Определение необходимого воздухообмена при общеобменной вентиляции для выведения вредных веществ, водных паров и излишнего тепла из помещения. Кратность воздухообмена

Выделение тепла от наружных поверхностей оборудования рассчитывается:

(3.4)

где Q – количество тепла, выделяющегося в помещении, Дж/с;

a – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²×К);

F_т – площадь теплоотдающей поверхности оборудования, м²;

t_н – наружная температура стенки оборудования, °С;

t_о – температура окружающего воздуха, °С.

При испарении вредных веществ с открытых поверхностей

G = W×F_и, кг/с (3.5)

где G – масса вредных веществ, выделяющихся в помещении, кг/с;

W – интенсивность испарения веществ с поверхности, кг/(с×м²);

F_и – площадь испарения, м².

При выделении вредных веществ в производственном помещении определяют необходимый воздухообмен исходя из равенства массы вредностей в помещении и в удаляемом из помещения воздухе. Это условие можно представить в виде материального баланса

G + L×q_пр = L×q_уд, (3.6)

где G – масса вредных веществ, выделяющихся в помещении, мг/ч;

L – необходимый воздухообмен, м³/ч;

q_пр, – концентрация вредных веществ в приточном воздухе, мг/м³;

q_уд, – концентрация вредных веществ в удаляемом воздухе, мг/м³.

Тогда

м³/ч (3.7)

Для обеспечения санитарных норм в помещении принимают

q_уд = q_ПДК,

где q_ПДК – предельно-допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны (по ГОСТ 12.1.005-88), мг/ м³.

Поэтому

м³/ч (3.8)

Если наружный воздух не содержит вредностей, то

мг/м³ (3.9)

При выделении тепла в производственном помещении определяют необходимый воздухообмен исходя из равенства выделяемого тепла в помещении и удаляемого вентиляцией.

Это условие можно представить в виде теплового баланса

c×m×t_пр + Q_изб = c×m×t_уд, (3.10)

где c – теплоемкость воздуха, кДж/(кг×К);

m – масса воздуха, подаваемого в помещение, кг/ч;

Q_изб, – избыточное количество тепла, т.е. разность между его приходом и уходом, кДж/ч;

t_пр и t_уд – соответственно температура приточного и удаляемого воздуха, °С.

Решая уравнение, получим

кг/ч (3.11)

Учитывая соотношение между массой воздуха и объемом

кг/м³

получим

м³/ч (3.12)

где r_п – плотность приточного воздуха, кг/м³.

В связи с тем, что общеобменная вентиляция должна обеспечить допустимую температуру воздуха на рабочих места, имеем

t_уд = t_р.з. + Dt×(H – 2), (3.13)

где t_р.з. – допустимая температура воздуха в рабочей зоне в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88, °С;

H – высота производственного помещения, м;

Dt – температурный градиент по высоте помещения, °С/м;

2 – высота рабочей зоны, м.

Обычно принимают Dt = 2–5 °С/м.

Если в помещении выделяются пары воды, то необходимый воздухообмен для их удаления можно определить по формуле

, м³/ч (3.14)

где G_вп – масса паров воды, выделяющихся в помещении, г/ч;

d_уд и d_пр – соответственно влагосодержание удаляемого и приточного воздуха, г/кг.

Если неизвестно количество вредных выделений и их виды, то общеобменную вентиляцию рассчитывают по кратности воздухообмена.

Кратность воздухообмена показывает, сколько раз в час меняется воздух в помещении и равна отношению объема проходящего через помещение воздуха, к объему этого помещения.

К = L/V, 1/ч (3.15)

где L – расход воздуха на вентиляцию, м³/ч;

V – объем производственного помещения, м³.

Нормами вентиляции установлена кратность воздухообмена для всех бытовых помещений, а также для помещений вспомогательного и производственного назначения К = 1 – 10. Для взрывоопасных помещений К³6.

При заданной кратности воздухообмена необходимый воздухообмен равен

L = К×V, м³/ч (3.16)

Естественная вентиляция производственных помещений. Аэрация. Назначение, причины возникновения, область применения, достоинства и недостатки аэрации. Порядок проектирования аэрации.

Вентиляция – это организованный воздухообмен в производственных помещениях, предназначенный для обеспечения заданных параметров микроклимата и чистоты воздуха.

Общеобменную вентиляцию устраивают в случаях, когда вредные выделения образуются во всем объеме помещения. Общеобменная вентиляция бывает естественной и механической. При естественной вентиляции воздухообмен происходит под действием теплового или ветрового напора без воздуховодов и вентиляторов, а также без предварительной обработки входящего в помещение воздуха (т.е. без очистки, охлаждения, подогрева воздуха и т.п.). При механической вентиляции воздух подается в помещение и удаляется из помещения при помощи вентиляторов и воздуховодов, при этом возможна обработка входящего приточного воздуха (т.е. очистка от пыли и вредных веществ, его охлаждения, нагрева, увлажнения и т.п.).

Чем больше разность температур внутреннего и наружного воздуха и чем больше скорость ветра, тем больше разность давлений, а, следовательно, и количество проникающего в помещение наружного воздуха.

Инфильтрация или, иначе, естественная неорганизованная вентиляция, наблюдается во всех помещениях и учитывается при организации воздухообмена.

Различают организованную (аэрация) и неорганизованную систему естественной вентиляции. При организованной вентиляции поступление и удаление воздуха происходит через специально подготовленные отверстия и каналы. При неорганизованной вентиляции замена воздуха происходит через неплотности и щели в наружных ограждениях здания, окна и двери.

Аэрацию применяют в цехах со значительными тепловыделениями, если концентрация пыли и вредных газов в приточном воздухе не превышает 30% предельно допустимой в рабочей зоне. Аэрацию не применяют, если по условиям технологии производства требуется предварительная обработка приточного воздуха или если приток наружного воздуха вызывает образование тумана или конденсата.

Проектирование аэрации

Схема расчета аэрации приведена на рисунке 5.1

Рис. 5.1 – Распределение давления в производственном здании по высоте

h – высота производственного здания – это расстояние между осями нижних приточных окон и вытяжных, м;

h₁ – расстояние от оси нижних приточных окон до плоскости равных давлений, м;

h₂ – расстояние от плоскости равных давлений до оси вытяжных окон, м;

t_в – средняя температура воздуха внутри помещения, °С;

r_в – плотность воздуха внутри помещения, кг/м³;

r_н – плотность наружного воздуха, кг/м³;

DP₁ – разность давлений на уровне приточных окон, Па;

DP₂ – разность давлений на уровне вытяжных окон, Па.

Исходя из экономических требований, более предпочтительной является естественная вентиляция. Если эта вентиляция организуется в производственных помещениях при помощи специальных приточных и вытяжных окон, то она называется аэрацией. Аэрация позволяет организовать воздухообмен большого объема (до нескольких миллионов м³/ч воздуха) без вентиляторов и воздуховодов, что значительно дешевле механической вентиляции. Кроме этого аэрация работает без шумовых эффектов в отличии от механической. Однако аэрация имеет недостатки:

– зависимость воздухообмена от температуры наружного воздуха (поэтому летом аэрация может не обеспечивать необходимый воздухообмен);

– невозможность обработки входящего воздуха.

Механическая вентиляция не имеет этих недостатков.

Поэтому очень часто в производственных помещениях применяют смешанную вентиляцию, т.е. предусматривают и естественную и механическую. Если можно выделить локализованные источники вредностей, то там применяют механическую вытяжную вентиляцию. Если в рабочей зоне не обеспечивается требуемая чистота или температура воздуха, то там можно применить приточную механическую вентиляцию, т.е. воздушное душирование.

1. Визначаємо необхідний повітрообмін L по залежностях (1.5), (1.6), (1.9), (1.11), (1.13).

2. Задаємося площею припливних вікон F₁ з конструктивних розумінь, знаючи довжину будинку і висоту припливних вікон.

3. Визначаємо швидкість руху повітря в припливних вікнах

, м/с (1.26)

де L – необхідний повітрообмін, м³/с;

F₁ – площа припливних вікон, м²;

m – коефіцієнт витрати, що враховує конструкцію вікон і кут їхнього відкриття; звичайно приймають m = 0,35 – 0,65.

4. Визначаємо температуру повітря на виході з припливних вікон по (1.10) чи по залежності

, ˚C (1.27)

5. Знаходимо середню температуру повітря в приміщенні

, ˚C (1.28)

де t_р.з – припустима температура повітря в робочій зоні
(за ГОСТ 12.1.005-88).

6. По довідковим даним знаходимо щільність зовнішнього повітря r_п по температурі t_п і щільність повітря в приміщенні r_ср по температурі t_ср.

7. Знаходимо тепловий напір DP_т по залежності (1.25).

, Па (1.25)

8. Визначаємо різницю тисків на рівні припливних вікон по залежності

, Па (1.29)

9. Визначаємо різницю тисків на рівні витяжних вікон по залежності

, Па (1.30)

10. Визначаємо швидкість руху повітря у витяжних вікнах по залежності

, м/с (1.31)

11. Визначаємо площу витяжних вікон по залежності

, м² (1.32)

Таким чином, визначивши площі припливних (F₁) і витяжних (F₂) вікон, завершили розрахунок аерації.

65. Порядок проектирования общеобменных механических вентиляций при повышении температуры воздуха рабочей зоны, а также для снижения концентрации пыли или вредных веществ в воздухе рабочей зоны производственных цехах