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人民防空工程的柴油发电机房通风设计
发布时间:2019-04-18 12:16:48  ▏阅读:

人民防空工程的柴油发电机房通风设计


要:柴油发电机要正常运行必要有适宜的温湿度环境,否将影响发电机组的发电效率,电站的风降温系统就是为柴油发电机提供适宜的空气环境而设置,是保障电站正常运的要设施。结合实际工程设计中遇到的问题,本文就柴油发电房(风冷)的通风设计思路及方法作以述。

关键词:温度  效率  余热量  冷却排热量 

前言

人民防空工程是战时蔽人员、物资,以及保护人民生命财产安全的重要场所,也是实施人民防空最重要的物质基础,在现代战争条件下,核、生、化和常规武器对工程的毁伤已成为防护重点。由于战时外部电力供应很容易遭到敌人破坏,因此要求人防重点工程设置备电源一一一柴油发电站,现行规范《人民防空地下室设计规范》CB382m5(以下简称规范)第772条中有详细规定。电站设置的目的就是当外电源遭到破坏后依靠内部的电源保障工程内部动力、照明、通讯等设备的正常运转。

柴油发电机要正常运行必须要有适宜的湿度环境否则将影响发电机组的发电效率,規范中对柴油发电机房的湿度要求为:当人员直接操作设备时,机房内温度不大于35摄氏度,当人员隔室操作时温度不大于摄氏度,电站控制室温度不大于30摄氏度,相对湿度不大于75%。电站的通风降温系统是为柴油发电机提供适宜的空气环境而设置,是保障电站正常运转的必要设施。

战时清洁通风时,柴油发电机房的进排风量的计算规范中第5 72条有明确的規定:当柴油发电机房采用空气冷却时(即风冷),按除柴油发电机房内余热量计算进风量;当柴油发电机房采用水冷却时(即水冷),按排除柴油发电机房内有害气体所需的通风量经计算确定。结合实际工程设计中遭到的问题,本文就油发电机房(风冷)的通风设计思路及方法作以述。

1 工程简介:

本工程为青岛市某小的人防地下室,平战结合,战时为核六级、常六级二等人员掩所,平时为地下机组库,停机组,12辆属于类地下机组库。本工程人防建筑面积:4355平方米,建筑层高4.5米,根据建筑专业的分隔,战时人防划为个防护单元,每个防护单元的有效人员掩蔽面积和掩人员数量分别为:第一单元1567平方米、1567人;第二单元1574平方米、1320人,第三单元1214平方米、1214

在第一防护单元中设有移动式电站,该电站中有容量为100Kw的移动式发电机一台,作为战时的备用电源,发电机组参数如下:

額定功率100Kw;燃烧空气量396立方米/小时;柴油机机头风扇转速2200r/Min排风量为11628立方米/小时,排烟管

 

道保材料采用矿渣棉管壳保温厚度60毫米。

2  柴油发机房风冷余热量计算

2.1  柴油发电机房余热量的计算范围

要确定柴油发电机房(风冷)余热量的计算,不妨先了解一下柴油机内部环的原理:

机的内部水循环大致可分为三类:闭式水循环、开式水循环和混合水循环。其中式水循环又可分为式风冷和闭式水冷,所渭的闭式风冷是指柴油机冷却水在柴油机前部的表面式空气水换热器和柴油机内部的冷却系统组成的封管路内循环,热器与油机组成一个整体,如下图所示:

闭水式循环冷却原理图.png

        闭水式循环冷却原理图(风冷)

规范第5.7.4条规定:柴油发电机房内的余热量应包括柴油机、发电机和排烟管道的散热,即Qyu=Q1+Q2β+Q3,笔者认为这种说法是不严密的,因为当柴油机为式水循环(风冷)时,如果空气一水换热器排出的热量直接进机房内的空气中,则此部分冷却排热量Q4也应计到机房的余热量中,即Qyu=Q1+Q2β+Q3+Q4,因为冷却排热量值较大,一般为Q1+Q23. 5倍左右,设计中需对这部分热量采取有效的方法进行控制和排除。

 

22柴油机散热Q1

2.2.1计算公式

规范中没有列出Q1的计算公式,《全民用建筑工程设计技术措施一防空地下室》(以下简称措施)第4.3.5条和《防空地下室设计手册一暖通、给水排水、电气分册》(以下简称手册)第2页公式66是统一的,公式如下:

Q1=1.5×10-4×n1×q×Ne×BKw

其中Q1油机发热量,Kw

n1一柴油机工作运行时散向周空气的热量系数(%),可查表4. 3.51

q一柴油机燃料热值,可取41.87Mj/Kg,

Ne一柴油机的额定功率Kw

B一一柴油机的耗油率(Kg/Kwh)

经过量纲分析和公式的验证知,用公式11)计算得出的Q1非常小,与手册上表66查得的值13Kw差别很大,明显是不合理的。

放军理工大学工程兵工程学院写的《人民防空工程通风空调设计一书中给出公式如下:

Q1=0278×Ne×B×q×n1 1.2

222公式(1.2)的应用

本工程的移动式柴油发电机组为100Kw.

Q1=0278×Ne×B×q×n1

=0 278×100×0.23 x41.87×4

=10.7Kw

可见与查手册表66所得的值13Kw比较接近。

2.3 发电机的散热量Q2

2.3.1计算公式

技术措施、手册及《人民防空工程通风空调设计》给出的公式如下:

(Kw)

其中Q2一一一发电机发热量,Kw

p一一发电机的额定功率Kw

n2一一发电机的效率(%),通常为80%~94%,可查样本取值;

232公式1. 3)的应用

查样本得知:当、Ne=I00Kw,P=84Kw,n290%,代公式得:

发电机房通风量计算公式.png

所以Q1+Q2=10.7+9.3=20.03Kw

2.4Q1+Q2的修正

当柴油机工作运行地点的大气压不是标准大气压或相对湿度大、度高时,柴油机的输出功率会发生变化,需对其输出功率进行修正,修正系数β可查表得出。

本工程位于青岛,海拔76米,查表可知度为25摄氏度,大气压力760mmHg,相对湿度80%时,取值0.968所以柴油机组修正后的发热量为

发电机房通风量计算公式1.png

查手册表66Q1+Q2=22.4Kw可见与公式计得到的值比较接近。

25烟管散热量Q3

2.5.1计算公式

发电机房通风量计算公式2.png

其中qc一保温排烟管单位长度散热(Kw/m);

D一排烟管道保外径(m),

d一排烟管道外径(m)

一保温材料的导热系数(W/m);

a一保温管道外表面向周空气的放热系数[W/m2],一般a=11.63{W//m2}

ty一排烟管外壁面温度(℃),一般取300400℃;

tn一排烟管道周空气温度(℃)一般取3540

排烟管道的散热量为:

  发电机房通风量计算公式4.png   (Kw)

I一保温排烟管在机房内架空敷设的长度(m

252公式(1.4)的应用

本工程排烟管道直径为15Omm,长度9m,采用矿棉制品保温,保温层厚度为60mm,机房设计温度35℃,排烟管外壁面度取400℃,qc=0 196Kw/(mh),都代公式得

 发电机房通风量计算公式5.png

 

26关于柴油机废热水热量计算

柴油发电机房余热量计算一节中,余热量还包括柴油机的废热水热量,而此项在规范和技术措施中均未提及,那么这一项究竟有多大,又是否该计呢?

手册中关于废热水热量的计算公式如下:

发电机房通风量计算公式6.png

其中Qf一柴油机废热水热量(Kw),

£一柴油机气缸冷却水含热量占燃料发热量的百分比,柴油机满负荷时,一般£=2530%,一般取30%;

KB一一考虑散热损失的安全系数,一般取0. 85经过量纲分析和公式验证可知,公式

的量纲有误,公式中漏了柴油机的耗油率指标B,于是公式变为

发电机房通风量计算公式7.png

将本工程的数据代入(1.6)得出的值很小可忽略不计。

 

27柴油机冷却排热

271计算公式

《人民防空工程通风空调设计》,柴油机冷却排热量公式为:

发电机房通风量计算公式8.png

其中Q 4一柴油机冷却排热量(KW);

n一柴油机气缸冷却水带走的热量占燃料发热量的比例,一般取30%;

KB一考虑散热损失的安全系数,般取0 .85

 

272公式1.7的应用

将本工程的数据代入上式可得:

发电机房通风量计算公式9.png

可见此值还是很大的,设计中必须采取有效的方法进行控制和排除,在本工程设计中,将专设风管接到了柴油机空气一水热器上,用以排除此部分热。原理图如下:

 

 发电机房通风量计算公式20.png

 

机房内的平面布置图如下

发电机房通风量计算公式19.png

 

28柴油发电机房风冷余热量总和

当柴油机的冷却排热量直接排到机房内时,

发电机房通风量计算公式11.png

此值很大,排除该热量所需的进风量也很大,所以笔者建议将柴油机冷却排热量通过专用风管直接排到室外,如此,柴油发电机房的余热量将大大减少,变为

发电机房通风量计算公式12.png

 

3  柴油发电机房风冷进风量计算

3.1  按照除余热计算电进风量公式为:

发电机房通风量计算公式13.png

发电机房通风量计算公式14.png

Cp一一空气的定压比热,取1.01KJ/kg);

p一一空气的密度kg/m3;

就本工程而言,按照公式(1.10)计算进风量为:

发电机房通风量计算公式15.png

 

 

3.2 因为本工程柴油机采用的为闭式风冷循环,散热器排出的热风接从专用

风道排出工程外根据风平衡原理,其进风量公式为

发电机房通风量计算公式16.png

其中Lj2.1节公式计算得出的进风量,m3/h

Le一通过柴油机空气一水散热器的排风量(m3/h),查样本;

Ly一柴机燃烧空气量(m3/h,查样本;

Lk一一油库排风量(m3/h),K5/h换气计算

Le查样本得知风扇转速为2200r/min风量为11628m3/h;燃烧空气量查样本得知

396m3/h;油库通风量为Lk=12.91×4.5×6=348.6m3/h,将各数据代上式得

发电机房通风量计算公式17.png

 

4  柴油发电机房风冷排风量计算

计算公式

发电机房通风量计算公式18.png

因为柴油发电机站是产生有害气体的

房间,机房内应呈微负压,实际排风量应比

计算排风量稍大,故一Lp应附加10%的裕量,发电机房通风量计算公式22.png,本工程的计算排风量为:

发电机房通风量计算公式21.png

5 小结:

移动式油发电机房(风冷)的通风设计思路如下:

5.1 余热量计算:

当柴油发电机冷却排热量Q4排到机房内时,发电机房通风量计算公式23.png

当柴油机冷却排热量由专用风道排到室外时,


其中Q1+Q2以在手册中查表得出。) 

 

 

5.2进风量计算:

当柴油机冷却排热由专用风道排到室外时

当柴油机冷却排热量Q4排到机房内时,

5.3若为固定式电站,设计时可考虑由建筑专业为柴油机冷却排热量专门设置风道,将此部分热量排出室外,若为移动式电站,可考虑将密排风罩接到柴油机的空气一水换热器上,再由专用风管将此部分热排出室外。总之,此部分热量还是要排到室外去的,因为若直排到室内,余热量及计算进风量将大大增加,不合理也不经济。

 

 


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