теплопроводность теплоизоляционного слоя, Вт/(м·°С); tвоз —
температура воздуха в воздуховоде, °С; tпов — температура на наружной поверхности теплоизоляционного слоя воздуховода, °С; αн — коэффициент
теплоотдачи от наружной поверхности теплоизоляционного слоя воздуховода, принимаемый по [СНиП 41.03—2003, прил. 9], Вт/(м2·°С); tокр — температура воздуха окружающей воздуховод среды, °С.
Для цилиндрических объектов диаметром менее 2 м толщина теплоизоляционного слоя определяется по формуле [СНиП 2.04.14—88*,
СНиП 41.03—2003]
d
δ ут = в ( B − 1) ,
2
(2)
1
ISSN 1994-0351. Интернет-вестник ВолгГАСУ. Сер.: Политематическая. 2013. Вып. 4(29). www.vestnik.vgasu.ru
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
где B =
d ут
dв
— отношение наружного диаметра изоляционного слоя d ут , м,
к наружному диаметру изолируемого воздуховода dв , м. Величина B определяется из формулы
B ln B =
2λ ут ( tвоз − tпов )
(
αн dв tпов − tокр
)
(3)
.
Формулы (1) и (2) не учитывают влияние расхода воздуха в воздуховоде
системы кондиционирования. Между тем, он оказывает значительное влияние на процесс определения оптимальных параметров теплоизоляционного
слоя.
Покрытием наружной поверхности воздуховода приточной системы теплоизоляционным слоем обеспечивается температура выше температуры точки росы:
tпов > tт. р ,
(4)
где tпов — температура на наружной поверхности теплоизоляционного слоя
воздуховода, °С; tт. р — температура точки росы, °С.
Толщина теплоизоляционного слоя на воздуховодах в процессе проектировании систем кондиционирования воздуха определяется в момент, когда
уже известны все основные параметры для расчета. Из уравнения теплового
баланса для участка воздуховода (рис. 1) справедливо соотношение
Q3 = Q 2 − Q1 ,
(5)
где Q3 — теплопоступления к потоку воздуха в пределах участка; Q2 — количество теплоты, выносимой из участка воздуховода потоком; Q1 — количество теплоты, вносимой на участок воздуховода потоком.
Рис. 1. Конструктивная схема утепленного воздуховода
Для плоских (прямоугольные воздуховоды) и цилиндрических поверхностей (круглые воздуховоды) диаметром 2 м и более, а также цилиндрических
поверхностей диаметром менее 2 м теплопоступления определяются по известной формуле
Q3 = Δtср
А
;
R
(6)
2
С. В. Саргсян, А. О. Абаев, Н. В. Сеничкин
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
t +t
Δtср = tпов − н к ,
2
(7)
где А — площадь поверхности воздуховода на участке; R — сопротивление
теплопередаче утепленного воздуховода от внутренней среды до поверхности
изоляции; tпов — температура на наружной поверхности покровного слоя
изоляции воздуховода; tн и tк — начальная и конечная температура воздуха
на участке воздуховода.
Сопротивление теплопередаче утепленного воздуховода прямоугольного
(плоская стенка) сечения или круглого сечения диаметром 2 м и более (цилиндрическая стенка) определяется по формуле
R=
1 δст δ ут
+
+
,
α в λ ст λ ут
(8)
где αв — коэффициент теплоотдачи от внутренней среды к внутренней поверхности воздуховода, Вт/(м2 · °С); δст — толщина стенки воздуховода, м;
λ ст — теплопроводность материала стенки воздуховода, Вт/(м · °С); δ ут —
толщина теплоизоляционного слоя, м; λ ут — теплопроводность теплоизоляционного слоя, Вт/(м °С).
Для воздуховодов цилиндрической формы диаметром менее 2 м сопротивление теплопередаче утепленного воздуховода определяется по формуле
R=
d ут
1
+ 2πλ ут ln
,
2α в d в
dв
(9)
где d ут — наружный диаметр изоляционного слоя, м; dв — наружный диаметр изолируемого воздуховода, м.
Покрытие воздуховодов теплоизоляционным слоем позволяет предотвратить нагревание охлажденного воздуха в системе кондиционирования.
Рассчитаем количество теплоты, передаваемой транспортируемому воздуху
на участке системы с постоянным расходом от окружающей среды:
Q2 − Q1 = cρL( tк − tн ),
(10)
где с — теплоемкость воздуха, кДж/(кг · °С); ρ — плотность воздуха,
кг/м3; L — расход воздуха на участке, м3/с.
Подставляя в (5) выражение (6) и (10), получим:
(t
пов
− 0,5 ( tк + tн ) )
A
= cρL ( tк − tн ) .
R
(11)
Выражение (11) для плоской и цилиндрической поверхности диаметром
2 м и более принимает следующий вид:
A ( tпов − 0,5 ( tк + tн ) )
⎛ 1 δст δ ут ⎞
+
⎜⎜ +
⎟⎟
⎝ α в λ ст λ ут ⎠
= cρL(tк − tн ).
(12)
3
ISSN 1994-0351. Интернет-вестник ВолгГАСУ. Сер.: Политематическая. 2013. Вып. 4(29). www.vestnik.vgasu.ru
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Полученная формула (12) позволяет определить толщину теплоизоляционного слоя с учетом расхода воздуха для плоской и цилиндрической поверхности диаметром 2 м и более:
⎡ A ( tпов − 0,5(tк + tн ) ) 1 δст ⎤
δ ут = λут ⎢
− −
⎥.
cρL ( tк − tн )
α в λ ст ⎥⎦
⎢⎣
(13)
Выражение (11) для воздуховодов цилиндрической формы диаметром
менее 2 м принимает следующий вид:
A ( tпов − 0,5(tк + tн ) )
= cρL(tк − tн ).
d ут ⎞
⎛ 1
+ 2πλ ут ln
⎜
⎟
dв ⎠
⎝ 2α в d в
(14)
Для воздуховодов цилиндрической формы диаметром менее 2 м толщина
теплоизоляционного слоя с учетом расхода воздуха на участке воздуховода
определяется по аналитическому выражению:
⎛
⎧⎪ 1 ⎛ A ( tпов − 0,5 ( tк + tн ) )
1
−
δ ут = d в ⎜ exp ⎨
⎜
⎜
⎜
cρL(tк − tн )
2α в d в
⎪⎩ 2πλ ут ⎝
⎝
⎞ ⎫⎪ ⎞
⎟ ⎬ − 1⎟ .
⎟
⎠ ⎪⎭ ⎟⎠
(15)
На рис. 2 показано изменение толщины теплоизоляционного слоя для
воздуховодов цилиндрической формы диаметром менее 2 м в зависимости от
объемного расхода воздуха в системе вентиляции и кондиционирования
и используемого материала теплоизоляции. Системы кондиционирования
воздуха имеют воздуховоды с отрицательной температурой среды (температура на поверхности теплоизоляционной конструкции в основном колеблется
в диапазоне 19…15 °С), следовательно, теплоизоляционные материалы и изделия должны иметь среднюю плотность не более 200 кг/м3 и расчетную теплопроводность в конструкции не более 0,07 Вт/(м · °С) [СНиП 2.04.14—88*].
Когда разница температуры в начале и конце участка воздуховода постоянна ( tк − tн = const ) и при этом обеспечивается условие невыпадения конденсата на наружном слое тепловой изоляции ( tпов > tт. р ) , то с увеличением
расхода воздуха толщина утеплителя на заданном участке воздуховода
уменьшается (см. рис. 2).
Толщина теплоизоляционного слоя зависит от расхода воздуха, следовательно, оптимальная величина теплоизоляционного слоя постоянна только
в пределах одного участка системы вентиляции и кондиционирования.
Полученный результат показывает, что расход воздуха в воздуховодах
систем кондиционирования воздуха и вентиляции, а также тип теплоизоляционного слоя оказывают влияние на величину ее толщины.
Зависимости, аналогичные (13) и (15) по определению толщины теплоизоляционного слоя, могут быть выведены для систем холодо- и теплоснабжения.
4
С. В. Саргсян, А. О. Абаев, Н. В. Сеничкин
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Рис. 2. Зависимость толщины теплоизоляционного слоя δ ут от расхода воздуха
на участке воздуховода L: λ ут = 0,07 Вт/(м · °С) — точечная линия; λ ут = 0,05 Вт/(м · °С) —
пунктирная линия;
λ ут = 0,04 Вт/(м · °С) — сплошная линия
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Каменев П. Н., Тертичник Е. И. Вентиляция : учеб. для вузов. М. : Ассоциация строительных вузов, 2006. 616 с.
1. Kamenev P. N., Tertichnik E. I. Ventilyatsiya : ucheb. dlya vuzov. M. : Assotsiatsiya stroitel'nykh vuzov, 2006. 616 s.
© Саргсян С. В., Абаев А. О., Сеничкин Н. В., 2013
Поступила в редакцию
в декабре 2013 г.
Ссылка для цитирования:
Саргсян С. В., Абаев А. О., Сеничкин Н. В. Учет влияния расхода воздуха при определении
параметров теплоизоляционного слоя на воздуховодах систем вентиляции и кондиционирования
воздуха // Интернет-вестник ВолгГАСУ. Сер.: Политематическая. 2013. Вып. 4(29). URL:
http://vestnik.vgasu.ru/attachments/SargsyanAbaevSenichkin-2013_4(29).pdf
5
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа