Расчет местной приточной системы вентиляции.

Воздушное душирование рабочих мест

Воздушное душирование применяют для создания на постоянных рабочих местах требуемых метеорологических условий при тепловом облучении и при открытых производственных процессах, если технологическое оборудование, выделяющее вредные вещества, не имеет укрытий или местной вытяжной вентиляции.

При душировании можно подавать или наружный воздух с обработкой его в приточных камерах (очисткой, охлаждением и нагреванием в холодный период года в случае необходимости), или внутренний воздух.

Воздушное душирование наружным воздухом мест постоянного пребывания работающих следует проектировать согласно СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование»:

а) при тепловом облучении интенсивностью 140 Вт/м2 и более;

б) при открытых технологических процессах с выделением вредных веществ [3].

При проектировании воздушного душирования должны быть приняты меры, предотвращающие сдувание производственных вредных выделений на близко расположенные постоянные рабочие места. Воздушная струя должна быть направлена так, чтобы по возможности исключалось подсасывание ею горячего или загрязненного газами воздуха.

При проектировании воздушного душирования наружным воздухом следует принимать расчетные параметры А для теплого периода года и Б для холодного периода.

К рабочим местам, на которых следует устраивать воздушные души, часто как необходимое дополнение общеобменной вентиляции относятся:

· Рабочие места у загрузочно-разгрузочных отверстий печей на металлургических заводах, термических цехах машиностроительных заводов, стекольной, керамической и других отраслей промышленности;

· Рабочие места при обработке раскаленного металла, при ковке и горячей штамповке изделий;

· Места, на которых рабочий подвергается одновременным воздействиям теплоты и пыли или только пыли, или места, на которых в воздух поступают вредные газы.

Нередко воздушное душирование фиксированных рабочих мест является основной механической вентиляционной системой

Системы, подающие воздух к воздушным душам, проектируются отдельными от систем другого назначения.

Воздушные души классифицируются на души:

· Подающие наружный воздух, который предварительно обрабатывается охлаждением или подогреванием;

· Подающие, если это возможно, наружный воздух без обработки (к примеру, если наружная температура в теплый период года не превышает значений , допустимых нормами для помещений, или облучение не превышает 700 Вт/м²;

· Подающие внутренний воздух без обработки.

Расчет воздушных душей обычно предполагает:

1. Определение расхода воздуха L₀ (м³/ч), подаваемого через насадок (душирующий патрубок);

2. Определение диаметр струи d_x (м) в рабочей зоне на каком-то расстоянии х от насадка до рабочей зоны;

3. Определение скорости истечения воздуха из насадка v₀ (м/с);

4. Определение необходимой температуры воздуха при выходе из насадка (°С), обеспечивающего нормативные параметры микроклимата на рабочем месте.

Расчет воздушных душей.

Одним из методов расчета воздушных душей является использование теории свободной струи.

Шаг 1.Для выполнения расчетов предварительно выбирается тип выходного сечения патрубка (насадки) душа, используя номограмму (рис…..) по значению разности температур воздуха вне струи (в рабочей зоне) tрз °С и температуры смеси воздуха в душирующей струе, tр °С = tнорм., на рабочем месте (табл. Расчетные нормы температур и скорости движения воздуха при воздушном душировании. СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», Приложение Е).

Рис… Номограмма для определения типоразмера ПД (патрубка душирующего)

Общий вид душирующих патрубков ПДв и ПДн показан на рис….

Душирующие патрубки (рис. , табл. ) с верхним (ПДв) и нижним (ПДн) подводом воздуха без увлажнения предназначены для создания требуемых параметров воздуха на рабочих местах, подверженных тепловому облучению.

Рисунок . Общий вид душирующих патрубков типа ПДв (а) и ПДн (б)

Таблица... Геометрические параметры душирующих патрубков (см. рис. )

Марка	Размеры, мм	Площадь живого сечения, м2
D	А	В	Н	С	К
ПДв-3					-	-	0,14
ПДв-4					-	-	0,23
ПДв-5					-	-	0,36
ПДн-3							0,14
ПДн-4							0,23
ПДн-5							0,36

Шаг 2. По выбранному типу душирующего патрубка выбирается коэффициент турбулентности а, соответствующий этому типу патрубка (табл……).

Таблица ….. Коэффициент а турбулентности струи, применяемый в расчетах воздушного душирования.

Выходное сечение душирующего патрубка	Коэффициент турбулентности а
Сопло с плавным поджатием	0,066 – 0,07
Цилиндрическая труба	0,08
Квадратное колено	0,1
Патрубок В.В. Батурина	0,12
Осевой вентилятор с решеткой для спрямления потоков	0,16

Шаг 3. Полный диаметр струи в рабочей зоне на расстоянии х от патрубка до рабочего места, м, определяется по формуле

d_x = 6,8 (aх + 0,145 d₀), (…)

где d_x – диаметр поперечного сечения струи на расстоянии х от душирующего патрубка (полный диаметр струи на рабочем месте), м;

a – коэффициент турбулентности струи;

х – расстояние от душирующего патрубка до рабочего места, м;

d₀ – диаметр выходного сечения душирующего патрубка, м;

Шаг 4. Определение коэффициентов b и c по графику (рис…). Для этого находят соотношение и по вычисленному значению, используя график (рис…..) значения коэффициентов b и c.

Где d_р - диаметр активной части струи на рабочем месте (диаметр рабочего места), м.

Рис. …… График для определения коэффициентов b и с

Шаг 5. Определяется начальная скорость воздуха в плоскости душирующего патрубка, м/с, по формуле

v₀ = (v_p/b) (ax/d₀ +0,145), (…)

где v_p – рекомендуемая (нормируемая) скорость воздуха, м/с, на рабочем месте (см. табл…., графа 3).

Шаг 6. Рассчитывают объем воздуха, подаваемого душирующим патрубком

L₀ = F₀ v₀·3600 = , (…)

Где F₀ – площадь выходного отверстия патрубка душа, м².

Шаг 7. Определяем начальную температуру воздуха ,°С, при выходе из душирующего патрубка по формуле

, (….)

Где t _рз – фактическая температура в помещении (в рабочей зоне), °С;

t _р – рекомендуемая (нормируемая)температура на рабочем месте (рабочей зоне) , °С (см. табл. графа 2);

с – коэффициент, определяемый из соотношения (рис…).

В заключение, следует сформулировать выводы по результатам выполненных расчетов с рекомендациями необходимых мер по подготовке поставляемого воздуха для нормализации микроклимата на рабочем месте.

Пример. Расчет воздушного душа

Исходные данные

Требуется устроить воздушное душирование рабочего места размером b = 1 1м (d_р=1м).

Интенсивность теплового облучения работающих на рабочем месте 350 Вт/м².

Работа относится к категории тяжелых ( категория III).

Расстояние от душирующего патрубка до рабочего места x=2,5м.

Фактическая температура в помещении (в рабочей зоне) t _рз=28 °С.

Порядок расчета

Шаг 1. Определение рекомендуемой скорости на рабочем месте ( см.табл. Расчетные нормы температур и скорости движения воздуха при воздушном душировании. СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», Приложение Е, графа 3).

Шаг 2. Определение рекомендуемой (нормируемой ) температуры на рабочем месте t_р.= 26°С (см. табл. Расчетные нормы температур и скорости движения воздуха при воздушном душировании. СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», Приложение Е, графа 2).

Шаг 3. Определение нормированной температуры воздуха в душирующей струе на рабочем месте t_норм..= 25°С (см. табл. Расчетные нормы температур и скорости движения воздуха при воздушном душировании. СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», Приложение Е, графа 4).

Шаг 4. Выбирается тип душирующего патрубка по номограмме (рис…), исходя из значения перепада t_р – t _норм. .

Принимается к установке цилиндрический патрубок ПДв-3.

Диаметр душирующего патрубка d₀ = 315мм ( см. табл…..).

Шаг 5. Выбранному цилиндрическому патрубку без поджатия ПДв-3 соответствует значение коэффициента турбулентности а = 0,08 (см. Табл….).

Шаг 6. Определение диаметра поперечного сечения струи на расстоянии от душирующего патрубка х=2,5м (на рабочем месте)

d_x = 6,8 (aх + 0,145 d₀) = 6,8(0,08·2,5+0,145·0,315)=1,67м.

Шаг 7. Найдем соотношение :

= = 0,599.

Шаг 8. По графику (рис…) при = 0,599 определяются значения коэффициентов b =0.25; c=0,3.

Шаг 9. Определение начальной скорости воздуха в плоскости душирующего патрубка по формуле:

v₀ = (v_p/b) (ax/d₀ +0,145) = 2/0,25(0,08·2,5/0,315+0,145) = 6,24 м/с.

Шаг 10. Определение объема воздуха, подаваемого при выходе из душирующего патрубка по формуле:

L₀ = F₀ v₀·3600 = = (3,14·0,315² / 4) ·6,24·3600 = 2222 м³/ч.

Шаг 11. Определение начальной температуры воздуха при выходе из душирующего патрубка :

= 28-(28-26)/0,3 (0,08·2,5/0,315+0,145) = 22,8 °С.

Выводы.

Из расчета следует, что в душирующей установке следует предусмотреть устройство для охлаждения подаваемого воздуха.