熱負荷

內燃機的熱負荷包含兩個方面的涵義，一是指受熱零件的溫度，二是指零件的溫度差。

通常用熱流量來表徵零件的熱負荷，其在不同的情況下，可用不同的參數來表述。在熱流作用下,q=α(Tg-Tw)，取決於換熱係數和熱傳導條件，在零件上會形成一定的溫度場。零件上的每一點可由該點的溫度及其周圍的溫度梯度來表徵。熱流量越大，零件受熱壁面上的溫度越高，以及熱應力也越大。

通過對不同型式內燃機的受熱零件的溫度、溫度分佈和熱流量進行測量，以及用實驗求得內燃機運轉因素和一些結構因素對零件溫度，熱流量的影響，可以從中找出它們之間的基本規律，預先估計內燃機零件的熱負荷，判斷內燃機的強化潛力，也為設計和改進零部件時，控制零件熱負荷提供一定的依據。

當內能、動能、勢能的變化量可以忽略且無軸功時，輸入系統的熱量與離開系統的熱量應平衡，由此可得出傳熱設備的熱量平衡方程式為:

Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6

式中Q1—物料帶入設備的熱量，kJ；Q2—加熱劑或冷卻劑傳給設備及所處理物料的熱量，kJ；Q3—過程的熱效應，kJ；Q4—物料帶出設備的熱量，kJ；Q5—加熱或冷卻設備所消耗的熱量或冷量，kJ；Q6—設備向環境散失的熱量，kJ。

在上式時，應注意除Q1和Q4外，其它Q值都有正負兩種情況。例如，當反應放熱時，Q3取“+”號；反之，當反應吸熱時，Q3取“-”號，這與熱力學中的規定正好相反。

由熱量平衡方程式可求出Q2，即設備的熱負荷。若Q2為正值，表明需要向設備及所處理的物料提供熱量，即需要加熱；反之，則表明需要從設備及所處理的物料移走熱量，即需要冷卻。此外，對於間歇操作，由於不同時間段內的操作情況可能不同，因此，應按不同的時間段分別計算Q2的值，並取其最大值作為設備熱負荷的設計依據。

為求出Q2，必須求出式中其它各項熱量的值。

城市集中供熱系統原始資料。集中供熱系統的熱負荷主要有採暖、通風、熱水供應和生產工藝等熱負荷。其中採暖和通風用熱是季節性熱負荷，而熱水供應和生產工藝用熱則多是常年性熱負荷。季節性熱負荷隨氣候條件而變化，在一年中變化很大，但在一天內波動較小。常年性熱負荷受氣候條件影響較小，在一年中變化不大，但在一天內波動大，特別是對非全天需熱的用戶。

在冬季某一室外溫度下，為達到要求的室內溫度，供熱系統在單位時間內向建築物供給的熱量。採暖設計熱負荷是指當室外溫度為採暖室外計算溫度時，為了達到上述所要求的室內溫度，供熱系統在單位時間內向建築物供給的熱量。

在制訂城市或區域供熱規劃或設計其供熱系統時，往往缺乏確切的原始資料，一般只能用熱指標法估算，即用單位建築面積的熱指標乘以建築面積，得出採暖的設計熱負荷Q(瓦)。用公式表示為：

Q=qfF

qf--單位建築面積熱指標(W/㎡)；

F--建築面積(㎡)

如已知房屋體積，也可採用每立方米建築體積在室內外溫差為1°C時的熱指標qv【W/(m·°C)】計算：

Q=qvV(tn-tw)

qv--熱流密度（W/(m·°C)）；

V--建築體積(m)；

tn--室內計算溫度（°C）；

tw--採暖室外計算溫度（°C）。

採暖熱指標qv和qf的大小與建築物圍護結構的傳熱係數、外圍體積、密閉性或通風條件、建築物的類型和外形以及牆窗面積比等許多因素有關，通常是依據實際工程統計分析而得，設計時可參考有關部門提供的資料，結合具體情況選用。

一、圍護結構的耗熱量

1.圍護結構的基本耗熱量

Qj=αAjKj(tR-tow)

Qj--j部分圍護結構的基本耗熱量，W；

Aj--j部分圍護結構的表面積，m；

Kj--j部分圍護結構的傳熱係數，W/（m*℃）；

tR--冬季室內計算溫度，℃；

tow-- 採暖室外計算溫度，℃；

α --圍護結構的溫差修正係數。

2.維護結構附加耗熱量

（1）朝向修正率

不同朝向的圍護結構，受到的太陽輻射熱量是不同的；同時，不同的朝向，風的速度和頻率也不 同。因此對不同的垂直外圍護結構進行修正。修正率為：

北、東北、西北： 0~10%

東、西： -5%

東南、西南 -10%~-15%

南 -15%~-30%

選用修正率時應考慮當地冬季日照率及輻射強度的大小。冬季日照率小於35%的地區，東南、西 南、南向的修正率宜採用-10%~0，其他朝向可不修正。

（2）風力附加率

在不蔽風的高地、河邊、海岸、曠野上的建築物以及城鎮、廠區內特別高的建築，垂直的外護結構熱負荷附加5%~10%。

（3）外門附加率

為加熱開啟外門時侵入的冷空氣，對於短時間開啟無熱風幕的外門，可以用外門的基本耗熱量乘上相應的附加率。陽台門不應該考慮外門附加率。

（4) 高度附加率

由於室內溫度梯度的影響，往往使房間上部的傳熱量加大。因此當民用建築物和工業企業輔助建築物的房間凈高超過4m時，每增加1m，附加率為2%，但最大附加率不超過15%。

二、門窗縫隙滲入冷空氣的耗熱量

Qi=0.278LρaoCp(tR-toh)

Qi--為加熱門窗縫隙滲入的冷空氣耗熱量，W；

L--滲透冷空氣量，m/h；

ρao--採暖室外計算溫度下空氣密度，kg/m3；

Cp--空氣定壓比熱，Cp=1kJ/（kg*℃）；

tR--冬季室內計算溫度，℃；

toh--採暖室外計算溫度，℃。

在某些民用建築以及工廠車間中，經常排出污濁的空氣，並引進室外新鮮空氣。在採暖季節，為了加熱新鮮空氣而消耗的熱量，稱為通風熱負荷。一般住宅只有排氣通風，不採用有組織的進氣通風，它的通風用熱量包括在採暖熱指標中，不另計算通風熱負荷。通風熱負荷可採用換氣次數或通風熱指標法估算。

日常生活用熱水的用熱量。一般根據用水人數、水溫及用水定額估算。

主要用於生產過程的加熱、烘乾、蒸煮、清洗等工藝，或用於拖動機械的動力設備(如汽錘、汽泵等)。由於用熱設備和用熱方式繁多，生產工藝熱負荷一般按實測數據，或用單位產量的耗熱概算指標估算。如無實測資料，可參考工廠以往的燃料耗量、鍋爐效率等因素估算熱負荷。

在確定供熱系統的熱負荷時，除綜合上述各種用戶的熱負荷外，還應加上熱網的熱損失。由於用戶一般並非同時滿負荷、連續用熱，因此，還需確定系統的平均熱負荷值、最大熱負荷值、設備的同時使用係數等，以便選擇熱源和設計供熱系統。