2.2. Порядок расчёта механической вентиляции

2. 2. Порядок расчёта механической вентиляции

Расчёт механической вентиляции сводится к определению необходимого воздухообмена, построению схемы сети вентиляции, расчёту сопротивлений движению воздуха и выбору вентилятора.

2. 2. 1. Определение необходимого воздухообмена

Воздухообмен при расчёте механической вентиляции может быть определён по трём параметрам: по выделению вредных веществ, по избыткам явной теплоты, по избыткам влаги.

Расчёт воздухообмена при выделении вредных веществ

Воздухообмен L [м³/ч] определяется отдельно для систем местной вентиляции, общеобменной вентиляции с учётом и без учёта местной вентиляции. Воздухообмен общеобменной вентиляции без учёта системы местной вентиляции L [м³/с]В случае отсутствия системы местной вентиляции объём воздуха, который необходимо подать в помещение определяется аналогично воздухообмену, при расчёте естественной вентиляции:

                                              ,                                  (2. 2)

где m_вещ – масса выделяющихся вредных веществ, мг/ч; С_Н – концентрация вредных веществ в воздухе, поступающем в помещение, мг/м³: обычно С_Н = 0, в остальных случаях С_Н не должна превышать 30% от ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны производственных помещений.

Масса выделяющихся вредных веществ зависит от характера производства и технологического процесса.

Для малярного участка количество вредных веществ, выделяющихся с окрашенной поверхности (m_ВЕЩ [мг/ч]), определяется по следующей формуле:

                                            m_ВЕЩ=10aq_Мmn,                                  (2. 3)

где a – производительность одного рабочего, м²/ч; при окраске в ручную a=12 м²/ч, при окраске пульверизатором a=50 м²/ч;  q_М – расход лакокрасочных материалов на единицу площади изделия, г/м²; m – содержание летучих компонентов в краске, %; n – численность рабочих.

В кузнечно-прессовых цехах при нагревании заготовок в кузнечных горнах выделяются сернистый ангидрид, оксид углерода, диоксид азота, пыль и сажа, масса которых может быть определена по формулам (2. 4) – (2. 9).

Количество взвешенных веществ (  [т/год, г/с]), выбрасываемых в атмосферный воздух определяется по формуле:

                                           ,                         (2. 4)

где В –  расход топлива, т/год, г/с;  – зольность топлива, принимается по сертификату на топливо.

Количество оксида серы ( [т/год, г/с]), выбрасываемого в атмосферный воздух определяется по формуле:

                                     ,               (2. 5)

где  – содержание серы в топливе, %; – доля оксидов серы, связываемых летучей золой в котле.

Расчет выбросов оксида углерода в единицу времени ( [т/год, г/с]) выполняется по формуле:

                                 ,                  (2. 6)

где В – расход топлива, т/год, тыс. м³/год, г/с, л/с;  – выход оксида углерода при сжигании топлива, кг/т, кг/тыс. м³ топлива; – потери теплоты вследствие механической неполноты сгорания топлива, %.

Выход оксида углерода при сжигании топлива рассчитывается по формуле:

                                             ,                                  (2. 7)

где  – низшая теплота сгорания натурального топлива МДж/кг, Мдж/м³.

Количество оксидов азота ( ,  [т/год]) определяется по формулам:

                                            ,                              (2. 8)

                                              ,                                  (2. 9)

где – количество азота оксидов, выделяющегося при сжигании топлива, кг/т, кг/тыс. м³; V - объем газовоздушной, м³/с.

Для сварочного поста масса выделяющихся вредных веществ (m_ВЕЩ [мг/ч]) зависит от массы израсходованных электродов (G [кг/ч]) и удельного выделения вредных веществ на 1 кг расходуемого сварочного материала (q [мг/кг]):

                                              .                                       (2. 10)

Воздухообмен общеобменной вентиляции с учётом системы местной вентиляции L_П [м³/с]

                                   ,               (2. 11)

где L_М – расход воздуха, удаляемого через систему местной вентиляции, м³/час; m_ВЕЩ – масса каждого вредного вещества, поступающего в воздух помещения, мг/ч; С_{Р. З} – концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны, удаляемого местными отсосами, мг/м³; С_ПР – концентрация вредного вещества в воздухе, подаваемом в помещение, мг/м³ (может отсутствовать или составлять незначительный процент от ПДК); С_ВЫТ – концентрация вредного вещества в воздухе за пределами рабочей зоны, мг/м³ (ПДК_С/С). Воздухообмен системы местной вентиляции L_М [м³/ч]

Воздухообмен системы местной вентиляции зависит от того, через какое вытяжное устройство осуществляется забор воздуха, с этой целью могут использоваться вытяжные зонты, панели, вытяжные шкафы, местные отсосы различных типов, защитно-обеспыливающие кожухи

Объём воздуха, удаляемого вытяжным зонтом или вытяжной панелью при литье, сварке, пайке определяется по следующей формуле:

                                          ,                                 (2. 12)

 гдеF – площадь открытого сечения вытяжного устройства, м²; v_opt – оптимальная скорость удаления вредных веществ, м/с (принимается в зависимости от токсичности и летучести газов и паров и технологического процесса); К_З – коэффициент запаса, учитывающий износ оборудования: К_З = 1, 1…1, 5.

Похожие формулы для определения требуемого воздухообмена местной вентиляции при ручной окраске (2. 13) и при удалении стружки и пыли от токарных, фрезерных, сверлильных станков из зоны резанья (2. 14).

                                          ,                                        (2. 13)

 гдеF – суммарная площадь рабочих и транспортных проёмов окрасочной камеры, м²; v – скорость всасывания воздуха в рабочем проёме окрасочной камеры, м/с.

                                          ,                                             (2. 14)

 гдеF – площадь поперечного сечения трубопровода, м²;  – транспортная скорость, м/с.

Для определения удаляемого воздуха от обдирочно-заточных станков используется формула (2. 15):

                                          ,                                     (2. 15)

 гдеA – коэффициент, зависящий от диаметра и типа применяемого круга;  – диаметр абразивного круга, м. При ; при ; при ; для полировальных станков с войлочными кругами А=4…6.

В термических цехах для местной вентиляции используются зонты-козырьки. Расчёт местной вентиляции в данном случае сводится к определению размеров зонтов-козырьков и объёмов удаляемых продуктов.

Рис. 2. 3. Схема зонта у нагревательной печи при выпуске продуктов сгорания через щелевое отверстие печи: x – расстояние, на котором искривлённая ось струи пересекается с плоскостью входного отверстия зонта, y – расстояние по вертикали от середины загрузочного отверстия до зонта, l – вылет зонта, h – высота печного отверстия.

Вылет зонта-козырька (l [м]) определяется по формуле:

                                                ,                                      (2. 16)

где  – расстояние, на котором искривлённая ось струи пересекается с плоскостью входного отверстия зонта, м; – ширина струи на расстоянии х, м.

Ширина струи может быть определена из соотношения:

                                 ,                     (2. 17)

где  – диаметр эквивалентного отверстия, м (2. 18).

                                                ,                                  (2. 18)

где  – ширина печного отверстия, м.

Приближённо расстояние х можно определить по формуле:

                                                ,                              (2. 18)

где  – коэффициент изменения скорости, определяется экспериментально; y – расстояние по вертикали от середины загрузочного отверстия до зонта (при установки зонта на уровне верхней кромки печного отверстия );  – критерий Архимеда (2. 19).

При  коэффициент .

Критерий Архимеда:

                                            ,                         (2. 19)

где – ускорение свободного падения, м/с²; – средняя скорость выхода газов из печи, м/с (2. 20);  и  – соответственно температуры газов в печи и воздуха в помещении, К.

Средняя скорость выхода газов из печи:

                                        ,                              (2. 20)

где – коэффициент расхода, ;  и  – соответственно плотность газов в печи и воздуха в помещении, кг/м³; с – коэффициент, .

Ширину зонта обычно рекомендуют на 150…200 мм больше ширины печного отверстия .

Объёмный расход удаляемых из печи газов и воздуха , м³/с:

                       , (2. 21)

где  – объёмный расход газов из отверстия, м³/с.

При ручной и машинной термической резке применяют столы со встроенными секционными отсосами. Расход удаляемого воздуха от стола , м³/ч определяется по формуле:

                                        ,                        (2. 22)

где  – расход воздуха, удаляемого с 1 м² раскроечного стола, ;  – площадь стола, обслуживаемая одной секцией отсосов, м²;  и  – соответственно число одновременно включённых и отключённых секций.

При газовой резке , при плазменной .

В гальванических цехах для местной вентиляции широко применяют однобортовые и двубортовые отсосы.

Объёмный расход воздуха, удаляемого от ванн через бортовые отсосы , м³/ч:

                    ,          (2. 23)

где  – расчётная ширина ванны, м;  – длина ванны, м; – расчётное расстояние от зеркала раствора до борта ванны, м; – коэффициент, учитывающий разность температур раствора и воздуха в помещении, принимаемый по графику 2. 4; – коэффициент, учитывающий токсичность выделяющихся вредных веществ;  – коэффициент, учитывающий конструкцию отсоса: для для двубортового отсоса без надува , для однобортового отсоса без надува .

Объёмный расход воздуха от столов для обезжиривания крупногабаритных деталей органическими растворителями, оборудованных однобортовыми отсосами , м³/ч:

                                            .                                   (2. 24)

 

Рис. 2. 4. Коэффициент, учитывающий разность температур раствора и воздуха в помещении ∆ t:  – для отсосов без передува (надува); – для активированных отсосов.

Общее количество воздуха, удаляемого несколькими системами местной вентиляции, определяется как сумма удаляемого воздуха от каждого рабочего места (z).

                                                      .                              (2. 25)

Расчёт вентиляции при избытке влаги

Воздухообмен общеобменной вентиляции без учёта системы местной вентиляции L [м³/с]В случае отсутствия системы местной вентиляции объём воздуха, который необходимо подать в помещение определяется аналогично воздухообмену, при расчёте естественной вентиляции:

                                              ,                             (2. 26)

где  – масса влаги, испаряющейся с поверхности пола (2. 27), г/ч;  – плотность воздуха, кг/м³;  и  – влагосодержание воздуха, удаляемого из помещения за пределами рабочей зоны и подаваемого в помещение, г/кг.

Масса влаги, испаряющейся с поверхности пола

                                              ,                            (2. 27)

где – площадь поверхности пола, с которого испаряется влага, м²;  и – температура сухого влажного термометров аспирационного психрометра соответственно, °С.

Воздухообмен общеобменной вентиляции L_П с учётом системы местной вентиляции L_М[м³/с]

                                   ,              (2. 28)

где – влагосодержание воздуха рабочей зоны, г/кг.

Расчёт вентиляции при избытке явной теплоты (расчёт кондиционирования)

Избытки явной теплоты - разность тепловых потоков, поступающих в помещение и уходящих из него при расчетных параметрах наружного воздуха.

Избыток тепла на рабочем месте можно рассчитать по формуле:

                                   ,                      (2. 29)

где Q_ИЗБ – количества тепла в помещении, Вт; Q_об – тепло от оборудования, Вт; Q_л – поступление тепла от персонала, Вт; Q_осв – выделение тепла искусственным освещением, Вт; Q_огр – поступление летом (со знаком +) и потери зимой (со знаком –) тепла через ограждающие конструкции, Вт.

Расчёт количества тепла от оборудования зависит от вида применяемого оборудования.

Тепло от электродвигателей оборудования:

                                                  ,                             (2. 30)

где К₁ – коэффициент использования установочной мощности оборудования, обычно К₁ = 0, 25; К₂ – коэффициент, учитывающий процент одновременно работающего оборудования (К₂ = 0, 8…1, 0).

В литейных и кузнечно-прессовых цехах источниками тепловыделений являются печи. Тепло от печей  и  [Вт] определяется по формулам (2. 31) и (2. 32).

Для печей, работающих на топливе:

                                 ,                       (2. 31)

где  – расход топлива, кг/ч, м³/ч; – коэффициент, учитывающий долю тепла, поступающего в помещение;  – теплотворная способность топлива, кДж/кг, кДж/м³;  – коэффициент неполноты сгорания топлива, принимаемый равным 0, 95¼ 0, 98.

Для электрических печей:

                                       ,                                         (2. 32)

где – коэффициент, учитывающий долю тепла, поступающего в помещение;  – суммарная мощность электропечей, Вт.

Поступление тепла от персонала:

                                                  ,                                   (2. 33)

где  – количество людей в помещении; q – количество полного тепла, выделяемого одним человеком в помещении (q=140Вт).

Выделение тепла искусственным освещением:

                                        ,                               (2. 34)

где  – суммарная мощность осветительной установки, Вт; К₃ – коэффициент, зависящий от способа установки светильников производственного помещения и типа источников света (К₃ = 1 – для подвесных светильников с люминесцентными лампами, К₃ = 0, 7…0, 9 – для ламп накаливания, К₃ = 0, 15…0, 45 – для светильников, встроенных в подвесной потолок); К₄ – коэффициент, учитывающий пускорегулирующую аппаратуру светильника (К₂ = 1, 2…1, 3).

Тепловой поток, поступающий через ограждающие конструкции.

Тепловой поток, поступающий в помещение от прямой и рассеянной солнечной радиации, следует учитывать при проектировании: вентиляции – для теплого периода года; кондиционирования – для теплого и холодного периодов года и для переходных условий.

Для холодного периода года.

                                        ,                        (2. 35)

где  –  удельная вентиляционная характеристика здания, ;  – наружный объём всего здания, м³;  – температура воздуха, удаляемого из помещения, º С; –  температура воздуха, подаваемого в помещение (принимается равной температуре наружного воздуха по СНиП 23-01-99);  –  поправочный коэффициента, учитывающего влияние местных климатических условий (2. 36).

Поправочный коэффициента, учитывающего влияние местных климатических условий

                                   .                                     (2. 36)

Для тёплого периода года упрощённо поступление теплоты через ограждающие конструкции может быть определено по формуле (2. 37)

                                        ,                                   (2. 37)

где  – тепло, поступающее в помещение от солнечной радиации через остекленные поверхности (2. 38), Вт;  – тепло, поступающее в помещение от солнечной радиации через перекрытия (2. 39), Вт.

                                            ,                               (2. 38)

                                                    ,                                        (2. 39)

где F_ост, F_п – площади поверхности остекления и перекрытия, м²; q_ост, q_п – удельные теплопоступления от солнечной радиации через 1 м² поверхности остекления (с учетом ориентации по сторонам света и географической широты) и через 1 м² перекрытия соответственно, Вт/м²; А_ост – коэффициент учёта характера остекления.

Воздухообмен общеобменной вентиляции без учёта системы местной вентиляции и при удалении всего воздуха из одной зоны помещения в случае расчёта кондиционирования L [м³/с]В случае отсутствия системы местной вентиляции объём воздуха, который необходимо подать в помещение определяется аналогично воздухообмену, при расчёте естественной вентиляции:

                                              ,                           (2. 40)

где с – удельная теплоёмкость воздуха при постоянном давлении, с = 1 кДж/(кг*º С); ρ – плотность воздуха, кг/м³ (2. 41).

Плотность воздуха ρ [кг/м³]:

                                                  ,                                      (2. 41)

где t – температура воздуха, при которой определяют плотность, º С.

Воздухообмен общеобменной вентиляции с учётом системы местной вентиляции и при удалении только части воздуха из нижней обслуживаемой зоны помещения в случае расчёта кондиционирования L [м³/с]

                                   .         (2. 42)

 

После определение необходимого воздухообмена при расчёте кондиционирования необходимо рассчитать полную производительность кондиционера.

Определение полной производительности L_В м³/ч.

                                                  ,                                  (2. 43)

где К_ПОТ – коэффициент учитывающий потери в воздуховодах, К_ПОТ = 1, 1…1, 15.

В случае расчёта кондиционирования после определения требуемой производительности подбирают необходимый кондиционер.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: