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 (20⁰С), 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 10⁰С соответствует 283 К, 0 ⁰С = 273 К, 30⁰С = 303 К и т. д.

Количество теплоты, которое необходимо затратить, чтобы 1 кг воздуха нагреть на 1⁰С, 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 20⁰С 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 - (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).