Расчет естественной вентиляции

Суммарная площадь вытяжных каналов, проемов определяется из вы­ражения

, м²,

где W_o - необходимый воздухообмен, м³/ч. Принимается из приве­денных выше расчетов;

V - скорость воздушного потока в канале, м/с:

,

где μ - коэффициент, учитывающий сопротивление воздуха в канале, про­еме, μ = 0,5;

Р - разность давлений в точке забора воздуха внутри и вне помещения, Па:

,

где h - разность высот между точкой приема воздуха и точкой выброса, м;

γ_н, γ_в, - плотности наружного и внутреннего воздуха:

,

,

где - температура наружного и внутреннего воздуха, °С.

Число вытяжных каналов определяют:

,

где f- площадь сечения одного вытяжного канала, проема, м².

Расчет механической вентиляции

Расчет производится в следующей последовательности.

1. Вычертить схему вентиляционной сети с поворотами, переходами, жалюзи. Разбить ее на участки. Обозначить прямолинейные участки труб (I, II, ...), местные сопротивления (повороты, сужения труб) 1, 2, 3 и т.д. Пример схемы приведен на рис.6.1.

Рис.6.1. Схема вентиляционной сети:

I, II. III. IV, V. VI-участки сети: I. 2. 3. 4, 5, 6. 7, 9. 10 - изгибы воздухоотводов;

3 и 8 – переходы

2. Подобрать диаметры труб (по мере удаления от вентилятора диа­метр трубы уменьшается):

м.

3. Определить необходимый воздухообмен W_o по вышеприведенным формулам и найти производительность вентилятора W_в

, м³/ч,

где К_з - коэффициент запаса (1,3 - 2,0).

4. Рассчитать потери напора на прямых участках труб H_пп, Па:

,

где ψ - коэффициент сопротивления (для железных труб ψ _m= 0,02);

lm - длина участка трубы, м;

γ - плотность воздуха внутри помещения:

, кг/м³;

V_ср - скорость воздуха на данном участке трубы (для труб, примыкаю­щих к вентилятору, 8-12 м/с, удаленных - 1-4 м/с),

d_Т - диаметр трубы, м.

Рассчитать местные потери Н ^. м (Па) напора в переходах, коленах, жа­люзи, используя Таблица 6.6:

,

где ψ_М - местные потери напора.

Значение коэффициента потерь напора Таблица 6.6

Местное сопротивление	Коэффициент ψМ
Колено с углом поворота а = 90° а=120° а=150°	1,10 0,50 0,20
Внезапное сужение расширение	0,2 - 0,3 0,2 - 0,8
Жалюзи на входе на выходе	0,5 3,0

6. Определить суммарные потери напора на прямолинейных участках и поворотах, а также в целом по всей схеме вентиляции:

,

где п - число участков прямолинейных и местных сопротивлений;

Н_в - напор вентилятора по всей системе вентиляции.

7. Зная Н_в , W_в , по номограмме (рис. 6.2) принимая наибольший к.п.д. вен­тилятора h = 0,6, определить безразмерное число А и номер вентилятора N_в на пересечении вертикальной и горизонтальной линии.

8. Определить число оборотов вентилятора:

об/мин.

9. Рассчитать мощность Р_дв электродвигателя для вентилятора:

кВт,

где h_в - к.п.д. вентилятора, h_в = 0,5…0,65;

h_n - к.п.д. привода, h_n = 0,9…0,95.

Рис.6.2 Номограмма центробежных вентиляторов Ц4-70

Расчет заземления

Все электрические установки до 1000 В обязательно заземляются и зануляются. Зануление в электрических сетях с глухозаземленной нейтралью по сути своей является заземлением, так как нулевой провод при воздуш­ной проводке от подстанции через каждые 250 м заземляется.

Расчет заземления сводится к определению сопротивления одного заземлителя, и если его сопротивление превышает допустимое R_q ≥ 4... 10 Ом, то определяется необходимое количество заземлителей.

Требования к заземлению. Весь контур заземления выполняется из полосовой стали сваркой. Сами заземлители выполняются из круглой стали диаметром d = 0,03 - 0,06 м или из равнобокой уголковой стали с шириной полки В, тогда в формулах расчета сопротивления заземления необходи­мо подставить d = 0,95 В.

Заземлители могут быть вертикальные и горизонтальные.

Горизонтальные заземлители представляют собой полосу длиной l и шириной b, расположенную на ребре на глубине h от поверхности земли (рис.7.1 б).

Рис.7.1 Вертикальный (а) и горизонтальный (6) заземлители:

1, 2, 3 - полоса стальная. б = 30 мм

Сопротивление такого заземлителя определяют по формуле

,Ом, (7.1)

где ρ - расчетные значения удельного сопротивления (Ом • м) различных грунтов при влажности 10-20 %, приведены в таблица.7.1;

С - коэффициент, который принимается для горизонтального луча С = 1,7 - 2, для вертикального стержня С = 1, для замкнутого контура, соединяющего вертикальные стержни между собой, С = 0,5...0,6.

Удельное сопротивление почвы, Ом∙м Таблица 7.1

Почва	ρ	Почва	ρ
Торф Глина Суглинок		Чернозем Песок Каменистый грунт

Этой же формулой можно пользоваться при горизонтальном заземле­нии заземлителями из круглой стали, принимая b = 2d.

Постоянный контур заземления выполняется так, чтобы верхние концы забитых вертикально стержней находились на глубине t <0,8 м. Для этого делается траншея глубиной t, забиваются стержни длиной l = 3...5 м и верхние концы свариваются полосой 3 (рис.7.1 а).

Сопротивление такого одиночного стержня определяется по формуле.

,Ом. (7.2)

Сопротивление одиночного заземлителя (стержня), верхний конец которого находится на уровне поверхности земли, определяется:

,Ом. (7.3)

Количество стержней вертикального заземления n_в или лучей горизонтального n₂ определяется по формуле

, (7.4)

где R_д – требуемое безопасное сопротивление (не более 4 или 10 Ом);

h_с – коэффициент сезонности, h_с = 1,6…2;

h_э – коэффициент экранирования, h_э = 0,5…0,85.

Вертикальные электроды в контуре заземления мешают своим электрическим полем растеканию тока с других электродов и с горизонтальной полосы, соединяющей электроды между собой (рис.5а).

Это явление учитывается коэффициентами использования вертикальных заземлителей - h_в и горизонтальных - h_г.

Данные коэффициенты при количестве электродов не более 6 можно применять равными h_в = 0,7…0,8; h_г = 0,4…0,6.

Большие значения коэффициентов принимаются при малом количестве электродов h < 3 и значительном расстоянии между ними а, когда отношение а/е > 1. (Пример расчетов и точные значения коэффициентов можно взять в практикуме по охране труда А.В. Луковникова, с.60-62).

Результирующее сопротивление одного вертикального заземлителя с учетом экранирования определяется:

,Ом; (7.5)

горизонтального:

,Ом.(7.5’)

Общее результирующее сопротивление искусственного заземления с учетом сопротивления горизонтальной шины соединяющий вертикальные электроды (рис. 7.1а):

,Ом. (7.6)

8. Молниезащита

Задачи:

· выбрать надежность защиты (А, Б). категорию зашиты (1-3);

· определить высоту молниеприемника и вероятность попадания мол­нии в объект.

Молниезащита - это комплекс защитных мероприятий от воздействий молнии: прямых ударов, заноса высоких потенциалов. От прямых ударов молнии защищают молниеотводы одиночные, двойные и многократные, а также тросовые и сетчатые. При устройстве последних на крышу накладывают металличе­скую сваренную из прутьев сетку Стержневые и тросовые молниеотводы устанавливают на объект или отдельно от него. Молниеотводы состоят из молниеприемника, токопровода и заземления. В сельскохозяйственном производстве распро­странены стержневые молниеотводы.

Молниеотвод защищает от проникновения в зону защиты с опреде­ленной вероятностью, которая возрастает в глубь зоны. Зона защиты оди­ночного стержневого молниеотвода представляет конус с основанием на земле и с вершиной, расположенной от основания на определенной высоте, составляющей долю высоты молниеотвода. Конус, на границе которого ве­роятность защиты 0,95, назван зоной Б, а вероятность 0,995 - зоной А. Па­раметры зоны Б: радиус основания r_o = 1,5 h₀, высота h_o – 0,92 h, где h высо­та молниеотвода. Параметры зоны А: r_o = (1,1 – 0,002h)/h₀, h_o = 0,85 h.

Выполняется молниезащита в соответствии с руководящим докумен­том РД 34.21.122-87 «Инструкция по проектированию и устройству молниезащиты зданий и сооружений». В зависимости от требуемой надежно­сти молниезащита бывает трех категорий. Первая категория наиболее на­дежная. Она выполняется отдельно стоящими или установленными на объ­екте, но изолированно, молниеотводами. Молниезащиту второй категории допускается выполнять устанавливаемыми на зданиях изолированными стержневыми молниеотводами или путем наложения молниеприемной сет­ки, а также использованием металлической кровли здания. К устройству молниезащиты первой и второй категорий предъявляются повышенные требования, изложенные в инструкции РД 34.21.122-87. Обе категории за­щищают от всех воздействий молнии. Третья категория предусматривает такое же устройство молниеотводов, как и вторая, но с менее жесткими требованиями к величине импульсивного сопротивления заземления, защи­ты от заноса высоких потенциалов и др. Молниезащита третьей категории предназначена для защиты от прямых ударов и заноса высоких потенциалов.

При устройстве молниезащиты первой категории применяется зона защиты типа А, второй и третьей категории - как А, так и Б.

Категория и зоны защиты выбираются по приложению 13 в зависимо­сти от взрывопожароопасности производства, степени огнестойкости строения, материальной ценности его и грозовой активности местности.

Класс взрывоопасности производств оценивается исходя из приме­няющихся или хранящихся в них веществ, а следовательно, зон вокруг них. К зонам класса В-1 и В-2 относят пространства в помещениях, в которых выделяются горючие газы, пары и волокна, способные образовывать с воз­духом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы (например, при загрузке или хранении).

К зонам класса В-1 а, В-16, В-2а относят пространства в зданиях и со­оружениях, в которых смеси горючих газов, паров, пыли или волокон с воздухом могут образовываться только в результате аварии или неисправ­ностей.

Наружные установки и склады (например, емкости, сливно-наливные эстакады и т. п.), содержащие взрывоопасные пары, газы, горючие и легко­воспламеняющиеся жидкости, относят к классу В-1.

К зонам класса П-1, П-2 и П-2а относятся пространства в помещениях, в которых применяют или хранят горючие жидкости с температурой вспышки паров выше 61° С (например, склады минеральных масел, уста­новки по их регенерации и т.п.), горючие пыли и волокна, переходящие во взвешенное состояние с нижним концентрационным пределом воспламе­нения > 65 г/м³ (например малозапыленные помещения мельниц, элевато­ров, комбикормовых заводов, деревообделочные цехи и т.п.), твердые или волокнистые вещества (дерево, ткани и т.п.)

К зонам класса П-3 относят наружные склады, в которых применяют или хранят горючие жидкости с температурой вспышки выше 61°С или твердые горючие вещества (например, склады минеральных масел, угля, торфа и т.п.)

Ожидаемое в течении года число поражений молнией строений, не оборудованных молниезащитой, определяется по формуле:

где L и В – соответственно длина и ширина строения, имеющего в плане пря­моугольную форму,м;

h_x,- наибольшая высота строения, м;

n - среднегодовое число ударов молний в 1 км² земной поверхности в районе расположения здания, зависит от интенсивности грозовой деятельности (Н = 60-80 ч/год), n = 6 для Новосибирской области.

Для дымовых труб котельных, водонапорных и силосных башен, мачт, деревьев, занимающих незначительную территорию, ожидаемое число по­ражений обуславливается их высотой:

Огнестойкость зданий и сооружений оценивается по возгораемости материалов конструкций и пределу огнестойкости в часах. К 1-й и 2-й степени огнестойкости относятся сооружения, у которых выполнены из несгорае­мого материала несущие стены, колонны, стены лестничных клеток с пре­делом огнестойкости 2 ч и более, плиты, настилы и другие несущие конструкции перекрытий и покрытий, внутренние перегородки с пределом огне­стойкости 0,25 ч и выше. Все остальные сооружения, в которых применя­ются сгораемые, несгораемые и трудносгораемые конструкции с пределом огнестойкости 0,25-0,5 ч, относятся к 3-й, 4-й, 5-й степеням огнестойкости. В таблице 8.1 представлены объекты и требуемая молниезащита.

Объекты и требуемая молниезащита (извлечение из РД 34.21.122-87) Таблица 8.1

№ п/п	Здания и сооружения	Местоположение	Тип зон защиты	Категория защиты
	Здания и сооружения, помещения которых по ПУЭ относится к зонам классов В-1, В-2	На всей территории страны	А
	Наружные установки, создающие согласно ПУЭ зону класса В-1г	То же	Б
	Здания и сооружения, помещения которых по ПУЭ имеют зоны клас­сов П-1, П-2, П-2а	При про­должитель­ности гроз 20 ч в год и более	Для сооружений 1-й и 2-й ст. огне­стойкости при 0,1<N£2 и для 3-5-й степени огне­стойко­сти при 0,02<N£2 – зона Б, при N>2 – зона А
	Сельские небольшие строения 3-5-й степени ог­нестойкости, помещения которых по ПУЭ отно­сятся к зонам классов П-1, П-2, П-2а	При про­должитель­ности гроз 20 ч в год и более при N<0,02		(упро­щенная)
	Наружные установки и склады, создающие по ПУЭ зону класса П-3	При про­должитель­ности гроз 20 ч в год и более	При 0,1<N£2 – зона Б, при N>2 – зона А
	Сооружения 3, 3а, 3б, 4, 5-й степени огнестойко­сти, в которых отсутст­вуют помещения с взрыво- и пожароорас­ными зонами	То же	То же
	Животноводческие и птицеводческие соору­жения 3-5-й степени огнестойко­сти: для КРС и свиней на 100 голов и более, овец на 500, птицы на 1000, лошадей на 40 голов и более	При про­должитель­ности гроз 40 ч в год и более	Б
	Общественные здания 3-5-й сте­пени огнестой­ко­сти: до­школьные уч­реждения, школы, учреж­дения здраво­охранения и от­дыха	При про­должи­тель­ности гроз 20 ч в год и бо­лее	Б

В сельскохозяйственном производстве почти все объекты защищают по 3-й категории, и молниеотводы размещают на крыше объектов. По 1-й и 2-й категориям за­щищают взрывоопасные производства, склады горюче-смазочных мате­риа­лов (класс В-1г), склады газовых баллонов, газогенераторные. Молние­от­воды для них устанавливают как на самих объектах, так и изолированно.