3.1 问题一：某工厂的车间面积为1000平方米，层高为4米，室内空气温度为25℃，相对湿度为60%。若车间内同时有10台功率为5千瓦的电动机运行，车间内允许的空气温度升高不得超过30℃。请计算车间通风换气次数。
解答思路
确定换气次数的计算公式：换气次数 ( n ) 可以通过以下公式计算： [ n = \frac{Q}{V \times C} ] 其中，( Q ) 是车间内热源产生的热量，( V ) 是车间的体积，( C ) 是空气的比热容。
计算车间体积 ( V )： [ V = 面积 \times 层高 = 1000 \, \text{m}^2 \times 4 \, \text{m} = 4000 \, \text{m}^3 ]
计算热源产生的热量 ( Q )： 每台电动机产生的热量 ( q ) 为： [ q = 功率 \times 0.001 = 5 \, \text{kW} \times 0.001 = 5 \, \text{kW} = 5000 \, \text{W} ] 10台电动机产生的总热量 ( Q ) 为： [ Q = 10 \times 5000 \, \text{W} = 50000 \, \text{W} ]
计算空气的比热容 ( C )： 空气的比热容 ( C ) 通常取值为 ( 1.01 \, \text{kJ/(kg·℃)} )。
计算允许的空气温度升高 ( \Delta T )： 允许的空气温度升高为 ( 30℃ - 25℃ = 5℃ )。
计算换气次数 ( n )： 首先将热量单位从瓦特转换为千焦耳，因为比热容的单位是千焦耳每千克每摄氏度： [ Q = 50000 \, \text{W} \times \frac{1 \, \text{kJ}}{1000 \, \text{W}} = 50 \, \text{kJ} ] 然后计算空气质量 ( m )： [ m = \frac{Q}{C \times \Delta T} = \frac{50 \, \text{kJ}}{1.01 \, \text{kJ/(kg·℃)} \times 5℃} \approx 9.9 \, \text{kg} ] 最后计算换气次数： [ n = \frac{Q}{V \times C} = \frac{50 \, \text{kJ}}{4000 \, \text{m}^3 \times 1.01 \, \text{kJ/(kg·℃)}} \approx 0.0125 \, \text{次/秒} ]
解答结果
车间通风换气次数为约 ( 0.0125 \, \text{次/秒} )。
3.2 问题二：某工厂的通风系统设计要求每小时换气次数为20次，车间体积为5000立方米，请计算通风系统的风量。
解答思路
确定风量的计算公式：风量 ( Q ) 可以通过以下公式计算： [ Q = n \times V ] 其中，( n ) 是换气次数，( V ) 是车间的体积。
代入已知数值计算风量： [ Q = 20 \, \text{次/小时} \times 5000 \, \text{m}^3 = 100000 \, \text{m}^3/\text{小时} ]
解答结果
通风系统的风量为 ( 100000 \, \text{m}^3/\text{小时} )。
3.3 问题三：某工厂的车间内设有两台通风机，一台的风量为2000立方米/小时，另一台的风量为1500立方米/小时。请计算两台通风机同时运行时的总风量。
解答思路
确定总风量的计算公式：总风量 ( Q{\text{总}} ) 是两台通风机风量之和： [ Q{\text{总}} = Q_1 + Q_2 ] 其中，( Q_1 ) 和 ( Q_2 ) 分别是两台通风机的风量。
代入已知数值计算总风量： [ Q_{\text{总}} = 2000 \, \text{m}^3/\text{小时} + 1500 \, \text{m}^3/\text{小时} = 3500 \, \text{m}^3/\text{小时} ]
解答结果
两台通风机同时运行时的总风量为 ( 3500 \, \text{m}^3/\text{小时} )。