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人民防空工程的宝鸡箱式变压器房通风设计

2019-07-30 点击量:341

人民防空工程的宝鸡箱式变压器房通风设计


摘要:宝鸡箱式变压器要正常运行必须要有适宜的温湿度环境,否将影响宝鸡箱式变压器组的发电效率,电站的通风降温系统就是为宝鸡箱式变压器提供适宜的空气环境而设置,是保障电站正常运的必要设施。结合实际工程设计中遇到的问题,本文就宝鸡箱式变压器房(风冷)的通风设计思路及方法作以阐述。

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掩蔽人员、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发电站,现行规范《人民防空地下室设计规范》CB,38一2m5(以下简称规范)第7.7.2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。

宝鸡箱式变压器要正常运行必须要有适宜的温湿度环境。否则将影响宝鸡箱式变压器组的发电效率,規范中对宝鸡箱式变压器房的湿度要求为: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宝鸡箱式变压器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,宝鸡箱式变压器房的进排风量的计算规范中第5 7.2条有明确的規定:当宝鸡箱式变压器房采用空气冷却时(即风冷),按除宝鸡箱式变压器房内余热量计算进风量;当宝鸡箱式变压器房采用水冷却时(即水冷),按排除宝鸡箱式变压器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,本文就宝鸡箱式变压器房(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区的人防地下室,平战结合,战时为核六级、常六级二等人员掩蔽所,平时为地下机组库,停机组,12辆属于三类地下机组库。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,战时人防划为三个防护单元,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人。

在第一防护单元中设有移动式电站,该电站中有容量为100Kw的移动式宝鸡箱式变压器一台,作为战时的备用电源,宝鸡箱式变压器组参数如下:

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

道保温材料采用矿渣棉管壳,保温厚度60毫米。

2发机房(风冷)余热量计算

2.1 宝鸡箱式变压器房余热量的计算范围

要确定宝鸡箱式变压器房(风冷)余热量的计算算范围,不妨先了解一下机内部循环的原理:

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。其中闭式水循环又可分为闭式风冷和闭式水冷,所渭的闭式风冷是指机冷却水在机前部的表面式空气—水换热器和机内部的冷却系统组成的封闭管路内循环,散热器与机组成一个整体,如下图所示:


闭水式循环冷却原理图(风冷)

规范第5.7.4条规定:宝鸡箱式变压器房内的余热量应包括机、宝鸡箱式变压器和排烟管道的散热,即Qyu=(Q1+Q2)β+Q3,笔者认为这种说法是不严密的,因为当机为闭式水循环(风冷)时,如果空气一水换热器排出的热量直接进入机房内的空气中,则此部分冷却排热量Q4也应计入到机房的余热量中,即Qyu=(Q1+Q2)β+Q3+Q4,因为冷却排热量值较大,一般为Q1+Q2的3.5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。

2.2机散热量Q1

2.2.1计算公式

规范中没有列出Q1的计算公式,《全国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6一6是统一的,公式如下:

Q1=1.5×10-4×n1×q×Ne×B(Kw)

其中Q1一机发热量,Kw;

n1一机工作运行时散向周围空气的热量系数(%),可查表4.3.5一1;

q一机燃料热值,可取41.87Mj/Kg,

Ne一机的额定功率(Kw);

B一一机的耗油率(Kg/Kwh);

经过量纲分析和公式的验证可知,用公式(1.1)计算得出的Q1非常小,与手册上表6一6查得的值13Kw差别很大,明显是不合理的。

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

Q1=0.278×Ne×B×q×n1 (1.2)

2.2.2公式(1.2)的应用

本工程的移动式宝鸡箱式变压器组为100Kw.

Q1=0.278×Ne×B×q×n1

=0 278×100×0.23 x41.87×4%

=10.7Kw

可见与查手册表6一6所得的值13Kw比较接近。

2.3 宝鸡箱式变压器的散热量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Q2一一一宝鸡箱式变压器发热量,Kw,

p一一宝鸡箱式变压器的额定功率(Kw)

n2一一宝鸡箱式变压器的效率(%),通常为80%~94%,可查样本取值;

2.3.2公式(1.3)的应用

查样本得知:当、Ne=I00Kw时,P=84Kw,n2取90%,代入公式得:


所以Q1+Q2=10.7+9.3=20.03Kw

2.4对Q1+Q2的修正

当机工作运行地点的大气压不是标准大气压或相对湿度大、温度高时,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,当温度为25摄氏度,大气压力760mmHg,相对湿度80%时,取值0.968,所以机组修正后的发热量为:


查手册表6一6,Q1+Q2=22.4Kw可见与公式计算得到的值比较接近。

2.5排烟管散热量Q3

2.5.1计算公式


其中qc一保温排烟管单位长度散热量(Kw/m);

D一排烟管道保温外径(m),

d一排烟管道外径(m);

入一保温材料的导热系数(W/m℃);

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

ty一排烟管外壁面温度(℃),一般取300~400℃;

tn一排烟管道周围空气温度(℃),一般取35~40℃

排烟管道的散热量为:

(Kw)

I一保温排烟管在机房内架空敷设的长度(m)

2.5.2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℃,排烟管外壁面温度取400℃,qc=0 196Kw/(mh),都代入公式得:

2.6关于机废热水热量计算

宝鸡箱式变压器房余热量计算一节中,余热量还包括机的废热水热量,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,又是否该计入呢?

手册中关于废热水热量的计算公式如下:


其中Qf一机废热水热量(Kw),

£一机气缸冷却水含热量占燃料发热量的百分比,机满负荷时,一般£=25~30%,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,公式中漏了机的耗油率指标B,于是公式变为:


将本工程的数据代入(1.6)得出的值很小,可忽略不计。

2.7机冷却排热量

2.7.1计算公式

根据《人民防空工程通风空调设计》,机冷却排热量公式为:


其中Q4一机冷却排热量(KW);

n一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,一般取0 .85;

2.7.2公式(1.7)的应用

将本工程的数据代入上式可得:


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,将专设风管接到了机空气一水散热器上,用以排除此部分热量。原理图如下:

机房内的平面布置图如下:

2.8宝鸡箱式变压器房(风冷)余热量总和

当机的冷却排热量直接排到机房内时,


此值很大,排除该热量所需的进风量也很大,所以笔者建议将机冷却排热量通过专用风管直接排到室外,如此,宝鸡箱式变压器房的余热量将大大减少,变为:


3宝鸡箱式变压器房(风冷)进风量计算

3.1 按照消除余热计算电站进风量公式为:



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:


3.2 因为本工程机采用的为闭式风冷循环,散热器排出的热风直接从专用

风道排出工程外,根据风量平衡原理,其进风量公式为:


其中Lj一按2.1节公式计算得出的进风量,m3/h;

Le一通过机空气一水散热器的排风量(m3/h),查样本;

Ly一机燃烧空气量(m3/h),查样本;

Lk一一油库排风量(m3/h),按K≧5次/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

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


4宝鸡箱式变压器房(风冷)排风量计算

计算公式


因为宝鸡箱式变压器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,故一般Lp应附加10%的裕量,,本工程的计算排风量为:

5小结:

移动式宝鸡箱式变压器房(风冷)的通风设计思路如下:

5.1 余热量计算:

当宝鸡箱式变压器冷却排热量Q4排到机房内时,;

当机冷却排热量由专用风道排到室外时,


(其中Q1+Q2也可以在手册中查表得出。)

5.2进风量计算:

当机冷却排热由专用风道排到室外时,

当机冷却排热量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,可考虑将密闭排风罩接到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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