Порядок укрупненного расчета механической вентиляции

Для расчета необходимы следующие исходные данные:

- назна­чение помещения и его размеры, характер загрязнений;

- назначе­ние и количество оборудования, материалов, выделяющих вред­ные вещества и теплоизлучения;

- характеристика загрязнений по пожароопасности;

- пожарная опасность помещений;

- предельно допустимая концентрация вредных веществ в помещении, кон­центрация загрязнений в приточном воздухе.

Сначала выбирают способ устранения и предупреждения обра­зования токсических, пожаро- и взрывоопасных концентраций, назначают систему вентиляции.

Затем разрабатывают схему обще­обменной системы вентиляции и схемы местных систем вентиляции.

Вычисляют количество вредных веществ, выделяемых в по­мещении в течение 1ч: G_M - на малярном участке; G_Г- в местах горения топлива; G_Т - возле работающих двигателей.

Для малярного участка количество вредных веществ, выделяю­щихся с окрашенной поверхности, мг/ч,

где а - производительность одного рабочего, м²/ ч: при окраске вручную а = 12м²/ч, при окраске пульверизатором а = 50м²/ч;

q_М-расход лакокрасочных материалов на единицу площади изделия, г/м²: при распылении q_M= 60...90 г/м², при нанесении кистью q_M= 100... 180 г/м²;

m - содержание летучих компонентов в краске, % (таблица А.3, А.4 приложения);

n- численность рабочих.

В местах горения топлива количество вредных веществ, выде­ляющихся в воздух помещения, мг/ч,

где а_г - доля продуктов сгорания, поступающих в воздух рабочей зоны: обычно а_г ≤ 0,05;

К_г- коэффициент, учитывающий количество воздуха, необходимого для сгорания 1кг топлива (таблица 3);

d-доля вредного вещества, по которому проводят расчет продуктов сгорания;

m_г - масса топлива, сжигаемого в печах, горнах или топках котлов, кг/ч.

Таблица 3 - Значения коэффициента К_гдля различных топлив

Вид топлива	Значение Кг
Угли:
антрацит	7,81
бурые	3,41...5,94
газовые	6,89...8,9
длиннопламенные	6,1...7,16
жирные	6,94...7,95
слабоспекающиеся	5,71...8,43
тощие	8,31...8,83
Сланцы горючие:
энергетические	3,22
крупные, мелкие, средние	3,25
Торф фрезерный	3,08
Дрова	3,63
Мазут:
малосернистый	13,73
сернистый	13,51
высокосернистый	13,19
Природные газы	12,19…12,93
Попутные газы	13,14...16,03

 

Количество вредных веществ (оксидов углерода и азота, альде­гидов), выделяющихся при работе бензинового двигателя внутреннего сгорания, мг/ч,

дизеля

где V_Ц - рабочий объем цилиндров двигателя, л;

р₀ - объемная часть вредных ве­ществ в отработавших газах бензиновых двигателей (оксида углерода 1,5...6%) и у дизелей (оксида углерода 0,05...0,07%, оксидов азота 0,007...0,009%, альдегидов 0,02...0,05%);

t -время работы двигателя, мин.

Масса влаги, испаряющейся с поверхности пола, кг/ч,

где S - площадь поверхности пола, с которого испаряется влага, м²;

t_С - показа­ния сухого термометра аспирационного психрометра, °С;

t_ВЛ - показания влажно­го термометра психрометра, °С.

Объем воздуха, м³/ч, который необходимо подать в помещение для снижения концентрации вредных веществ (пыли, газа, пара, аэрозоля) до ПДК,

где G - количество вредных веществ, выделяемых в помещении, мг/ч;

g_ПДК - предельно допустимая концентрация вредных веществ в помещении, мг/м³;

g_H- концентрация вредных веществ в наружном воздухе, мг/м³ (таблица А.1 прило­жения).

При известной (фактической) концентрации вредных веществ в помещении g_ф (таблица 4) объем подаваемого воздуха определяют по формуле:

где V_П - объем помещения, м³.

 

Таблица 4 - Концентрация пыли в воздухе рабочей зоны при механической обработке некоторых материалов

Обрабатываемый материал (вид обработки)	Режим обработки: скорость v, м/мин.; подача s, мм/об.; глубина t, мм	Концентрация пыли, мг/м'
Латунь ЛЦ40С (точение)	v = 200...250; s=0,2...0,3; t = 2...3	14,5...15,5
Бронза Бр ОЦС 6-6-3 (точение)	v = 208; s= 0,4; t =3
Медь (точение)	v = 200...300; s= 0,1./.0,2; t = 0,1...0,2	113...193
Серый чугун СЧ 32 (точение)	v = 80...120; s= 0,4...0,6; t = 2...6	14,5...160
Чугун СЧ 32 (фрезерование)	v = 56,2; t =2; s= 1000 мм/мин	120...123
Чугун СЧ 32 (сверление)	сверло d = 8 мм; v = 20,8; s= 0,15	10...12
Асбоцемент (фрезерование)	v = 30...60; t = 1...2; s= 40...60 мм/мин	5,7…32,6

 

Для удаления избыточной теплоты в помещение необходимо подать воздух объемом

где Q_ИЗБ-суммарное количество избыточной теплоты, кДж/ч;

с - удельная теп­лоемкость сухого воздуха, равная 0,99 кДж/(кг·К);

р_Н - плотность приточного воздуха, кг/м³;

Т_В-температура воздуха в помещении, К;

Т_Н.Р. - расчетная тем­пература наружного воздуха, К.

Объем воздуха, удаляемого местной вытяжной вентиляцией - вытяжным зонтом (рисунок 4) или вытяжной панелью (рисунок 5), м³/ч,

где F =аb- площадь рабочего проема вытяжного зонта (панели), м²;

а, b - соот­ветственно длина и ширина рабочего проема, м;

v_ОПТ - оптимальная скорость уда­ления вредных веществ, м/с (таблица А.5 приложения);

К_З - коэффициент запаса, учитывающий износ оборудования: К_З = 1,1...1,5.

Размеры рабочего проема вытяжного зонта, м,

где с, d-соответственно длина и ширина перекрываемой поверхности оборудо­вания, м;

h - расстояние по нормали от перекрываемого оборудования до рабоче­го проема зонта, м.

Рисунок 4 – Вытяжной зонт Рисунок 5 – Вытяжная панель

Угол раскрытия зонта φ, как правило, принимают не более 60°, а высоту бортика h_Б - в пределах 0,1...0,3 м.

Для обдирочно-заточных станков (рисунок 6)

где А-коэффициент, зависящий от диаметра и типа применяемого круга;

D_КР - диаметр абразивного круга, м. При Д_КР < 0,25 м А = 2;при Д_КР = 0,25...0,6 м А= 1,8; при Д_КР > 0,6 м А= 1,6; для по­лировальных станков с войлочными кру­гами А= 4...6.

Рисунок 6 - Вытяжная вентиляция заточного станка:

а - общий вид: 1 -абразивный круг; 2- воздуховод; 3-щиток; 4- защитный кожух; 5 - подручник; б-схема работы

Для сварочного поста (рисунок 7)

где G- масса израсходованных электро­дов, кг/ч;

g-содержание вредных ком­понентов в электродах, г/кг (таблица А.6 приложения);

i_ТВ - содержание выделя­ющихся токсичных веществ, % от g(на­пример, при ручной дуговой сварке со­держание марганца 3%, хрома 0,4 %, фтористых соединений 3,4 %).

Рисунок 7 - Вытяжная вентиляция на рабочем месте сварщика:

1 - вентилятор; 2 - вытяжная труба; 3 - стол сварщика; 4 — стена

Часовой объем воздуха, удаляемого вытяжной вентиляцией сварочного поста, м³/ч, также можно определить по формуле

где q -удельные выделения вредных веществ на 1кг расходуемого сварочного ма­териала, мг/кт (таблица 5).

 

Таблица 5 - Удельные выделения вредных веществ, мг/кг, при сварке и наплавке

Технологическая операция	Сварочные материалы	Удельные выделения вредных веществ на 1 кг расходуемого сварочного материала q, мг/кг
Наименование	Количество
Ручная дуговая сварка:	Электроды с покрытием типа:	Марганец
углеродистых и низ-	ОМА-2
колегированных кон-	ОЗС-6
струкционных сталей	АНО-5
	К-5а
	АНО-6
теплоустойчивой стали	Электроды типа ЦЛ-17	Хромовый ангидрид
коррозионностойкой	Электроды типа: ОЗЛ-14	То же
жаропрочной и жаростойкой сталей	ОЗЛ-6	»
	ЭА-606/11	Марганец
	ЦТ-36	»
высокопрочных сред- нелегированных сталей	Электроды типа: ЭА-395/9	Хромовый ангидрид
ЭА-981/15	То же
	ВИ-10-6	»
Ручная дуговая сварка и наплавка чугуна	Электроды типа: ЦЧ-4	Марганец
	МНЧ-2	»
Ручная сварка и наплавка меди и ее сплавов	Электроды типа «Комсомолец-100»	»
Ручная сварка алюминия и его сплавов	Электроды: ОЗА-1	Оксид алюминия
	ОЗА-2/АК	То же
Полуавтоматическая аргоно-дуговая сварка алюминия и его сплавов	Электродные проволоки: АМЦ АМГ	Марганец »
То же, титановых сплавов	Электродные проволоки	Титан и его диоксид

 

Для наплавочной установки воздухообмен, м³/ч,

где К -переводной коэффициент: при щелевом отсосе К = 12, при воронкообраз­ном К = 13,2;

I - сила сварочного тока, А.

Для гальванических установок (рисунок 8)

где l, b - соответственно длина и ширина щели, м: b> 0,1 В (здесь В-ширина ванны), обычно принимают bв пределах 50...100 мм;

v_В - скорость движения воз­духа в щели, м/с (таблица А.5 приложения);

k₁-коэффициент, учитывающий сопро­тивление движению воздуха от зеркала ванны к щели: при отсутствии штанг для подвески деталей k₁ = 1, при наличии штанг k₁ = 1,7;

k₂-коэффициент, учиты­вающий подвижность воздуха в помещении (таблица А.7 приложения);

n - число ще­лей: в однобортовых отсосах n= 1 при В < 0,7 м; в двухбортовых n = 2 при В > 0,7 м.

Рисунок 8 – Схема отсоса воздуха от гальванических ванн:

а – двухбортового; б - однобортового

 

Пользуясь таблицей А.7 приложения, следует иметь в виду, что скорость движения воздуха в помещении нужно принимать рав­ной 0,8 м/с при ПДК паров ниже 1 мг/м³ и 0,5 м/с при ПДК паров более 1 мг/м³.

Высота hподъема паров над уровнем зеркала ванны при ПДК паров ниже 1 мг/м³ должна быть не более 0,1 В, при ПДК паров от 1 до 10 мг/м³ - не более 0,155. В случае использования неядови­тых растворов принимают h = (0,2...0,25)В.

Общее количество воздуха, удаляемого несколькими система­ми местной вентиляции,

Общее количество воздуха, удаляемого общеобменной и мест­ными вытяжными системами вентиляции, м³/ч,

Общее количество приточного воздуха, м³/ч,

Зная объемы циркулируемого воздуха, вычерчивают схему сис­тем вентиляции производственных помещений, на которой ука­зывают расположение местных отсосов, мест подачи и вытяжки воздуха в системе общеобменной вентиляции, делят схему на рас­четные участки. Длину воздуховодов выбирают из конструктив­ных соображений, руководствуясь планом размещения оборудова­ния.

Далее рассчитывают сеть воздуховодов отдельно для приточной и вытяжной вентиляции.

На отдельном участке сопротивление движению воздуха, Па,

где ρ - плотность воздуха, кг/м3;

v - скорость движения воздуха в трубопроводе, необходимая для переноса различных пылей (таблица 6);

λ - коэф­фициент сопротивления движению воздуха на участке воздуховода: для металли­ческих труб λ = 0,02, для полиэтиленовых λ =0,01;

l - длина участка, м;

d - ди­аметр воздуховода, м;

ε_М - коэффициент местных потерь напора (таблица 7, рисунок 9).

 

Таблица6 - Рекомендуемые значения скоростей движения воздуха

Вид пылей, переносимых движущимся воздухом	Скорость движения воздуха, м/с
Легкая сухая (древесная, табачная, мучная и т.п.)	8...I0
Текстильная, зерновая, пыль красок	10...12
Минеральная	12...14
Тяжелая минеральная (наждачная)	14...16

Таблица 7 - Значения коэффициента ε_М для различных местных сопротивлений

Наименование местного сопротивления	Значения εМ
Жалюзи на входе	0,5
Диффузор вентилятора	0,15
Жалюзи на выходе	3,0
Внезапное сужение отверстия при F2/F1,равном:

Продолжение таблицы 7

0,1	0,47
0,3	0,38
0,5	0,3
0,7	0,2
Внезапное расширение отверстия при F1/F2, равном:
0,1	0,81
0,3	0,49
0,5	0,25
Колено с углом поворота α = 120°	0,5
Колено с углом поворота α = 150°	0,2

 

Рисунок 9 - Значения коэффициентов местных потерь напора в поворотных коленах:

а- квадратного сечения; б -круглого сечения

Диаметр воздуховода, м, рассчитывают по формуле

где L_УЧ- производительность вентиляции на данном участке вентиляционной сети, м³/ч.

Полученное значение dокругляют до ближайшего из следую­щего стандартизированного ряда, мм: 180, 200, 225, 250, 280, 315. 355, 400, 450, 500, 560, 630 и т.д.

Значения ε_М для колен с углом поворота α = 90° в зависимости от формы этих элементов воздуховодов указаны на рисунке 9.

Общее сопротивление движению воздуха в воздуховодах сети, Па,

На основе известного воздухообмена рассчитывают производи­тельность вентилятора L_Bс учетом потерь или подсосов воздуха в вентиляционной сети:

где k_П - поправочный коэффициент на расчетное количество воздуха: при ис­пользовании стальных, пластмассовых и асбоцементных трубопроводов длиной до 50 м k_П = 1,1, в остальных случаях k_П = 1,15.

По необходимой производительности и полному расчетному давлению выбирают вентиляторы для общеобменной и местной систем вентиляции.

Назначают тип, номер и технические характе­ристики вентиляторов (таблица 8), а также их исполнение:

обыч­ное - для перемещения неагрессивных сред с температурой не выше 423 К, не содержащих липких веществ, при концентрации пыли и других твердых примесей не более 150мг/м³;

- антикорро­зийное - для перемещения агрессивных сред;

- взрывобезопасное - для перемещения взрывоопасных смесей;

- пылевое - для перемещения воздуха с содержанием пыли более 150 мг/м³.

 

Таблица 8 - Технические характеристики центробежных вентиляторов серии Ц4-70

Номер вентилятора	Диаметр колеса, мм	Подача, тыс. м3/ч	Асинхронный электродвигатель закрытого исполнения
Марка*	Частота вращения, мин-1	Мощность, кВт
		0,55...6,8	4АА63А4УЗ		0,25
			4АА63В4УЗ		0,37
			4А80А2УЗ		1,5
			4А80В2УЗ		2,2
		0,95... 11,5	4А71А6УЗ		0,37
			4А71А4УЗ		0,55
			4А71В4УЗ		0,75
			4А80А4УЗ		1,1
			4A100S2У3
			4А112L2УЗ		5,5
			4А112М2УЗ		7,5
		2…17,5	4А71В6УЗ		0,55
			4А80А6УЗ		0,75
			4А80В4УЗ		1,5
			4А90L4УЗ		2,2
			4А100S4УЗ

Продолжение таблицы 8

		2,5...26	4А90L6УЗ		1,5
			4А100L6УЗ		2,2
			4А100L4УЗ
			4А112М4УЗ		5,5
			4А132S4УЗ		7,5

Примечание:

*Условное обозначение:

- 4А - серия;

- 63... 132 - высота оси враще­ния, мм;

- А, В - первая и вторая длины сердечника;

- S, М, L - соответственно ма­лая, средняя и большая длина корпуса;

- 2, 4, 6 - число полюсов (6000/2 = 3000 мин^-1; 6000/4= 1500 мин^-1; 6000/6 = 1000 мин^-1);

- У - климатическое ис­полнение (для районов с умеренным климатом);

- 3 - категория размещения (закрытое).

Вентиляторы подбирают по аэродинамическим характеристи­кам (рисунок 10).

Рисунок 10 – Номограмма для выбора вентиляторов серии Ц4-70

Зная производительность вентилятора проводят горизонтальную прямую (например, из точки ана оси ординат в нижней части графика при L= 11000 м³/ч) до пересечения с лини­ей номера вентилятора (точка b ). Затем из точки bподнимают вер­тикаль до пересечения с линией расчетного давления, равного суммарным потерям напора в вентиляционной сети (например, Н = 1150 Па). В полученной точке сопределяют КПД вентилятора η и безразмерный параметр А. При этом следует обеспечить возду­хообмен с наибольшим КПД.

Затем вычисляют частоту вращения вентилятора, мин^-1

где N - номер вентилятора.

С целью уменьшения шума вентиляционной установки следует добиваться выполнения условия

где D_В – диаметр колеса вентилятора, м.

Определяют мощность электродвигателей для местной вытяж­ной и общеобменной систем вентиляции, кВт

где L_В - требуемая производительность вентилятора, м³/ч;

Н - давление, создава­емое вентилятором, Па (оно численно равно Н_с );

η_В- КПД вентилятора;

η_П - КПД передачи:

· колесо вентилятора на валу электродвигателя - η_П = 1;

· соедини­тельная муфта - η_П = 0,98;

· клиноременная передача - η_П = 0,95;

· плоскоременная передача - η_П = 0,9.

Выбирают тип электродвигателя:

- для общеобменной и местной вытяжной систем вентиляции - взрывобезопасного или нормаль­ного исполнения в зависимости от удаляемых загрязнений;

- для приточной системы вентиляции - нормального исполнения.

Установленную мощность электродвигателей для вытяжной, приточной и местной систем вентиляции, кВт, рассчитывают по формуле

где К_ЗМ - коэффициент запаса мощности (таблица А.8 приложения).

Вычисляют площадь, м², открываемых фрамуг (при отсутствии приточной системы)

где L_ОБЩ.ПР - требуемый объем подачи воздуха, м³/ч;

v_Р - расчетная скорость воз­духа в проеме фрамуги: обычно v_Р = 1м/с.

При необходимости выбирают способ очистки удаляемого воз­духа и устройства для защиты от статического электричества, сни­жения шума и вибрации.

 

1234	Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: