Добрый день всем!
Сразу скажу, что я не профессиональный проектировщик и, наверное, мне бы в песочницу писать . Но увидел тут похожие темы про прессформы, в которых не нашел ответа именно по своей ситуации.
У меня частный случай. Цех кондитерской фабрики. В нем куча баков различной формы и размеров, подогреваемые паром. В них плавится шоколад, патока, глазурь и прочее необходимое для производства. Все это переплетино трубами, по которым поступает пар и перемещается продукт. Суть в том, что все это имеет повышенную температуру и из-за этого в цехе жарко. Существующая вентиляция и кондиционирование не спасает.
От меня запросили точный расчет всех теплопритоков в помещении для определения производительности вентиляции.
Есть площади поверхности и температуры баков. Некоторые из них теплоизолированы пеной, некоторые нет. Трубопроводы почти все теплоизолированы, но видимо недостаточно, так как верхний защитный слой теплоизоляции (где-то это фольга, где-то - кожух из нержавейки) так же имеет повышенную температуру.
Я нашел вот такую формулу:
Теплоотдача от нагретых поверхностей
Q = a*S*(tпов - t),
где а - коэффициент теплоотдачи от поверхности к воздуху, S - площадь нагретой поверхности, tпов - температура нагретой поверхности, t - температура воздуха в помещении.
Все понятно, кроме этого самого коэффициента. Я так понял, что фиксированной величины нет. Начал в этом разбираться и понял, что он зависит очень от многого. Даже от формы предмета. В общем я совсем запутался.
Помогите. Может у кого-то была подобная ситуевина. Какое значение подставлять в моем случаи? Да и вообще на будущее, как рассчитывать этот коэффициент? Думаю, кому-то еще эта информация так же будет интересна.

P.S. Баки все из нержавеющей стали. Все разной формы и размеров: некоторые шарообразные, некоторые вытянутые, некоторые с крышками, некоторые закрытые.

ого.
1) вам не отдача, а передача нужна. перенос теплоты типа жидкость-сталь-изоляция-воздух. чисто для стальных стенок теплопроводностью моооожно пренебречь.
2) теплоотдача - лишь один из видов теплопередачи, в многослойных конструкциях вам нужно учитывать перенос теплоты теплопроводностью - вторым видом теплопередачи.
3) из неизолированных поверхностей у вас видимо баки только, где происходит остывание-нагревание? = нестационарный теплообмен, обратите внимание.
4) точно посчитать у вас не получится. ни у кого не получится.
5) с вашими знаниями единственное, что могу посоветовать - загуглить справочники и методические пособия по проектированию вентиляции в горячих цехах/предприятиях общественного питания, там должны быть какие-то эмпирические зависимости для расчета теплопоступлений от оборудования, хотя про шоколад/глазурь и т.п. не уверена.
6) резюмирую: для вас всё плохо.

Для расчета тепловых потерь аппаратурой, находящейся в закрытых помещениях, с температурой поверхности не более 150 град.С, коэфф. можно рассчитать по приближенной формуле
а=8,4+0,06*дельта t, где дельта t - есть разность температур между поверхностью стенки аппарата и окружающей среды. Размерность коэффициента ккал/кв.м*час*град.С. Соответственно, подставляя в формулу, приведенную Вами, значение площади поверхности аппарата в кв. метрах, а разность температур в градусах Цельсия, Вы получите Q в килокалориях/час.

Это я уже понял . Но мне нужно хоть какой-то расчет предоставить. Приближенный к реальности, если уж речь не может идти о точном расчете. Неужели не существует каких-то общих закономерностей отдачи тепла нагретым предметом окружающему воздуху без обдува и прочих воздействий?



Спасибо. Вот уже что-то . Температура поверхности до 150 градусов мне как раз подходит.
Кстати, баки, которые в данный момент не изолированы, в будущем так же будут изолироваться, но думаю, лучше будет учитывать их температуру на поверхности в сегодняшних условиях. Запас будет на погрешности в расчетах

Может еще будут какие-то мнения по данной теме?

Справочник по физике Х. Кухлинга
Коэффициент теплоотдачи воздух-гладкая поверхность
a = 5,6 +4v
v-скорость воздуха в м/с

Если есть возможность на объект выехать и температуры поверхностей (и стали, и покровных слоев изолированных поверхностей) замерить, то можно посчитать по вашей формуле, подставив эмпирические зависимости для альфа.
Вот парочку вам написали уже.
Ссылку на источник только просите, чтобы у вас было куда ткнуть пальцем.

вот уже значения разнятся и причем существенно... что же брать за истину?

Это ничего, что направление теплоотдачи обратное? Есть, знаете ли, "некоторая разница".

Справочник Хорста Кухлинга (ГДР) - 15 изданий.
возьмите коэффициент 10 с запасом,
PS
коэффициент и так получается около 10 с учетом движения воздуха

с коэффициентом примерно определился. Буду его рассчитывать по формуле а=8,4+0,06*дельта t, так как по ней он больше получается. А больше - не меньше . Только вот от куда эта формула?
Спасибо всем, кто попытался помочь.
Но хочу себя перепроверить теперь в вопросе определения объема воздуха необходимого для ассимиляции.
Правильно ли я взял формулу для этого: L = Qизб. / с*р*(tуд. - tприт.), где с - теплоемкость воздуха (1,2), p - плотность воздуха.
А то меня уже совсем затерзали сомнения

Требуемый объем воздуха будет зависить от схемы воздухораспределения.

Каким, любопытно, образом, если снять надо все теплоизбытки?

Там наверно местные отсосы какие-то есть, в горячем цеху? в общем, смотрите приложение Л СНиП 41-01-2003 ОВиК


Да, и по коэф.теплоотдачи с заизолированных поверхностей могу посоветовать старый снип на тепловую изоляцию трубопроводов и оборудования, там вроде была какая-то таблица.
Поищите, могу ошибаться, но может поможет.

местных отсосов никаких нет. Почти все потолочное пространство занято технологическими магистралями трубопроводов. Воздуховоды особо и пихнуть некуда, так что вытяжка по возможно максимально приближена к источникам тепла и забор происходит прям под потолком помещения. Приток вдоль двух длинных стен и планирую опуски на высоту 1,5м от пола для подачи свежего воздуха сразу в рабочую зону

И что у Вас будет со скоростями в РЗ не прикидывали?

видел я эту табличку. Там дается необходимая толщина теплоизоляции для определенных случаев. Не совсем то что нужно.

Если у вас уже есть система вентиляции , можно попробывать выяснить требуемое количества воздуха.
Выключить систему вентиляции, замерить температуру, включить систему вентиляции, еще раз замерить.
Характеристики существующей системы известны , отсюда можно понять сколько и чего надо добавить.
Может оказаться, что воздуха достаточно, но не эффективно воздухораспределение или система не работает надлежащим образом.

еще не прикидывал, но буду подбирать воздухораспределители так, чтобы на выходе была скорость не более 0,5-0,7 м/сек. Мне кажется так будет правильнее люди могут находиться в непосредственной близости от этих опусков



вот об этом я не подумал... хороший вариант... спасибо .

я имела в виду СНиП 2.04.14-88* Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов Приложение 9. "Расчетные коэффициенты теплоотдачи от наружной поверхности покровного слоя в зависимости от вида и температуры изолируемой поверхности, вида расчета толщины тепловой изоляции и применяемого покровного слоя"

тоже может пригодиться... спасибо

не может, а пригодится... хорошая табличка... до нее я не дошел

Смогут, при некотором условии. Если Вам хватит живого сечения ВР для соблюдения таких скоростей. А это если хватит места. А это если необходимый объём воздуха не окажется чрезмерным. А это если та самая "дельта Т" не окажется малой. А это если удалять воздух будете вдали от перегретых зон.

Думайте как удалять вредности (тепло в Вашем случае) непосредственно от источника.

Замечание - да, в таком смысле от схемы может зависеть расход. Но не схема вызовет зависимость, а возможная бОльшая рабочая разность.

не везде есть возможность подобраться прям к самим источникам тепла, но понятно, что будем использовать этот прием, где это будет физически возможно

Для прикидочных расчетов можно воспользоваться графиками теплоотдачи от труб и от плоских поверхностей (стр. 19,20)
Извините, документ на аглицком

Многие годы занимался разработкой теплообменников и теплопередачей (не вентиляция), но в подобных случаях пользовался для прикидок величинами, которые помню с 3 курса из Деталей машин. Коэффициент теплоотдачи с поверхности (редуктора) 7 ккал/(м2 час град) при естественной конвекции наружного воздуха и 15 ккал/(м2 час град) - при вынужденной, при обдуве. Только вот не очень понятно, зачем Вам этот расчет нужен. Организуете интенсивный обдув - получите увеличение теплоизбытков. Что, впрочем,и следует из рекомендованных Вам формул. Увеличили расход воздуха, растет скорость, растет теплоотдача, растет теплосъем, растут теплоизбытки. Нужно увеличивать расход воздуха для их компенсации. Оборудование, конечно, охладится, но ведь Вы не эту цель преследуете.
Поэтому я бы воспользовался советом по эксперименту с существующей вентиляционной системой. Снял бы зависимость температуры удаляемого воздуха от его расхода, шибируя вытяжную систему. Точки 4-5. А затем проэкстраполировал бы полученную зависимость до желаемой температуры удаляемого воздуха. Сразу учтется и нелинейность, связанная с влиянием скорости воздуха на теплосъем. Ну, и затем поправки на текущую температуру приточного воздуха.

идея с отключением вентиляции неплоха, но думаю это не сильно отразит реальный ее вклад в климат помещения, потому что даже схема воздухораспределения абсолютно не эффективна. И мне кажется, что она включена, что нет - разница небольшая. Она в любом случаи требует доработки. Но попробовать можно ради интереса.
А вот увеличения теплосъема от увеличения воздухообмена не совсем согласен. Скорость движения непосредствеено около нагретых предметов увеличится незначительно же. Единственное теплосъем может увеличится из-за увеличения дельты t. Получается так, что чем больше мы пытаемся удалить тепла и охладить воздух, тем больше того же тепла ему отдает нагретое оборудование. Замкнутый круг какой-то

но другой вопрос будет ли это тепло за счет естественной конвекции отдаваться окружающему воздуху с той же скоростью или быстрее, чем оно будет удаляться вытяжкой из помещения

я хоть правильно понимаю процесс? поправьте меня, если что

Увеличите объем воздуха>увеличите охлаждение бака>регулятор нагрева бака увеличит мощность> повысилась температура> увеличили объем воздуха > ...

Написано правильно - именно от схемы воздухораспределения! В формуле для расчета количества удаляемого воздуха фигурирует температура удаляемого воздуха. А как её определить?

Когда-то использовали "градиент" повышения температуры по высоте. Но потом вопрос был изучен "раздатчиками". Выяснилось, что Туд зависит от организации воздухообмена.

Туд = То + Кт (Трз- То)

Здесь Кт - "коэффициент воздухообмена" (не путать с кратностью). Вот он и зависит от способа подачи и удаления воздуха. Подробно все это расписано у Сантехпроекта в А3-669 Рекомендации по выбору и расчету систем воздухораспределения а также в трудах Гримитлина.

Для офисных гадюшников это не особенно актуально, а в промышленных цехах Кт имеет большой диапазон значений и воздухообмен для удаления тепла может отличаться в разы в зависимости от схемы воздухораспределения. А это иногда сотни тысяч и даже миллионы кубов.

Спасибо. В нашей группе этой серии нет, ознакомлюсь, тоже на производстве работаю, полезно будет

Спасибо за ссылку на рекомендации! Надо детально изучить!

Полностью согласен, что температура удаляемого воздуха зависит от схемы воздухораспределения. Убедился в этом на практике, когда замерял температуру этих самых баков. Сами баки в верхней части были значительно горячее, чем внизу. И температура воздуха под потолком естественно выше, чем в рабочей зоне.

А за ссылки на источники информации спасибо

возникла проблема с переводом единиц измерения.

в формуле Q = a*S*(tпов - t) тепло получается к кКал/час (хотя я нашел информацию, что в этой еденице измеряется мощность, а энергия просто в кКал).
Далее.
А вот в этой формуле L = Qизб. / с*р*(tуд. - tприт.) количество тепла запрашивается в кДж/час. Вот верно ли это? И как перевести одну еденицу в другую, если нужно. Нашел отношение 1 калория - 4,2 джоуля.

http://www.convert-me.com/ru/

вот спасибо

Вроде бы я учел все теплопритоки. Получилось 115 кВт. Причем значительную часть составляют теплопритоки с необработанным приточным воздухом. Температуру приточного воздуха брал 27 град.
Так ли это бывает на самом деле? Не обманывает ли меня программулина? Там используются уже сплит-системы и планируется установка еще новых. Что делать с их холодом? Вычитать из общих теплопритоков?

И есть ли вообще смысл в сплитах, когда по расчетам при таких теплоизбытках в этом цехе требуется восьмикратный воздухообмен? Мне, кажется кондиционеры не будут успевать ничего охлаждать

Секунду.

Восемь крат у Вас получились как? Воздухообмен при температуре притока +27 и без учёта ассимиляции тепла локальными охладителями?

Все верно. Так вот получилось по вышеизложенным формулам

Так снимаемое локальными-то нужно из расчёта исключить. Если только не проектируете систему, обеспечивающую работоспособность при отказе охладителей. А тогда переменный расход надо.

Неее... такой цели не преследуется. Значит холодопроизводительность вычитается из теплопритоков? В полном номинале? или с каким-то коэффициентом? не 100% же холода оказывает влияние при работающей вентиляции?

Это как это? У вас холодопроизводительность локальных доводчиков ХХХ кВт. Вы хотите сказать, что при работающей вентиляции "работает" 0,хх от ХХХ? С чего бы?
Вот вентиляция работающая, без охлаждения притока, она внесёт дополнительное тепло. Однако, не во все сезоны.

я понимаю это так, что часть холода может улавливаться и удаляться с вытяжным воздухом, не успев опуститься и оказать свое влияние на воздух в рабочей зоне ... хотя я могу и ошибаться... даже скорее всего ошибаюсь

Может. То есть, воздух не отработает как "рабочее тело". Но тут уж смотреть на взаимное расположение устройств.

И замечание - всасывающая струя у вытяжных отверстий очень короткая. Умудриться направить именно туда охлаждённый воздух от локальных охладителей, оно можно, конечно. Но... Не очень умно, мягко говоря.

Ну в целом согласен. Думаю холодный воздух успеет отработать свое прежде, чем уйдет в вытяжку.
Думаю, что вопрос разобран хотя бы по основным моментам .
Кому интересно, могу выложить импровизированный отчет заказчику с расчетом

Это как раз и зависит от схемы воздухобмена.
Можно померить Тпритока , Тпомещения и Твытяжки для выяснения эффективности схемы воздухобмена.

давайте.

Почему-то мне запрещено загружать файлы. Не знаю почему.
Так что выкладываю просто текстом сюда. Шапка таблицы с коэффициентами немного съехала, но думаю разберетесь по столбцам.

Расчёт воздухообмена в могульном цехе

Проблема: высокая температура в рабочей зоне.
Планируемые пути решения: увеличить воздухообмен и общую холодопроизводительность сплит-систем для ассимиляции теплоизбытков.

Исходные данные для расчёта:
- Температура удаляемого воздуха (tуд.) – 36С
- Температура приточного воздуха (tприт.) – 27С (для Воронежа)
- Температура в помещении (t) – 22С

Для определения необходимого количества воздуха для ассимиляции теплоизбытков используется формула: L = Qизб. / с*р*(tуд. - tприт.), где L - Объем воздуха (м3/ч), Qизб. - избыточное тепло (кДж/ч), с - теплоемкость воздуха 1,2 с (Дж/(кг*к)), р - плотность воздуха (1,18 кг/м3 для Воронежа).

Qизб. = a*S*(tпов - t), где а - коэффициент теплоотдачи от поверхности к воздуху, S - площадь нагретой поверхности, tпов - температура нагретой поверхности, t - температура воздуха в помещении.

а =8,4+0,06*(tпов - t).

Таблица коэффициентов теплоотдачи всех нагретых поверхностей в цехе.

Номер бака Площадь поверхности, м2 Температура поверхности, С Коэффициента теплоотдачи Избыточное тепло, кКал/час
1 10 50 10,08 2822,4
2 4 80 11,88 2756,16
3 4 80 11,88 2756,16
4 2 60 10,68 811,68
5 3 50 10,08 846,72
6 3 60 10,68 1217,52
7 2 100 13,08 2040,48
8 4 100 13,08 4080,96
9 1,5 50 10,08 423,36
10 5 75 11,58 3068,7
11 4 55 10,38 1370,16
12 4 45 9,78 899,76
13 4 45 9,78 899,76
14 4 45 9,78 899,76
15 2 65 10,98 944,28
16 2 65 10,98 944,28
17 4 55 10,38 1370,16
18 4 55 10,38 1370,16
19 2 47 9,9 495
20 5 50 10,08 1411,2
21 5 50 10,08 1411,2
22 5 40 9,48 853,2
23 5 60 10,68 2029,2
24 5 60 10,68 2029,2
25 5 59 10,62 1964,7
Итого избыточного тепла от нагретого оборудования, кКал/час - 39716,16

Используем коэффициент 1,3 для погрешности на расчёты и для учёта поверхности неизолированных трубопроводов.

Qизб. = 39716,16 х 1,3 = 51630,8 кКал/час

51630,8 кКал/час = 60,05 кВт = 216200 кДж/час

Другие теплопритоки в цехе:
- от приточного необработанного воздуха – 46 кВт (165600 кДж/час)
- от солнечной радиации – 2 кВт (7200 кДж/час)

Qизб. = 389000 кДж/час

Для определения объёма необходимого воздуха возвращаемся к формуле:
L = Qизб. / с*р*(tуд. - tприт.).

L = 389000 / 1,2 х 1,18 х (36 – 27) = 389000 / 12,744 = 30524,168 м3/час


Вывод.
Для ассимиляции избыточного тепла в цехе необходим воздухообмен в размере 30524,168 м3/час. В данный момент имеются две вытяжки В1 - 7000 м3/час и В2 - 5000 м3/час и приток П1 около 10000 м3/час.

Предложения по решению проблемы:
1. Увеличить производительность системы В2 до 8000 м3/час путём установки более производительного вентилятора.
2. Добавить систему В3 производительностью 18 524 м3/час. С установкой вентилятора на кровле, либо в венткамере на 4,5 этаже.
3. Воздухораспределители всех вытяжных систем расположить под потолком максимально близко к источникам тепла.
4. Добавить систему П2 производительностью 11 000 м3/час. С установкой вентилятора на кровле, либо в венткамере на 4,5 этаже. Так как в зимний период ассимиляция теплоизбытков происходит за счёт пониженной температуры воздуха, в этот период требуется меньший воздухообмен в цехе. Поэтому систему П2 можно не использовать зимой и соответственно выполнить её без подогрева.
5. Для остальной компенсации вытяжного воздуха использовать естественный приток через открытые окна в цехе.
6. Установить дополнительные 3 сплит-системы канального типа холодопроизводительностью по 14 кВт для создания комфортных условий в зонах с постоянным пребыванием людей. Воздухораспределители систем кондиционирования расположить ниже вытяжных систем.



Сильно грубо только не критикуйте

То, что при увеличении воздухообмена, количество избыточного тепла с приточным воздухом также возрастёт учли?

как определили температуру удаляемого воздуха ?

Учёл... вот эти 46 кВт получаются от полного притока



Просто замерил ее под потолком цеха в пердполагаемых местах расположения воздухораспределителей...

а остальные температуры откуда взялись ?