全面机械通风设计计算

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《制浆造纸工业计算手册下册》第512页（4870字）

［说明］当利用自然通风或局部机械通风不能满足要求时，才设计全面机械通风(换气)，全面机械通风设计主要是决定通风系统的组成，选择通风机、加热器和决定风道的尺寸等，而这些都取决于通风量和排出气体的性质。

1．消除车间余热所需要的通风量计算

式中 G——消除室内余热所需要的通风量(m³／h)

∑Q_s——车间的总散热量(kJ／h)

∑Q_h——车间的总耗热量(kJ／h)

t₂——排出空气的温度(℃)

t₁——进入空气的温度(℃)

C——空气的比热容，取1kJ／(kg·℃)

γ——进入空气的容重(kg／m³)

①车间总耗热量∑Qh的计算

［说明］车间的总耗热量，根据季节的不同而不同，在夏季时，因室内外温差不大，故车间的总耗热量∑Q_h可不考虑；在冬季的采暖地区，∑Q_h可按采暖部分的耗热量来计算(见式4－5－1)，此略。

②车间总散热量∑Qs的计算

［说明］车间总散热量等于车间各种散热设备所散热量之和。

［公式］ ∑Q_s=Q₁+Q₂+Q₃+……+Q_n(kJ／h) (4－4－48)

a．工艺设备(包括容器、罐等)平壁表面的散热量Q₁计算

式中 F——设备的表面积(m²)

t₂——热介质温度(℃)

t₁——室内温度(℃)

t₃——设备散热表面温度(℃)

α——设备外壁面传热系数［kJ／(m²·h·℃)］

α₁——对流常数，对垂直平壁面α₁=2．2；对水平壁面α₁=2．8

C——辐射常数［kJ／(m²·h·K⁴)］，见表4－4－19

表4－4－19 不同材料的辐射系数C

注：1kcal／(m²·h·K⁴)=4．1868kJ／(m²·h·K⁴)

K——设备外壁散热系数［kJ／(m²·h·℃)］

b．机械设备散热量Q₂

式中 N——设备的容量(kW)

n——有效系数，一般在0．75～0．95之间

3598——热功当量(1kW·h=3598kJ)

c．太阳辐射到车间的热量Q3

［公式］ Q3=0．047∑KFmI (kJ／h) (4－4－53)

式中 F——屋顶或墙壁的面积(m²)

K——总传热系数［kJ／(m²·℃)］

m——吸收率，由建筑材料决定，一般浅色表面为0．4；中色表面为0．7；深色表面为0．9

I——太阳辐射强度［kJ／(m²·h)］，由方位、季节和时间决定，计算时，一般取最大值，如上海地区取3434．16；北京地区取3311．76

［注意［当经过窗口的太阳照射时，应由下式计算：

Q3=εIF(kJ／h) (4－4－54)

式中 ε——透过系数，单层垂直木框窗口取0．6；明窗帘时取0．21；金属窗框取0．7

F——窗口的面积(m²)

I——太阳辐射强度［kJ／(m²·h)］

d．人体散热量Q₄

［说明］按人体向周围大气散发的最大感热量计算。

［公式］ Q4=712n (kJ／h) (4－4－55)

式中 n——有效系数，同式4－4－52

712——人体在较低温度下发热的最高值(kJ／h)；但在高温车间中，人体的全部散热变为汗水蒸发的潜热，不能升高室温，即当室温高于35℃时，此热量不计

c·热水表面向室内散发的热量Q₅

［公式［ Q5=(20．52+14．65V)(t₂－t₁)F (kJ／h) (4－4－56)

式中 V——水面上空气的流动速度(m／s)

t2——水的温度(℃)

t1——周围空气的温度(℃)

F——水的表面积(m²)

f．电机或变压器的散热量Q₆

［说明］Q₆与电机或变压器的额定容量、电压等有关，可由《采暖通风设计手册》查取。

g·锅炉的散热量Q₇

［公式］ Q7=3349∑F (kJ／h) (4－4－57)

式中 ∑F——包括炉墙、炉顶、省煤器、空气预热器、管道及辅机的表面积(m²)也可由有关手册中查取

2．消除车间余湿所需通风量的计算

式中 G——通风量(kJ／h)

∑Q_s——车问散湿总量(kJ／h)

∑Q_h=G₁+G₂+G₃+……G_n (4－4－59)

d₁——进入空气的湿含量(kg／kg空气)

d₂——排出空气的湿含量(kg／kg空气)

①常压下暴露的水面或潮湿表面蒸发出的水蒸汽量G1

［公式］ G1=(u+0．0174V)(P₂－P₁)F (kg／h) (4－4－60)

式中 u——周围空气在温度为15～30℃时的重力流动因素

V——暴露水面或潮湿表面上的空气流速(m／s)

P1——相应于周围空气温度下饱和空气的水蒸汽分压(mmHg)

P2——相应于蒸发表面温度下饱和空气的水蒸汽分压(mmHg)

F——蒸发表面积(m²)

②沿地面流动的热水其表面的蒸发量G₂

式中 α₁——沿地面流动的水量(kg／h)

C——水的比热容，取4．1868［kJ／(kg·℃)］

r——汽化潜热，可取平均值2449kJ／kg

t₁．t₂——分别表示水的初温和终温(C)

③液体(水除外)的蒸发量

［公式］ G，=M(0．000352+0．000786V)PF (kg／h) (4－4－62)

式中 M——液体的摩尔质量

V——蒸发液体表面上的空气流速(m／s)

P——相应于液体温度下饱和空气的蒸汽分压(mmHg)

F——蒸发表面积(m²)

3．消除车间内有害气体所需要的通风量

式中 G——通风量(kg／h)

G_m——散入车间中的有害气体量(kg／h)

G_m=G_m1+G_m2+……+G_mn (4－4－64)

C₁——进入车间的空气中有害气体浓度(g／kg)

C₂——排出空气中有害气体的最高允许浓度(g／kg)

①直接燃烧固体或液体发生的有害气体散发量G_m1

a．对一氧化碳

［公式］ Gm1=0．233qc (g／kg) (4－4－65)

式中 q——燃料的化学不完全燃烧的百分比，见表4－4－20

C——燃料中含碳的百分比

表4－4－20 燃料的化学不完全燃烧值q

b．对氧化硫

［公式］ G_m1=20S(g／kg) (4－4－66)

式中 S——燃料中含硫的百分比

②物体表面涂漆时各种溶剂散发量G_m2

式中 A——实际溶剂消耗量(kg／件)

t——挥发物蒸发的延续时间(h)

③设备或管道漏出的有害物的量G_m，

式中 V——设备或管道的内部容积(m³)

T——气体的绝对温度(K)

C——系数，见表4－4－21

M——气体的摩尔质量

表4－4－21 系数C

4．按换气次数计算通风量

［说明］同式4－4－41和式4－4－42