Расчет и проектирование систем вентиляции ВОПРОСЫ 1. 2. 3. Регулирование температуры, влажности и чистоты воздуха с помощью вентиляции. Типы вентиляционных устройств. Расчет местной вентиляции. Расчет общеобменной вентиляции. 1. Регулирование температуры, влажности и чистоты воздуха в помещениях Достигается за счет вентиляции. Вентиляция бывает: естественная и принудительная; общая и местная; организованная и неорганизованная. Кратность воздухообмена W К V (1/час) где W — объем удаляемого или подаваемого воздуха для помещения, м3/ч; V — объем помещения, из которого удаляется или подается воздух, м3. Естественная вентиляция Дефлектор на вытяжке Схема приточно-вытяжной вентиляции (подача, приток и вытяжка) Объем воздуха подаваемого в помещение для разбавления до допустимых концентраций выделяющихся вредных веществ: m L Cв С н м3 ч m - количество вредных веществ, поступающих в помещение, мг/ч; С в - содержание вредных веществ в воздухе, удаляемом из помещения, мг/м3; С н - содержание вредных веществ в воздухе, подаваемом в помещение, мг/м3. Расчет воздухообмена из условия выделения избыточного явного тепла При выделении избыточного явного тепла в производственном помещении количество приточного воздуха определяется из условия компенсации избытков этого тепла: 𝐿𝐵 = 𝑄я 𝐶𝐵 ∗ 𝜌𝐵 ∗ 𝑡уд − 𝑡𝑛 , м3 /ч 18806860,8 𝐿𝐵 = = 2146,9 м3 /ч 1000 ∗ 1,2 ∗ (22,5 − 15,2) (6) где 𝑄я - избытки явного тепла в производственном помещении, Вт, есть разность между поступающим в помещение явным теплом и количеством уходящего из помещения тепла определяется из формулы: 𝑄я = 𝑞 ∗ 𝑉, Вт (7) 𝑄я = 23 ∗ 227,136 ∗ 3600 = 18806860,8Дж/ч Где q- удельный избыток явного тепла , Вт/м3 В холодных цехах (механических, сборочных и др.) удельный избыток явного тепла составляет не менее q=23 Вт/м3 ; V- объем производственного помещения, м3 ; Св - массовая теплоемкость приточного воздуха, принимаемая 1000 Дж/(кг×К); 𝜌в - плотность приточного воздуха, принимаемая 1,2 кг/м3 ; 𝑡уд -температура удаляемого из помещения воздуха, определяемая по формуле: 𝑡уд = 𝑡норм + ∆𝑡 ∗ 𝐻 − 2 , ℃ (8) Кратность воздухообмена определяется по формуле: K=2146,9/227,136=9,4 Необходимый воздухообмен для обеспечения санитарно-гигиенических норм на дорожно-строительном участке в цехе битумного хозяйства. 𝐿 = 2146,9 м3 /ч с кратностью воздухообмена 9,4. Местная вентиляция Аэродинамический расчет систем вентиляции цеха Для определения диаметров воздуховодов и потерь давления сети выполняем аэродинамический расчет системы вентиляции: Порядок расчета: 1) Вычерчивается аксонометрическая схема согласно размерам, взятым с плана. 2) Загружается данная аксонометрическая схема (т.е. расставляются расходы на участках и длины участков; нумерация участков начинается с самого удаленного). 3) Задаются скорость воздуха на данном участке 𝞾: для ответвлений от 3 до 6 м/с; для магистралей от 6 до 8 м/с. 4) Определяют предварительный диаметр воздуховода по формуле: 5) По известному расходу, заданной скорости 𝞾 и f подбирают подходящий воздуховод и уточняют для данного воздуховода скорость 𝜐ф и определяют удельные потери давления на трение R, Па/м. 6) Определяют коэффициенты местных сопротивлений 𝛏 на данном участке. 7) Просуммировав все коэффициенты 𝛏 на участке, определяют потери давления на местные сопротивления по формуле: ∆Рм.с. = 𝜉 𝜌 ∗ 𝜐ф2 , Па 2 1) Находим общие потери давления на всем участке по формуле: 𝜌 ∗ 𝜐ф2 𝑍 =𝑅∗𝑙+ 𝜉 , Па 2 (10) (11) Где l- длина участка, м. 2) Находим потери давления по всей сети путем суммирования потерь давления на каждом участке. Результаты заносим в таблицу 12. Коэффициенты местных сопротивлений Таблица 13 - Подберем вентилятор по расходу воздуха и потерям давления Тип ВР 28046-5 /5В Материал Кожух Колесо Сталь Сталь Производительность, тыс. М^3/ч Полное давление, Па Частота вращения, об/мин Масса, кг 9360-11880 2200-2350 1450 185 Ø=560 4 L=7090 Ø=400 2 L=2260 Ø=400 Ø=400 3 1 L=2260 L=2260 Рисунок - Аксонометрическая схема местной приточной вентиляции 1,2 м 3,2 м 9,1 м Рисунок 5-Принципиальная схема местной приточной вентиляции В данной работе предложена схема местной приточной принудительной системы вентиляции на 3 рабочих места битумщика с расходом воздуха L=2146,9м3 /ч, подобранный диаметр воздуховодов по известным расходам и потерям давления. Был произведен подбор вентилятора ВР 280-46-5 /5В по потерям давления и расходу воздуха. Расчет массы вредного вещества, выделяющегося в воздух рабочей зоны Расчет массы вредного вещества, выделяющегося в воздух рабочей зоны. При производстве сварочных работ в рабочую зону выделяется высокое содержание вредных веществ, в связи с этим необходимо произвести расчет местной вытяжной принудительной вентиляции и увеличить приток свежего воздуха с помощью местной приточной принудительной вентиляции для разбавления вредной примеси. Ручная дуговая сварка покрытыми электродами УОНИ 13/55 (таблица). Максимальное количество сварочных материалов, расходуемых в течение рабочего дня 3 кг для одного сварщика; «Чистое» время, затрачиваемое на сварку каждым в течение рабочего дня равно 4 часа. Наименование и удельные количества выделяемых загрязняющих веществ, г/кг в том числе Использу Технологич емый хром еский материал свароч шестивале процесс жел марган ный и его нтный (в (операция) аэрозо еза ец и его марка пересчете окси соедин ль на д ения трехокись хрома) пыль Прочие неорганич еская, содержащ наименов кол ая ание ич. SiO 2 (20 70 %) 1 7 8 1,50 13,3 2,70 13,3 2 3 4 5 6 9 фторис диок оксид тый сид углер водоро азота ода д 10 11 12 РУЧНАЯ ДУГОВАЯ СВАРКА Ручная дуговая сварка сталей штучными электродам и УОНИ13/45 УОНИ13/55 16,4 10,6 0,92 9 - 1,40 Фториды (в 3,3 0,75 пересчет е на F ) 16,99 14,9 1,09 0 - 1,0 - - - - 0,93 УОНИ13/65 7,5 4,49 1,41 - 0,80 Фториды (в 0,80 1,17 пересчет е на F ) УОНИ13/80 11,2 8,32 0,78 - 1,05 -"- 1,05 1,14 - - УОНИ13/85 13,0 9,80 0,60 - 1,30 -"- 1,30 1,10 - - ЭА 606/П 10,7 9,72 0,68 0,30 - - - 0,004 1,30 1,40 ЭА 395/9 16,0 15,4 0,10 7 0,43 - - - 0,90 0,5 Расчет газовыделения производим по формуле(1): 𝐺𝑖=gi∙b∙1000/t, г/с (1) ,где gi – удельный показатель выделяемого загрязняющего вещества, расходуемых сварочных материалов г/кг (табл. 10); b – максимальное количество сварочных материалов, расходуемых в течение рабочего дня, кг (b=3 кг); ля каждого загрязняющего вещества: Для каждого загрязняющего вещества 1. 𝐺аэрозоль = 16,99∗3∗1000 4 2. 𝐺железа оксид = 3. 𝐺марганец = = 12742,5 мг/ч 14,90∗3∗1000 4 1,09∗3∗1000 4 = 11175 мг/ч = 817,5 мг/ч 1. 𝐺пыль = 1,0∗3∗1000 4 = 750 мг/ч 2. 𝐺фтористый водород = 0,93∗3∗1000 4 3. 𝐺диоксид азота = 2,7∗3∗1000 4 4. 𝐺оксид углерода = 13,3∗3∗1000 4 = 697,5 мг/ч = 2025 мг/ч = 9975 мг/ч Самым опасным вредным веществом в воздухе цеха является содержание такого вредного вещества как марганец в сварочных аэрозолях при его содержании: до 20%, так как он относится ко 2 классу опасности. Расчет вентиляции проводим по наибольшей концентрации вредного вещества в воздухе рабочей зоны. Исходя из данных СОУТ наибольшая концентрация равняется 0,75 мг/м3. Необходимый воздухообмен для удаления вредных веществ из рабочей зоны рассчитывается по формуле (2): L= G/ (qвыт – qприт), где (2) G – количество выделяющихся вредных веществ, мг/ч; qвыт, qприт –концентрации вредных веществ в вытяжном и приточном воздухе соответственно, мг/м3; L= 817,5 / (0,75 - 0) = 1090 м3/ч. Необходимый воздухообмен принимаем 1090 м3/ч на 1 рабочее место (2) Так как в цехе работают одновременно трое электросварщиков рассчитаем общий воздухообмен. По формуле (3). 𝐿общ = 1090 * 3 = 3270 м3/ч. (3) Кратность воздухообмена определяется по формуле (4): K =𝐿общ / V (4) где 𝐿общ – потребное количество воздухообмена, м3/ч; V - объем помещения, м3; К = 3270/ 8400 =0,4 (4) Необходимый воздухообмен для обеспечения санитарно–гигиенических норм на сварочном участке узлового ремонта нефтепромыслового оборудования. L = 3270 м3/ч с кратностью 0,4 раз в час. Принципиальная схема воздухообмена вытяжной местной и общеобменной приточной принудительной системы вентиляции. Аксонометрическая схема местной вытяжной системы вентиляции Аксонометрическая схема местной приточной системы вентиляции Таблица 11 – Аэродинамический расчет местной вытяжной принудительной системы вентиляции. № уч. L,м3 /ч 1 1400 2 l, м V, м/с f, м² 22,1 5 1400 22,1 3 1400 4 4525 ∆P,Па Z,Па ƥ𝑉² 2 19,45 2,3 15,25 35,08 54,53 315 19,45 2,3 15,25 35,08 54,53 0,88 315 6,25 1,2 15,25 18,3 24,55 1,57 400 1,73 2,8 61 170,8 172,53 R, Па d, мм Rl,Па/м 0,0779 0,88 315 5 0,0779 0,88 7,1 5 0,0779 1,1 10 0,1256 ∑ Таблица 12 – Характеристики вентилятора Индекс вентилятора Мощность электродвигателя, кВт Материал Производитель Частота вращения, об/мин Масса, ность, м3/час Полное давление, Па Кожух Колесо ВКР-5 0,75 Сталь Сталь 2800 - 6500 250 - 0 1000 70 Вентиляторы ВКР-5 кг Таблица 13 – Аэродинамический расчет местной принудительной системы вентиляции. № уч. L,м3 /ч l, м V, м/с f, м² R, Па d, мм Rl,Па/м ∑ 1 1685 15,4 6 0,0779 0,88 315 13,55 2,4 2 1685 15,4 6 0,0779 0,88 315 13,55 3 1685 6,3 6 0,0779 0,88 315 4 5430 7,9 12 0,1256 1,57 400 ƥ𝑉² 2 ∆P,Па Z,Па 52,7 66,25 3,15 21,96 69,17 82,72 5,54 3,55 21,96 81,51 87,05 12,4 1,7 149,33 161,73 Индекс вентилятора Мощность электродвигателя, кВт Материал Производитель Кожух Колесо ВР 86-77 1,1 Сталь Сталь 21,96 87,84 Частота вращения, об/мин Масса, ность, м3/час Полное давление, Па 4700 - 7200 150-350 960 145 Вентилятор радиальный низкого давления ВР 86 – 77 кг Общеобменная система вентиляции В воздухе рабочей зоны машиниста КМУ во время работы в складском помещении, содержатся такие вредные химические вещества как хлористый калий, гидроксид натрия, натрий двууглекислый, сода кальцинированная техническая и натрий хлористый, которые выделяются при их разгрузке, также, вещества выделяющиеся выхлопами автомобиля: оксид углерода(СО), углеводороды (С, СН), оксиды азота (NO) и оксиды серы (SO2). Расчет вентиляции в складском помещении проводим по наибольшей концентрации вредного вещества в воздухе рабочей зоны – гидроксид натрия. Наибольшая концентрация равняется 0,52мг/м3. Данная концентрация превышает предельно допустимый уровень. Количество выделяющегося вещества рассчитываем по формуле (8): G = C V K, мг/ч, где (8) С – фактическая концентрация вредного вещества в единице объема воздуха производственного помещения, мг/м3; V – объем помещения, м3; К – коэффициент неравномерного распределения вредного вещества по объему помещения (К= 1,2); Количество выделяющегося вредного вещества: G = 0,52 12500 1,2 = 7800 мг/ч; Необходимый воздухообмен для удаления вредных веществ из рабочей зоны рассчитывается по формуле (9): L = G / (qвыт – qприт), где (9) G – количество выделяющихся вредных веществ, мг/ч; qвыт, qприт – концентрации вредных веществ в вытяжном и приточном воздухе соответственно, мг/м3; L = 7800 / (0,52 – 0,02) = 15600 м3/ч. В приточном воздухе содержание гидроксида натрия – 0,02 мг/м3 по результатам натурных исследований, что соответствует ПДК рабочей зоны. Необходимый воздухообмен принимаем 15600 м3/ч. Кратность воздухообмена — это сколько раз меняется воздух в замкнутом помещении в течение часа. В зависимости от типа и назначения помещения устанавливаются нормы кратности воздухообмена. Кратность воздухообмена определяется по формуле (10): K = L / V, где (10) L – потребное количество воздухообмена, м3/ч; V – объем помещения, м3; К = 15600 / 12500 = 1,24 1,5 Необходимый воздухообмен для обеспечения санитарно–гигиенических норм в рабочей зоне машиниста КМУ в складском помещении равен L = 15600м3/ч с кратностью 1,5 раза в час. Аэродинамический расчет общеобменной вентиляции в помещении склада № L, м3/ч уч 1 2660 2 2660 3 2660 4 2660 5 2660 6 2660 7 15700 l, м V, м/с f, м² R, Па d, мм 14,5 9,5 4,5 4,5 9,5 14,5 2 0,061 0,061 0,061 0,061 0,061 0,061 0,311 5,01 5,01 5,01 5,01 5,01 5,01 2,58 12 12 12 12 12 12 14 280 280 280 280 280 280 630 Rl 72,645 47,595 22,545 22,545 47,595 72,645 5,16 ∑ξ 2 2 2,3 88,2 2,3 88,2 2,3 88,2 2,3 88,2 2,3 88,2 2,3 88,2 2,8 120,05 ∆𝑃 Z, Па 202,86 202,86 202,86 202,86 202,86 202,86 336,14 275,505 250,455 225,405 225,405 250,455 275,505 341,3 Принципиальная схема общеобменной вытяжной вентиляции складского помещения Аксонометрическая схема вентиляции помещения склада Технические характеристики вентилятора LESSAR LV-FRCV 630-4-3. Наимено вание Производительность, м3/час Напряжение В / частота Гц Число оборотов в минуту Мощность двигателя (кВт) Макс. температура перемещаемого воздуха, С Масса, кг LESSAR LVFRCV 630-4-3 до 16000 400/50 1360 4,148 50 140 Крышный вентилятор с вертикальным выбросом LESSAR LV-FRCV 630-4-3, рекомендуется использовать в системах вытяжной вентиляции зданий общественного или промышленного назначения. Регулирование скорости вентилятора осуществляется с помощью плавного (бесступенчатого) регулятора скорости или 5ступенчатого трансформатора. Крышный вентилятор LESSAR LVFRCV 630-4-3 Расчет закончить выводом: В результате проведенных расчетов, можно сделать вывод, что предложенная система общеобменной вентиляции с установкой крышного вентилятора LESSAR LV-FRCV 630-4-3 – позволит снизить концентрацию гидроксида натрия в помещении склада, тем самым исключит вред здоровью Машиниста КМУ.
