Расчет искусственной общеобменной вентиляции

В производственных помещениях широко применяют системы вентиляции с искусственным побуждением воздуха. Несмотря на повышенные затраты на их устройство и эксплуатацию, такие системы обладают следующими преимуществами: подача воздуха в любую точку помещения; обработка приточного воздуха посредством его нагрева, увлажнения и очистки от нежелательных примесей; улавливание вредностей непосредственно в местах их выделения; очистка удаляемого воздуха и использование его теплоты для нагрева подаваемого в помещение наружного воздуха.

В состав системы вентиляции входят: воздухозаборники в виде отверстий в конструкциях ограждений или шахт, оснащенных жалюзийными решетками; устройства для регулировки количества поступающего воздуха (клапаны, заслонки, шиберы); вентилятор, воздуховоды, фильтры, воздухораспределительные устройства и пр.

Для побуждения воздуха в системах вентиляции применяют центробежные и осевые вентиляторы. По создаваемому давлению центробежные вентиляторы делят на три группы: низкого давления — до 1000 Па, среднего давления — от 1000 до 3000 Па и высокого давления — свыше 3000 Па. Давление, создаваемое осевыми вентиляторами, как правило, не превышает 350 Па. Существуют крышные вентиляторы, устанавливаемые на кровлях зданий, которые могут быть как центробежными, так и осевыми.

В зависимости от состава перемещаемой среды вентиляторы изготовляют:

обычного исполнения — для перемещения неагрессивных сред с температурой менее 423 К, не содержащих липких веществ, при концентрации пыли и других твердых примесей менее 150 мг/м^-1;

антикоррозийного исполнения — для перемещения агрессивных сред;

взрывобезопасного исполнения — для перемещения взрывоопасных смесей;

пылевые — для перемещения воздуха с содержанием пыли более 150мг/м3.

Проектирование и расчет системы искусственной (механической) вентиляции выполняют в следующем порядке. Выбирают конфигурацию вентиляционной сети в зависимости от формы помещения и размещения в нем оборудования, разбивают ее на участки. Зная требуемый расход воздуха на отдельных участках сети и задавая скорость движения воздуха (для участков, находящихся рядом с вентилятором, 8...12 м/с, а для отдаленных участков сети 1...4 м/с), определяют диаметр воздуховодов, а также материал для их изготовления. Затем рассчитывают общие потери напора в сети, Па,

Н_c = Н_м + H_п,

где H_м — местные потери; H_п — потери на прямых участках воздуховодов.

Местные потери напора, Па, определяют по формуле

H_м = 0,5 Σψ_мv²p,

где ψ_м — коэффициент местных потерь напора: для жалюзи на входе 0,5, для внезапного сужения 0,2...0,3, для колена под углом 90° 1,1, колена под углом 120° 0,5, колена под углом 150° 0,2 и т. д.; v — скорость воздуха на соответствующем участке вентиляционной сети, м/с; р — плотность движущегося в сети воздуха, кг/м3.

Потери напора на прямых участках вентиляционной сети, Па, находят по формуле

H_п = 0,5ψ_тl_тρv²_cр/d_т,

где ψ_т — коэффициент сопротивления движению воздуха в трубе, зависящий от материала, из которого она изготовлена: для железных труб 0,02, для труб из по лиэтилена 0,01; l_р —длина трубы соответствующего участка сети, м; v_cp —средняя скорость движения воздуха на расчетном участке вентиляционной сети, м/с; d_T — принятый диаметр трубы на расчетном участке, м.

Зная требуемый воздухообмен (см. раздел 17.2), рассчитывают производительность вентиляторов, м³/ч, с учетом потерь или подсосов воздуха в вентиляционной сети:

L_в = k_пL,

где k_n — поправочный коэффициент на расчетное количество воздуха: при использовании стальных, пластмассовых и асбоцементных воздуховодов из труб длиной до 50м k_п = 1,1, в остальных случаях k_n = 1,15.

На основе известных величин L_B и H_с по номограммам (рис. 17.7) выбирают марку вентилятора с наибольшим значением коэффициента полезного действия (КПД) и в зависимости от состава воздушной среды определяют конструктивное исполнение вентилятора.

Рис. 17.7. Номограмма для выбора вентиляторов серии Ц 4-70

Центробежные вентиляторы с колесами диаметром 0,5 м и более должны иметь следующий КПД: при лопастях, загнутых назад, >0,8; при лопастях, загнутых вперед, >0,6; при лопастях, оканчивающихся радиально, >0,65.

КПД пылевых вентиляторов должен быть не менее 0,55, осевых вентиляторов с колесами диаметром 0,5 м и более — не менее 0,6.

Мощность электродвигателя, кВт, для принятого вентилятора рассчитывают по формуле

P_в =

kзLвHc

3,6·106ηвηп

где k_з = 1,05...1,5 — коэффициент запаса; η_в — КПД вентилятора: для центробежных вентиляторов η_B = 0,4...0,8; η_п — КПД передачи: для плоскоременной передачи 0,9, клиноременной 0,95, при соединении электродвигателя с вентилятором с помощью муфты 0,98, при непосредственной насадке вентилятора на вал электродвигателя 1.

Для снижения аэродинамического шума вентиляторов необходимо добиваться выполнения следующего условия:

πDn< 1800,

где D — диаметр рабочего колеса вентилятора, м; п — частота вращения вентилятора, мин^-1: n = A/(60N); A — безразмерный параметр, определяемый по номограммам при выборе вентилятора; N—номер вентилятора (диаметр его рабочего колеса в дециметрах).

РАСЧЕТ МЕСТНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ

Расчет производительности вытяжного зонта.Над оборудованием, являющимся источником выделения загрязненного вредными веществами нагретого воздуха (кузнечные горны, горячие ванны или печи и т. п.), чаще всего устанавливают вытяжные зонты. Преимущество такого вида местной вентиляции заключается в том, что нагретый воздух при движении вверх увлекает выделяющиеся пары, газы и аэрозоли, приближая их к зоне всасывания. Площадь зонта должна перекрывать поверхность выделения вредностей, а его рабочий проем — быть максимально приближен к источнику. Скорость движения воздуха в рабочем проеме зонта принимают в пределах 0,15...1,25 м/с, причем большие ее значения при большей токсичности выделяющихся веществ и меньшей площади перекрытия источника. Объем воздуха, отсасываемого зонтом за единицу времени (производительность), м³/ч, находят из выражения

L =3600abv,

где а, b — размеры рабочего проема (приемной части) зонта, м; v — скорость движения воздуха в приемной части зонта, м/с.

Расчет местной вентиляции наплавочных установок.Выделяющиеся при полуавтоматической и автоматической сварках и наплавке под слоем флюса пыль и вредные газы удаляются через воронкообразные отсосы или отсосы щелевидной формы длиной 250...350 мм. В этом случае производительность местной вытяжной вентиляции, м3/ч, рассчитывают по формуле

L = k_o³√ I ,

где k_o — коэффициент, зависящий от вида отсоса: для щелевого 12, для воронкообразного 13,2; I —сварочный ток, А.

Расчет местной вентиляции сварочных установок.Конструктивно такую вентиляцию выполняют по-разному, например через наклонный жалюзийный зонт с отсосом вредных газов в сторону, минуя зону дыхания сварщика, или через решетчатую поверхность

Рис. 17.8. Вытяжная вентиляция на рабочем месте сварщика:
1 — вентилятор; 2— вытяжная труба; 3 — стол сварщика; 4— стена

Рис. 17.9. Схема вытяжной вентиляции заточного станка

стола с направлением воздушного потока в противоположную от работающего сторону (рис. 17.8).

Производительность такой вентиляции, м³/ч, определяют по числу расходуемых в час электродов и содержанию в них вредных компонентов:

L =

10Mqk

gПДК - gн

где М — масса израсходованных электродов, кг/ч; q — содержание вредных компонентов в электродах, г/кг; k — содержание выделяющихся при сгорании электродов в воздух рабочей зоны токсичных веществ, % от q; g_H — концентрация вредного вещества в наружном воздухе, мг/м³.

Расчет местной вентиляции обдирочно-заточных станков.Источником образования пыли часто служат точильные, шлифовальные и полировочные круги. Их закрывают кожухами (рис. 17.9), которые через воздуховоды соединяют с вытяжным вентилятором, причем вытяжной воздуховод должен быть направлен в сторону центробежного перемещения пылевых частиц. Эффективность кожуха зависит от количества удаляемого через него воздуха и возрастает при наличии специального козырька в передней части кожуха. Производительность вентиляции, м³/ч, заточных, шлифовальных и аналогичных станков зависит от диаметра установленных в них абразивных кругов:

L = 1000DA

где D — диаметр абразивного круга, м; А — коэффициент, зависящий от диаметра круга: 2 при D≤ 0,25м, 1,8 при D = 0,25...0,6м и 1,6 при D >0,6м.

КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА

Кондиционирование — это процесс поддержания температуры, влажности и чистоты воздуха в соответствии с санитарно-гигиеническими требованиями, предъявляемыми к производственным помещениям. Одно из основных требований к системе кондиционирования воздуха — регулирование определенных соотношений между четырьмя переменными величинами: температурой воздуха; средневзвешенным значением температуры внутренних поверхностей ограждений (стены, пол, потолок); влажностью воздуха; средней скоростью и равномерностью движения воздуха внутри помещения.

Кроме того, системой кондиционирования воздуха должна регулироваться концентрация газов, паров и пыли в помещении. Если система предназначена для создания комфортных условий людям, то она должна также уменьшать запахи, выделяемые человеческим телом.

Кондиционером называют техническое устройство, которое с помощью приборов автоматического регулирования поддерживает в помещении заданные параметры воздушной среды. В зависимости от предъявляемых требований по обеспечению необходимого состояния воздуха помещений кондиционеры бывают двух типов: полного кондиционирования (обеспечивают постоянными температуру, относительную влажность, скорость движения и чистоту воздуха) и неполного кондиционирования (поддерживают постоянными только часть параметров или один из них — чаще всего температуру).

По способу холодоснабжения различают автономные и неавтономные кондиционеры. В автономные кондиционеры для охлаждения воздуха встроены холодильные агрегаты, а неавтономные снабжают холодоносителем централизованно.

По способу подготовки и распределения воздуха кондиционеры делят на центральные и местные.

Конструкция центральных кондиционеров предполагает приготовление воздуха вне пределов обслуживаемых помещений и распределение его по системам воздуховодов. Их применяют в помещениях большого объема, так как производительность таких кондиционеров по воздуху сравнительно высока и составляет 30...250 тыс. м³/ч.

Местные кондиционеры подготавливают воздух непосредственно в обслуживаемых помещениях и подают его сосредоточенно в определенную зону. Их применяют в сравнительно небольших помещениях (объемом до 500³). Производительность таких кондиционеров по воздуху 1,5...20 тыс. м³/ч.

Кондиционирование воздуха по сравнению с вентиляцией требует больших капитальных вложений и эксплуатационных затрат,

но вложенные денежные средства окупаются за счет повышения производительности труда и качества выпускаемой продукции, снижения заболеваемости работающих и процента бракованных изделий.