Home - Rasfoiesc.com
Educatie Sanatate Inginerie Business Familie Hobby Legal
Doar rabdarea si perseverenta in invatare aduce rezultate bune. stiinta, numere naturale, teoreme, multimi, calcule, ecuatii, sisteme


Biologie Chimie Didactica Fizica Geografie Informatica
Istorie Literatura Matematica Psihologie

Fizica


Index » educatie » Fizica
» Sarcina termica a incaperilor ventilate sau climatizate


Sarcina termica a incaperilor ventilate sau climatizate




 

 

SARCINA TERMICA A INCAPERILOR VENTILATE SAU

CLIMATIZATE

1. Situatia de vara

Sarcina termica a incaperilor ventilate sau climatizate in situatia de vara, numita si sarcina de racire se poate calcula cu relatia:




QV=Qap+Qdes(1)

in care: Qap= QPE + QFE +QI

Qdeg=Qom+QIL+QME

QPE- aporturi prin elemente de constructie exterioare inertiale

QFE- aporturi prin elemente neinertiale

QI- aporturi de la incaperi vecine

Qom- degajari de caldura de la oameni

QIL- degajari de la iluminat

QME- degajari de la masini actionate electric si altele.

Alaturi de sarcina termicade vara se adauga sarcina de umiditate care impreuna devin hotaratoare in stabilirea debitului de aer pentru instalatii de climatizare si pentru o parte insemnata din instalatiile de ventilare.

In mod curent se pune problema determinarii sarcinii de racire maxime care se realizeaza in timpul programului de functionare al instalatiei. Probleme mai dificile apar in determinarea aporturilor de caldura patrunse din exterior datorita regimului nestationar de transmitere a caldurii.

A fost aratat ca luna cea mai calduroasa, deci luna de calcul pentru stabilirea sarcinii de racire este luna iulie, cu exceptia unor incaperi care nu functioneaza in acea perioada (universitati, teatre, sali de concerte) pentru care luna de calcul este luna iunie.

Avand in vedere implicatiile economice si functionale ce le comporta aceste instalatii, au fost introduse prin STAS 6648/2-82 instalatiei si importanta obiectivului de servit.

Prin grad de asigurare se intelege numarul maxim de zile (exprimat in procente) in care temperatura aerului exterior nu depaseste valoarea indicata si se adopta in functie de categoria cladirii (incaperii) ventilate sau climatizate.

Din punct de vedere al importantei instalatiilor de ventilare sau climatizare cu care sunt dotate cladirile (incaperile) se stabilesc urmatoarele categorii:

·         categoria I- cladiri cu incaperi climatizate sau termostate unde se produc sau se asambleaza piese sau aparate de mare precizie, cu tolerante foarte mici, executate intr-un proces tehnologic ce nu poate fi intrerupt, care poate incepe in orice luna a anului si dureaza mai multe luni (microprocesoare, sectii de metrologie, etc);

·         categoria II- cladiri cu incaperi climatizate sau termostate in care procesul tehnologic poate fi oprit pentru timp scurt, cladiri social-culturale, de importanta nationala;

·         categoria III- incaperi din cladiri social-culturale de interes local (sali de operatii, muzee, sali de teatru, hoteluri de lux) sau incaperi tehnologice cu procese tehnologice care admit tolerante de pana la ±30C, incaperi ventilate mecanic sau natural in care se gasesc mase mari de acumulare;

·         categoria IV- cladiri social-culturale de mica importanta (hotele, restaurante, cinematografe) sau incaperi tehnologice cu procese ce nu sunt influentate de diferente de temperatura de 4…50C. Valorile procentuale ale gradului de asigurare in functie de categoria cladirii sunt:

Categoria cladirii

I

II

III

IV

Grad de asigurare %

98

95

90

80

1.1. Aporturi de caldura prin elemente inertiale

Datorita efectului de acumulare, intre fluxul termic receptat de fata exterioara a elementului de constructie sub actiunea temperaturii si a radiatiei solare, apare un fenomen de amortizare si defazare a fluxului termic, adica patrunderea fluxului termic are loc cu o intarziere de e ore si este mai mic decat cel receptat. Metodologia ce va fi prezentata este valabila in principal pentru instalatii de climatizare, pentru care se pastreaza constanta temperatura aerului interior vara, pentru celelalte cazuri facandu-se corectiile necesare.

Fig. 5.1

 


Pentru o suprafata exterioara unitara a unui element de constructie inertial, fig. 1, efectul solicitarilor termice exterioare va fi realizarea unei temperaturi superficiale qe. Solicitarile termice exterioare sunt in principal datorate temperaturii exterioare si intensitatii radiatiei solare, celelalte pot fi neglijate, adica:

(2)

Deoarece te si I au legi de variatii proprii :

folosind principiul suprapunerii efectelor, se obtin:

in care:

-temperatura echivalenta sau temperatura aerului insorit;(3)

-temperatura medie a aerului insorit;(4)

®partea variabila (amplitudinea) temperaturii echivalente.

A- coeficientul de absorbtie a radiatiilor al materialului care primeste radiatie (anexa 3);


Fig. 5.2

 


Ecuatia fluxului termic unitar. Pe baza figurii 2 care arata modul de propagare a oscilatiilor de temperatura pentru perete, fluxul termic unitar cauzat de diferenta medie de temperatura dintre exterior si interior si a oscilatiilor de temperatura Dts, care patrunde intr-o incapere cu temperatura constanta tI este dat de relatia:

(5)

unde :fn- este factor de amortizare al celei de a “n” armonici

en- defazarea celei de-a “n” armonici.

Calculele practice au aratat ca:f1 @f2@…fn= constant

e1@e2@…en= constant

Facand substitutia t’=t-e , relatia devine:

in care termenul

t’ arata ca temperatura echivalenta de calcul ts(t’) trebuie considerata cu e ore anterioare, ore la care se efectueaza bilantul termic:

Pe de alta parte, privind figura, se observa ca prin perete patrunde un flux mediu zilnic determinat de diferenta tsm-ti si un flux superficial pe partea interioara determinat de hDts, adica fluxul patruns in interior:

(6)

Din echivalenta celor doua relatii rezulta:

Coeficientul

Coeficientul h si e se pot determina plecand de la o solutie particulara a ecuatiei FOURIER, a fluxului termic de forma:

b=a+ib

cu

Pentru structurile monostrat, pentru determinarea amortizarii h si defazarii e s-au intocmit monograme, fig. 3 si 4. . Pentru structurile multistrat calculul este mai laborios, unde:

Text Box:
Fig. 3 Coeficientul de amortizare h4 Defazarea e pentru pereti simpli

pentru pereti simpli (monostrat)(monostrat)

 

Observatii privind calculul aporturilor in cazul incaperilor ventilate dupa sistemul jos-sus .

Fig. 5.5

 


Dupa modul cum aporturile de caldura participa la bilantul zonei de sedere rezulta ca o parte a fluxului termic patruns este evacuat odata cu aerul refulat pe jos si aspirat pe sus, deci nu mai participa efectiv la bilantul zonei de sedere-partea convectiva a fluxului termic patruns.

Pentru situatia din figura 5, numai partea radianta a fluxului termic a elementului de constructie, de deasupra zonei de sedere, si aceasta diminuata, participa la bilantul termic al zonei, adica :

(7)

in care:eg-este coeficient de absorbtie de catre vaporii de apa si de catre

CO2 din aer;

- factor de forma intre element si zona de lucru;

qR- flux radiant unitar;

S’- suprafata peretilor de deasupra zonei de sedere.

Pentru calcule practice ale componentelor fluxului termic unitar q=qC+qR cu

qC=ac(qi-ti) si qr=ar(qi-ti) se pot adopta valorile ac=3,4 W/m2K si ar=5,75 W/m2K.

 

Cazuri speciale:

a) poduri neventilate

Fluxurile termice patrunse in pod, figura 6, determina o temperatura medie in pod si o variatie a acesteia Dtp .Variatia temperaturii in pod Dtp in jurul valorii este data de partea variabila a fluxului termic si se poate determina cu relatia :

(8)

Fig. 5.6

 
Variatia temperaturii in pod Dtpm este data de partea variabila a fluxului termic si se poate determina cu relatia:


(9)

Deci fluxul termic patruns din pod in incapere :

(10)

b) poduri ventilate, fig. 7, sunt o solutie aplicata in cazul incaperilor climatizate de interes deosebit, unde se cauta diminuarea maximului din aporturi de caldura exterioare prin “spalarea”, podului cu o parte din aerul evacuat din incapere.

Fig. 5.7

 

2. Aporturi de caldura prin elemente neinertiale

Relatia generala de calcul: ca si in cazul aporturilor prin elemente inertiale se iau in consideratie cele doua cauze principale: intensitatea radiatiei solare si diferenta de temperatura.

Fig. 5.8

 

Radiatia solara in prezenta unei ferestre, fig. 8, se descompune:

I=IR+Ia+II

II=eI radiatia patrunsa in incapere

e=0,9 pentru ferestre simple

e=0,9 pentru ferestre duble

Pentru geamuri cu alte calitati e este mic.

IR- radiatie reflectata

Ia- radiatie acumulata

In functie de pozitia ferestrei in fatada, de existenta unor obstacole, orientare, pozitia soarelui pe orizontul ceresc, fereastra poate fi partial sau total umbrita, fig. 9. .


Fig. 5.9

 


Radiatia solara are doua componente ID si Id.

Radiatia solara ID actioneaza numai in anumite ore din zi in functie de orientare si numai asupra suprafetei insorite a geamului Si. Radiatia solara difuza actioneaza pe toata durata de stralucire a soarelui si pe toata suprafata ferestrei S=B*H.

Dt= actioneaza permanent pe toata suprafata ferestrei, undeare aceeasi semnificatie si aceeasi expresie ca si in cazul elementelor inertiale, numai coeficientul de absorbtie a radiatiei solare, A, este altul, mult mai mic.

Influenta radiatiei solare mai este afectata de : calitatea geamului; tipul ferestrei; existenta unor mijloace de ecranare; raportul dintre suprafata efectiva a geamului si suprafata totala a ferestrei (ponderea cercevelelor).

Fiind un flux radiant acesta va fi preluat mai intai de elementele de delimitare interioara, mobilier, etc. si apoi cedata aerului interior prin convectie, ceea ce face sa apara o defazare en si o ameliorare hn, pe partea preluata de aerul interior. Pentru acest efect, in relatia de calcul s-a introdusun coeficient de acumulare ,,m”.

Relatia de calcul conform STAS 6648/1-82 este

QFE=QI+QT(11)

Unde: QI- fluxul de caldura patruns prin fereastra datorat intensitatii radiatiei solare si calculat cu relatia

QI=c1c2c3m(Sia1a2)W(12)

cu:c1- coeficient de calitate al geamului (conform anexa 6);

c2- coeficient de ecranare (conform anexa 6);

c3- coeficient in functie de raportul , fig. 10;


Fig. 5.10

 


m- coeficient de acumulare termica;

m=f(smed) ; smed= (conform anexei 4);

Sj- suprafata interioara a elementului de constructie, m2;

sj – coeficientul de asimilare termica al elementelor de constructie, din care sunt

facute inchiderile incaperii

Si- suprafata insorita a ferestrei: Si=(H-hu)(B-bu);

bu-latimea benzii umbrite: bu=c’11; c’1=f(g); hu-inaltimea benzii umbrite: hu=c’2s2-hl; c’2=f(i); g- azimut solar;i-unghide inaltime solara (coeficientii c’1 si c’2 conform anexa 5);

QT=Sk(-ti)(W);

S=BxH suprafata totala a ferestrei(m2);

k= coeficient global de transfer de caldura(W/m2*K);

=te+, temperatura aerului insorit la suprafata ferestrei;





ti- temperatura aerului interior, 0C.

Semnificatia fizica a coeficientului “m”

In general relatia fluxului termic patruns prin fereastra

Qi=cSI(13)

c-coeficient de calitate;

S-suprafata ferestrei ;

Fiind flux radiant este preluat de elemente de delimitare ale incaperii, mobilier, asupra carora va produce un efect de supraincalzire

(14)

avand o componenta constanta

(15)

si una variabila

(16)

Datorita efectului de acumulare al peretilor (mobilier) ca element inertial, in cedarea de caldura catre aerul interior va apare o amortizare si o defazare a fluxului termic variabil, adica

(17)

deci diferenta de temperatura care determina schimbul de caldura dintre elementele interioare si aerul interior, va fi :


Fig. 5.11

 
adica: (18)

deci relatia fluxului termic are aceeasi structura, dar defazata si amortizata, ca si cum ar fi produs de o intensitate redusa a radiatiei solare. Din figura 11, se observa decalajul si diferente (amortizarea) dintre QM si QR. Suprafetele 1 si 2 sunt egale.

Pentru calcule ingineresti:

Masuri de reducere a aporturilor de caldura

Aporturile din exterior datorate temperaturii si radiatiei solare pot avea o pondere importanta asupra sarcinii de racire. Se poate actiona prin :

-          reducerea gradului de vitrare la strictul necesar din punct de vedere igienic, daca nu se poate se vor folosi elemente cu capacitate de acumulare mari;

-          orientarea catre N, NV, NE sau axa longitudinala E-V;

-          prevederea unor ecrane in dreptul ferestrelor (jaluzele);

-          prevederea unor elemente de constructie pentru umbrirea ferestrei;

-          folosirea unor geamuri reflectorizante sau absorbante;

aceasta pentru ferestre.

Pentru reducerea aporturilor de caldura prin elemente inertiale se poate opta pentru:

-          folosirea unor materiale cu rezistenta termica buna deci pentru obtinerea unui k mic;

-          structura de inchidere sa realizeze o amortizare si o defazare astfel incat fluxul maxim sa ajunga in incapere spre orele din noapte (atunci te este mai mica);

-          folosirea finisajelor de culoare deschisa in vederea reflectarii radiatiei solare (deci un coeficient de absorbtie A mic);

-          folosirea axei longitudinale a constructiei dupa directia E-V.

3. Aporturile de caldura de la incaperile vecine

In cazul incaperilor slab insorite aporturile de la acestea, vecine incaperii climatizate, Qiv se determina, in regim stationar cu relatia :

(19)

unde se alege in functie de orientarea peretelui interior.

ORIENTARE

N, NE, NV

E

S, SV, SE

V

Dta

2

3

4

5

Pentru incaperi vecine cu vitraj mare temperatura lor interioara are variatii importante, asemanatoare cu cale exterioare, dar defazate si amortizate. Fluxul termic se poate determina cu:

(20)

unde : tiM- temperatura medie a incaperii vecine

(21)

Qv si tim rezulta pe baza de bilant termic (vezi caz pod neventilat)

4. Degajari de caldura de la surse interioare

Sursele interioare potentiale de degajari de caldura sunt : oamenii, iluminatul, masini actionate electric, suprafete calde, materiale care se racesc, etc.

4.1. Degajari de caldura de la oameni


Fig. 5.12

 
Degajarea de caldura de la oameni este dependenta de mai multi factori din care cei mai importanti se refera la felul activitatii care evidentiaza efortul depus si temperatura aerului interior.

QOM=NqOM(W)

unde: N-numar de ocupanti;

qOM- degajare specifica de caldura a unei persoane in functie de starea de efort sitemperatura aerului interior. Este data in tabele sau nomograme ca in figura 12.

Din nomograme se poate citi:

qt- caldura totala degajata;

ql- caldura latenta;

qp=qt-ql –caldura perceptibila;

q- cantitate de umiditate degajata.

In cazul ventilarii in sistem jos-sus cedarea de caldura prin anumite parti ale corpului, prin modul de producere sau propagare nu influenteaza bilantul zonei de sedere )zona de lucru). La deplasarea uniforma a aerului de jos in sus caldura latenta ql degajata la temperatura medie a corpului, prezinta o forta ascensionala care face sa paraseasca zona de lucru. De asemenea partea convectiva a cedarii de caldura a omului nu afecteaza zona de sedere. Degajarile de caldura prin talpa picioarelor este transmisa prin conductie pardoselii care are o temperatura mai scazuta.

Fig. 5.13

 
Pentru pozitia sezand, fig.13, se poate aprecia ca treizeci la suta din caldura perceptibila degajata de restul corpului este preluata de scaun astfel ca, tinand seama de cele aratate, in acest caz sarcina termica degajata de oameni este :

(22)

in care :

qconv- degajare de caldura prin convectie pentru intreg corpul

qrad- degajare de caldura prin radiatie pentru intreg corpul

qcap- degajare de caldura prin convectie si radiatie a capului

qpd- cedare de caldura prin talpi prin pardoseala

qm- cedare de caldura prin convectie si radiatie a mainilor si antebratului.

Toate marimile respective se pot calcula cu relatiile indicate la confortul termic cu precizarea ca tc- temperatura corpului omului se va aprecia ca o temperatura medie pentru diferite parti ale corpului pentru care, inclusiv suprafata acestora, sunt stabilite date medii statistice de catre W. Frank sau mai recente de catre P. O. Fanger.

4.2. Degajari de caldura de la iluminatul electric

Fluxul de caldura degajat de la sursele de iluminat electric se determina cu relatia:

Q=NilB(W)(23)

in care: -Nil este puterea instalata a surselor de iluminat in W;

-B este coeficient care tine seama de partea de energie electrica transformata in caldura.

In cazul iluminatului incandescent repartitia caldurii este 72% caldura radianta si 28% caldura convectiva si conductiva (inclusiv lumina) si pentru iluminatul fluorescent 26,5% este caldura radianta si 73,5% caldura convectiva si conductiva. Aceste date sunt necesare in cazul sistemului de ventilare jos - sus.

Desi este destul de insemnat cantitativ, fluxul termic provenit de la iluminatul electric nu se introduce intotdeauna sau cu intreaga valoare in bilantul termic. Un caz tipic este acela al incaperilor vitrate cand sarcina termica este impusa de radiatia solara si care evident la acea ora iluminatul electric nu este necesar.

4.3 Degajari de caldura de la masini actionate electric

QME=Y1Y2Y3Y4NME(24)

In care: NME este puterea instalata a masinilor;

Y1 -coeficient de corectie in functie de raportul;

Y2 -coeficient de corectie in functie de raportul ;

Y3 -coeficient de simultaneitate;

Y4 -coeficient de corectie in functie de modul de preluare a caldurii de catre aer.

Produsul coeficientilor poate sa ajunga la 0,2.

2 Relatia generala a sarcinii termice de iarna

Qi=-Qc+Qsi(25)

unde: Qsi – degajarile de caldura de la sursele interioare, care sunt in general cele

mentionate in situatia in situatia de vara si se calculeaza cu aceleasi relatii, diferenta aparand datorita temperaturii aerului, ti, care este diferita de cea de vara;

Qsi= QOM+Qil+QME+….+Qcs

Degajarile de la corpurile statice, Qcs, se pot calcula cu relatia

in care: Qp- pierderile de caldura ale incaperii

Dt’=tG-te

Dt=ti-te

ti- temperatura aerului interior;

te- temperatura aerului exterior;

tG- temperatura de garda, egala cu 5¸100C

Instalatia de incalzire, cu corpuri statice care sa asigure aceasta temperatura de garda, se prevede in cazul incaperilor climatizate ca sa mentina o anumita temperatura, impiedicand astfel subracirea incaperii in perioada cand nu functioneaza instalatia de climatizare.

Qc este consumul de caldura, care in general este alcatuit din pierderile de caldura ale incaperii, calculate conform STAS 1907/1-90.

Sarcina termica poate fi: de incalzire daca Qi<0,deci Qc>Qsi , iref>ii sau de racire daca Qi>0 cu iref <ii

CAPITOLUL 6

Bilantul de umiditate

In cladirile social culturale principala sursa de umiditate o constituie ocupantii. In industrie sursele sunt variate, iar forma de degajare poate fi evaporarea, scurgerea cu evaporare fierbere sau scapari de la utilaje.

In majoritatea cazurilor fenomenele in urma carora rezulta umiditate au legi cunoscute iar pe baza acestora literatura de specialitate ofera relatii de calcul.

O problema legata de schimbul de umiditate o constituie schimbul concomitent de caldura. Trebuie stabilit daca , de exemplu, evaporarea se face pe baza caldurii continute in apa (cedare de caldura catre aer) sau pe seama caldurii primite de la aer (consum de caldura).

6.1 Degajari de umiditate de la oameni

Oamenii degaja umiditate prin procesele de respiratie transpiratie si evaporare de la suprafata pielii . Degajarea de umiditate a omului depinde de temperatura , felul activitatii, varsta, sex, etc.

GOM=NgOM(kg/s) in care:(6.1)

N – numarul de persoane;

GOM – degajare specifica de umiditate a unei persoane in functie de ti si

felul activitatii.

6.2 Fluxul de vapori de la suprafetele libere de apa

Conform legii lui Dalton

Gv=ScV(ps-pv)(6.2)

unde : S- suprafata libera a apei;

ps – presiune de saturatie izoterma de la suprafata apei corespunzatoare temperaturii apei(mbar);

pv – presiunea partiala a vaporilor din aerul incaperii;

B- presiune barometrica a localitatii;

cv- coeficient de evaporare conform figurii 6.1.

cv=(c1+c2vi)10-3;cv=2(c1+c2vi)10-3


Fig. 6.1 Mod de evaluare a coeficientului de evaporare

6.3 Fluxul de vapori de apa scursa pe pardoseala

Presupunand ca apa are temperatura initiala ta1 si finala ta2 si un debit Ga, fig. 6.2, se scrie ecuatia de bilant:

Gac(ta1-ta2)=Gv(r0+cvta1)(6.3)

Relatia este valabila in ipoteza ca apa nu schimba caldura cu pardoseala.

(6.4)

Ga- debit de apa scurs (kg/h);

ta1 ¸ta2 racirea apei de la starea 1 la starea 2;

ca – caldura specifica a apei (kj/kg0C);

Gv – fluxul de vapori (kg/h);

ro – caldura latenta de vaporizare;

cv – caldura specifica a vaporilor.

Fig. 6.2

6.4 Fluxul de vapori de apa care stagneaza pe pardoseala

In ipoteza ca apa stagneaza suficient de mult, pana cand ta=, ca primeste caldura perceptibila de la aer prin convectie pentru evaporare si nu exista schimb de caldura intre apa si pardoseala, fig. 6.3, :

Fig. 6.3

DacaQ1@Q3:

(6.5)

 

In procesele tehnologice mai pot interveni si alte procese ce pot fi surse potentiale de umiditate: procese de uscare, cu de determinari gravimetrice, la fel procese de scapari de la diferite utilaje sau instalatii.

6.5 Sarcina de umiditate a incaperii

(6.6)

·         Sarcina de umiditate depinde de sistemul de ventilatie (obs. jos – sus)

·         Pentru incaperi cu degajari de umiditate, chiar neinsotite de degajari de caldura, exista concomitent o sarcina termica provenita din continutul de caldura al vaporilor degajati (Gviv), avand o temperatura egala sau diferita de ti.

CAPITOLUL 7

Bilantul de substante nocive (gaze, vapori, praf)

Efectele substantelor nocive asupra organismului depind de natura si concentratia lor in aerul incaperii precum si de timpul de inhalare . Diversitatea substantelor nocive degajate in procesele tehnologice este mare, concentratia lor admisibila fiind stabilita prin NGPM. Aceste concentratii cu cantitatile de substante degajate stau la baza determinarii debitului de aer. In incaperile fara procese tehnologice sau social culturale, degajarile de nocivitati provin de la oameni sub forma de CO2.

7.1 DEGAJARI DE CO2 DE LA OAMENI

In orice incinta, prezenta omului determina, prin expiratie, degajari de CO2 functie de varsta si activitate:

(7.1)

cu varsta, activitate), conform tabel 7.1:

Tabel 7.1 degajari de CO2 de la oameni

Nr. crt.




Varsta omului si caracterul muncii

CO2

l/h

g/h

1.

Adulti:

-          in cazul unei munci fizice;

-          in cazul unei munci usoare;

-          in repaus.

45

23

23

68

35

35

2.

Copii pana la 12 ani

12

18

7.2 SCAPARI DE GAZE SI VAPORI DE LA UTILAJE

Presupunand ca scurgerile se supun legilor curgerii prin orificii mici in regim adiabatic:

(kg/h)(7.2)

unde: c- coeficient in functie de presiune a gazelor sau vaporilor din instalatie (c=0,12¸0,37) (kg, kmol, );

k- coeficient de siguranta functie de uzura (k=1¸2);

V- volumul instalatiei;

M- masa moleculara kg/kmol;

T- temperatura gazelor sau vaporilor in K.

7.3 REACTII CHIMICE

Cantitatea de gaze sau vapori nocivi poate fi determinata daca se cunosc natura si cantitatile de substante intrate in reactie. Trebuie tinut seama de faptul ca nu intotdeauna se lucreaza cu substante “pure” ci cu substante tehnice pure din care pot rezulta si alte substante mult mai toxice.

7.4 EVAPORAREA LICHIDELOR DE PE SUPRAFETE LIBERE

Mecanismul evaporarii este complex iar determinari s-au facut in cazuri foarte rare. Pentru doua lichide in amestec apa +substanta cu solubilitate reciproca buna dar cu tensiuni superficiale diferite, viteza de evaporare este diferita, iar proportia in amestec a vaporilor dintr-un lichid sau altul este diferita in timp .

Fluxul total de masa, pentru un amestec apa-substanta:

(kg/m2h)(7.3)

Gv- cantitatea de solutie; Kx- coeficient de evaporare ce se poate determina experimental.

Prin analize s-a determinat structura noxelor si participatia procentuala in fluxul total degajat. Introducandu-se un coeficient de participatie al noxei KPx , tabel 7.2, se poate determina cantitatea de substanta degajata:

(kg/m2h)(7.4)

Tabel 7.2

Nr. crt.

Denumirea conventionala a solutiei baii

Compozitie de lucru

tB

[0C]

natura noxei

Kn

[%]

1.

2.

3.

4.

Baie de decapare cu H2SO4

Baie de decapare cu HCl

Baie cuprare

Baie fosfatare

H2SO4

FeO4

HCl

FeCl2

H2SO4

CuSO4

Fosfat tip 3

H2SO4

65

40

20/40

90

SO2

HCl

SO2

SO2

0,98

9,23

13,74

0,40

7.5 Evaporarea de pe materiale imbibate cu substante- lacuri si vopsele

Fenomenul este si mai complicat datorita difuziei substantei in material ca metoda practica de determinare a cantitatii de vapori degajati , ramane masurarea variatiei in timp a greutatii. Pentru cateva substante uzuale sunt intocmite nomograme cu degajari procentuale in functie de timp.

Pentru solventi fenomenul de separare este aproximativ liniar. Curbele au o inclinare mai mare sau mai mica in functie de tensiunea de vaporizare, fig. 7.1.


Fig 7.1 Curbe calitative de evaporare Fig. 7.2 Curbe calitative de evaporare

a solventilora amestecurilor de solventi

Pentru amestecuri de solventi, viteza de vaporizare depinde de procentul solventului cu tensiunea de vaporizare mai mare: 1- acetat de etil 100%; 2- alcool butilic 25%+ acetat de etil 75%; 3-alcool butilic 50%+ acetat de etil 50%; 4- alcool butilic 75% + acetat de etil 25%; 5- alcool butilic 100%, fig.7.2.

Text Box:

Fig 7.3 Curba calitativa de evaporare a solventilor din vopsele

 
In cazul solventilor care constituie elementele volatile ale lacurilor si vopselelor, procesul este si mai complicat de pelicula care se formeaza pe suprafata de evaporare. Pana la formarea peliculei degajarea este violenta dupa care este incetinita considerabil. Un calcul teoretic este dificil de facut datorita complexitatii fenomenului. Pentru calcule de evaluare rapida se folosesc nomogramele de tipul celei editate in figura 7.3.

CAPITOLUL 8

DEBITUL DE AER PENTRU VENTILARE SI CLIMATIZARE

8.1 Relatia generala a debitului de aer

Debitul de aer pentru ventilarea generala a incaperilor se determina pe baza bilanturilor de nocivitati (caldura, umiditate, gaze si vapori nocivi etc.) ale acestora. Se alege ca debit nominal de ventilare, debitul de aer cel mai mare rezultat din calculele ce se efectueaza pentru fiecare nocivitate in parte.

Presupunem o incapere, fig. 8.1, in care au loc degajari de noxe, iar pentru evacuarea lor se introduce un debit de aer L (m3/h).

Fig. 8.1

In ipotezaca aceste degajari sunt constante in timp ca si concentratia aceleiasi nocivitati in aerul introdus Yr, iar ventilarea este uniforma in intreg spatiul incaperii, ecuatia diferentiala de bilant este:

(Lyr+SY-Ly)dt=Vdy(8.1)

in care: L- este debitul de aer refulat, respectiv evacuat in si din incapere m3/s; SY- debitul insumat de substanta nociva degajata in incapere kg/s; yr- concentratia substantei respective in aerul refulat in kg/m3; y- concentratia aceleiasi substante in aerul incaperii la un moment dat kg/m3; t- timpul in secunde; V- volumul incaperii in m3.

Se observa ca :

separand variabilele in ecuatia 1 se obtine:

Û(8.2)

numarul de schimburi

Integrand ecuatia de la momentul t=0 si y=yi

t=t si y=yf

(8.3)

considerand dezvoltarea avem:

(8.4)

L:÷

relatia generala a debitului de aer.(8.5)

Pentru cazul ventilarii permanente, t®¥ rezulta (8.6)

in care: - cantitatea de noxe degajata in incapere; yf=yad- concentratia finala in incapere deci concentratia admisibila in incapere; yr- concentratia de noxa aflata in mod normal in aerul exterior;-pot fi caldura, umiditate, vapori sau gaze toxice, pulberi, iaryf- concentratia.

In multe situatii exista pericolul accidental de a se degaja brusc o cantitate de noxa cu caracteristici de explozie, autoaprindere sau daunatoare pentru om. Pentru aceste caracteristici se prevad instalatii de avarie- numai evacuare, care se declanseaza in urma comenzii unui traductor de concentratie. Pentru acesta trebuie cunoscuta variatia concentratiei finale, in timp, in volumul incaperii.

Pornind de la relatia: facand inlocuirile:

- numarul de schimburi orare (h-i)

m- degajare specifica

devine:

(8.7)

care reprezinta relatia generala a variatiei concentratiei finale.

se observa cresterea direct

proportionala cu degajarile si

invers proportionala cu debitul

de aer folosit pentruventilare

 
Daca: yi=0

Sauyi=0

yr=0

Reprezentand grafic relatia , fig. 8.2, se poate observa diferenta dintre ventilarea permanenta si intermitenta.

In cazul ventilarii permanente concentratia yf variaza dupa curba A.

In cazul ventilarii nepermanente yf variaza dupa curba B. Partea ascendenta a curbei reprezinta variatia concentratiei la nefunctionarea instalatiei, iar partea descendenta variatia lui yf in timpul, tf, de functionare a instalatiei, pana candyf atinge ymin- valoare ce determina de fapt timpul de functionare.

Text Box:

Fig. 8.2

8.2 DEBITUL DE AER PENTRU INSTALATII DE CLIMATIZARE

8.2.1 Calculul debitului de aer

Debitul de aer rezulta din conditia diluarii simultane a caldurii si umiditatii, vara, pentru mentinerea parametrilor de confort, adica:

(kg/s); Qv (kW); G (kg/s)(8.8)

Sunt cunoscute sau se pot calcula:

Qv- sarcina termica de vara kW

Qv- sarcina de umiditate vara kg/s

I(ti-ji)- starea finala a aerului - starea aerului interior.

Pentru determinarea starii aerului climatizat (starea initiala a aerului la intrarea in incapere



se pune o conditie suplimentara referitoare la temperatura de refulare tc. Cunoscand evolutia procesului in incapere, de la C la I prin raza procesului, ev starea aerului climatizat C rezulta la intersectia paralelei la raza procesului prin I cu izoterma tc, aleasa, adica:unde: tc=ti-Dtc;. Diferenta de temperatura,Dtc, se alege in functie de schema de ventilare si anume 2¸3 0C pentru sistem jos-sus,4¸7 0C sistem sus-sus sau sus-jos si peste 8 0C pentru alte scheme de ventilare sau cand jetul de aer nu este indreptat spre zona de sedere.




Entalpiile corespunzatoare starilor I si C se vor calcula cu relatia

h=t+x

In cazul ventilarii dupa schema “jos-sus”, fig. 8.4, s-a aratat ca nu toata sarcina termica se preia in zona de lucru (de sedere). In particular pentru incaperile aglomerate, bilantul termic poate fi determinat direct, mai mult preluarea de umiditate GZL=0 caz in care debitul de aer este:

(kg/s)QZL (kW)



 

 


Fig. 8.4

In cazul cand se foloseste amesteculde aer interior si exterior este necesara cunoasterea stariiaerului evacuat TS pentru determinarea parametrilor starii de amestec. Se deosebesc evolutii diferite pe cele doua zone.

Se cunosc:I(ti, ji)=IZL

QZL; GZL=0TeZL=¥

T C=xiÇtc

tc=ti+(2¸3 0C)

Pentru determinarea starii aerului evacuat, IS, se particularizeaza relatia debitului

de aer pentru zona superioara a incaperii:

in care se cunosc L, I(tZL xZL)GS=G; QS=Qv+QZL.

xS=XZL+

hS=iZL+

sau

xS=xc+ xC=xisi Gv=GS

hS=hC+.

8.2.2 Recalcularea parametrilor aerului refulat, iarna.

Stabilirea parametrilor aerului refulat iarna este necesara pentru realizarea conditiilor de confort si pentru trasarea proceselor de tratare complexa. Starea aerului climatizat, C (tC>tmin=+15 0C), rezulta prin particularizarea relatiei debitului de aer pentru conditiile de iarna, in care caz debitul de aer este cunoscut (egal cu debitul de aer de vara in cazul instalatiilor de climatizare cu debit constant sau anumite trepte de turatie pentru ventilatorul ales pentru vara).

(kg/s)(8.9)

Fig.8.5

Sunt cunoscute: starea aerului interior I(ti jI)®hi,xi;

debitul de aer L(kg/s)Lv=Li;

sarcina termica Q si de umiditate Gi,

 
hC=hi+

xC=xi+

xC<xi

In functie de semnul sarcinii termice de iarna apar doua situatii distincte, fig. 8.5:

a)      Qi>0; e>0 T hC1;hi;

b)      Qi<0; e<0 T hC2>hi.

8.3 DEBITUL DE AER PENTRU INSTALATII DE VENTILARE MECANICA

8.3.1 Calculul debitului de aer

Se determina tot din conditia diluarii simultane a degajarilor de caldura si umiditate, vara, - cand nu sunt alte degajari de nocivitati - insa spre deosebire de instalatiile de climatizare, este cunoscuta starea aerului refulat vara: E si rezulta starea aerului interior fie ca , fig. 8.6:

(8.10)

Text Box:

Fig.8.6

Se cunosc: Qv (kw); Gv (kg/s) E

rezulta

Reprezentand in h-x evolutiile posibile ale aerului refulat se pot distinge trei

cazuri:

E®I1 procese dupa o raza e=¥, specifica incaperilor cu degajari numai de

caldura perceptibila sau cu degajari de umiditate, Gv, neglijabile;

E®I2 procese care preiau simultan caldura si umiditatea;

E®I3 procese in care starea aerului interior I3 se stabileste din conditia de jmax.

Starea I3 este mai indicata decat starea obtinuta din conditia de limitare a temperaturii, dar necesita un debit de aer mai mare.

Pentru procesul EI3 :

Pentru procesul E :

cum diferenta

Pentru sectii industriale caracterizate prin surse importante de degajari de caldura si umiditate si uneori de inaltimi mari, apare mai corecta determinarea debitului de aer din conditia preluarii acestora in zona de lucru:

Sarcina termica si de umiditate in zona de lucru rezulta din studiul propagarii acestora si folosirea unor coeficienti de preluare a caldurii, a si umiditatii b, care sunt in functie de raza procesului, inaltimea zonei de lucru si inaltimea halei, adica a,b=, deci QZL=aQv; GZL=bGv

Cum acelasi debit de aer strabate si zona de lucru si zona de deasupra zonei de lucru

aanalog b

unde S este starea aerului evacuat din incapere.

In cazul sectiilor cu degajari importante de caldura perceptibila se folosesc coeficienti determinati experimental, de preluare a caldurii in zona de lucru “m” (m= este in functie de densitatea surselor, intensitate, inaltimea H, turbulenta, mod de introducere si evacuare a aerului).

QZL=mQvTm

8.3.2 Recalcularea parametrilor aerului refulat, iarna

Pentru aceasta perioada sunt cunoscute sarcina termica, Qi si de umiditate Gi si deci evolutia procesului adica realizarea unei temperaturi interioare si respectarea pe cat posibil a unei umiditati relative.

Pentru situatiile in care se recurge numai la o incalzire a aerului exterior, starea aerului refulat R rezulta la intersectiaprin I cu xE.

OBSERVATII

tR’=15

 
: Daca temperatura de refulare, tR, rezulta mai mica decat temperatura admisibila de refulare, tad=15 0C, fig. 8.7, se admite si se recalculeaza debitul de aer si deci si starea aerului interior I’.

 


Fig. 8.7

 


Daca temperatura de refulare, te, rezulta mai mare de 70 0C, fig. 8.8, se determina noua stare a aerului interior

Fig. 8.8

In acest caz s-a scris pentru ca entalpia aerului refulat este mai mare decat entalpia aerului interior (Qi<0) si sa nu apara dificultati de semn. (algebric)

8.4 DEBITUL DE AER PENTRU DIMINUAREA ALTOR NOCIVITATI

Daca intr-o incapere se degaja mai multe nocivitati Y1, Y2,, Yn in (kg/s) care

au concentratiile admisibile ya1, ya2,yan si concentratiile in aerul refulat yr1, yr2,yrn , debitul de aer.

(8.11)

In cazul in care noxele degajate nu reactioneaza intre ele si nu au efect cumulativ, debitul de aer L=max(Li)(cel mai mare debit rezultat).

Daca nocivitatile reactioneaza (chimic) intre ele (pot rezulta compusi mai toxici) si daca au efect cumulativ sau sinergic (actiunea unui toxic poate fi favorizata de prezenta altuia) atunci debitul de aer este:

8.5 Debitul minim de aer proaspat

Pentru instalatiile de climatizare sau ventilare care pot functiona cu amestec (de aer interior si exterior) trebuie sa se precizeze care este proportia amestecului sau cu alte cuvinte care este debitul minim de aer exterior ce trebuie adus in incapere.

Acest debit minim de aer proaspat poate sa rezulte din:

-          diluarea continutului de CO2 in incaperile aglomerate

(8.12)

N- numarul de persoane;

- degajarea specifica de CO2 a unei persoane in functie de varsta, activitate, timp de sedere, tabelul 7.1; yrCO2—concentratia de CO2 din aerul atmosferic, conform tabelului 8.1 si yadCO2- concentratia admisibila in incaperi conform tabelului 8.2;

-          conditiile impuse de normele igienico- sanitare:

L2=Nls

N- numar de persoane;

ls- debitul de aer proaspat pentru o persoana- 20m3/h unde nu se fumeaza 26-30 m3/h unde se fumeaza.

·         Se alege Lmin=max(L1,L2)

-          daca L1 sau L2 sunt mai mici decat 10% din debitul total al instalatiei, L, se alege atunci ca debit minim de aer proaspat Lmin=0,10Linstalatie .

Tabelul 8.1

Locul

Concentratia de CO2

l/m3

g/kg

mediu rural

oras mic

oras mare

0,33

0,40

0,50

0,5

0,6

0,75

Tabelul 8.2

Nr. crt.

Denumirea incaperii

CO2

l/m3

g/kg

1.

2.

3.

4.

Incaperi in care oamenii se afla permanent

Incaperi pentru copii si bolnavi

Incaperi in care oamenii se afla periodic (institutii)

Incaperi in care oamenii se afla un timp scurt

1

0,7

1,26

2,0

1,5

1,0

1,75

3,0

Odata precizat debitul minim de aer proaspat, rezulta si debitul de aer recirculat

LR=Linst-Lmin

Pentru instalatiile de climatizare s-a adoptat notatia ca Lmin=Le deci aer de stare

exterioara si pentru LR=LI aer de stare I (interior).

Numar orar de schimburi reprezinta o intensitate a ventilarii si reprezinta un

indice de control al debitului de aer. Are importanta pentru estimarea debitului de aer pentru obiectiv:

Debitul specific de aer reprezinta o indicatie a ratiei de aer pe o persoana si o indicatie asupra debitului de aer recirculat .







Politica de confidentialitate


Copyright © 2019 - Toate drepturile rezervate

Fizica


Astronomie


Masa totala
PRINCIPIILE TERMODINAMICII
Metode de ameliorare a randamentului ciclului termic cu abur
CALCULUL PROTECTIILOR CONTRA RADIATIILOR FOLOSIND METODA NUCLEELOR INTEGRALE PENTRU DIFERITE SURSE DE RADIATII
Parcursul particulelor incarcate
Legea lui Bernoulli in circulatia sanguina
Bioluminiscenta – celule emitatoare de lumina
Stabilitatea echilibrului elastic - Formula lui Euler
Forma Snell – Descartes a legii a II- a a refractiei
Reactii termonucleare