Метод определения количества вентиляционного воздуха по кратности обмена

Методы определения воздухообмена

Действие общеобменной вентиляции основано на разбавлении загрязненного, нагретого, влажного воздуха помещения свежим наружным воздухом для обеспечения предельно допустимых норм. При определении необходимого воздухообмена используют следующие методы.

Кратность воздухообмена n, ч^-1 показывает, сколько раз в час меняется воздух в помещении:

где L – воздухообмен, м³/ч;

V – объем помещения, м³.

Необходимая кратность воздухообмена указана в отраслевых правилах по охране труда для различных производственных помещений.

2) Метод определения количества вентиляционного воздуха по удельному объему помещения и количеству работающих

Воздухообмен принимается в зависимости от объема помещения, приходящегося на одного работающего, то есть удельного объема помещения. Если на одного человека приходится V < 20 м³, то подачу наружного воздуха следует обеспечивать в количестве L ³ 30 м³/ч на каждого работающего. Если объем помещения на одного человека составляет V > 20 м³, требуется воздухообмен L ³ 20 м³/ч на каждого.

В случае, когда в помещении невозможно естественное проветривание, L ³ 60 м³/ч.

3) При выделении вредных веществ в воздух рабочей зоны расчет количества вентиляционного воздуха производится исходя из необходимости разбавления вредных выделений до допустимых концентраций:

где G – количество вредных веществ, мг/ч;

q_ПДК – предельно допустимая концентрация, мг/м³;

q_пр – концентрация вредных веществ в удаляемом воздухе, мг/м³ (q_пр £ 0,3 q_ПДК).

Предельно допустимые концентрации (ПДК) некоторых веществ содержатся в таблице 48.

При одновременном выделении в воздух рабочей зоны нескольких вредных веществ, не обладающих однонаправленным действием, необходимый в помещении воздухообмен допускается принимать по тому вредному веществу, для которого требуется больший объем воздуха.

При одновременном выделении вредных однонаправленных веществ воздухообмен определяется суммированием количества воздуха, необходимого для разбавления каждого вещества до его предельно допустимой концентрации.

К веществам однонаправленного действия относят:

- ароматические углеводороды: толуол и ксилол, бензол и толуол;

- амино- и нитросоединения: сероводород и сероуглерод, оксид углерода и нитросоединения;

- фтористый водород и соли фтористоводородной кислоты;

- сернистый и серный ангидриды, углеводороды (предельные и непредельные);

- растворители – ацетон, спирты, эфиры уксусной кислоты;

- кислоты;

- щелочи.

Количество вредных веществ G_вр определяется по технологической части проекта или рассчитывается.

По формуле адиабатического истечения Репина можно определить количество выделений вредных веществ G_вр, кг/ч, в производственную среду за счет утечек через неплотности сосудов и трубопроводов, работающих под давлением:

где k – коэффициент запаса, учитывающий состояние оборудования, k = 1…2;

с – коэффициент, определяемый давлением газа или пара в аппарате. При давлении Р = 20 кПа коэффициент с = 0,166; если
Р = 170 кПа, с = 0,1189 (СНиП 2.04.05-91);

V – внутренний объем аппаратуры и коммуникаций, м³;

М – молекулярный вес газов или паров в аппарате;

Т – абсолютная температура среды в аппарате, К.

Человек при легкой работе выделяет углекислоту в количестве G = 35000 мг/ч, при тяжелой работе – G = 68000 мг/ч.

4) При выделении влаги воздухообмен определяют по формуле:

где G – парообразная влага, г/ч;

r_пр – плотность приточного воздуха, определяемая в зависимости от температуры приточного воздуха r_пр = 353 / 273 + t_пр, кг/м³;

d_у – содержание влаги в удаляемом воздухе, г/кг. Определяется по i-d диаграмме;

d_пр – содержание влаги в наружном воздухе, г/кг (можно принимать d_пр = 5 г/кг).

В жилых и общественных зданиях источником влаговыделения являются люди. Так, человек, занятый физическим трудом при температуре окружающего воздуха от 10 до 20 ^оС, выделяет соответственно от 70 до 240 г/ч влаги, а человек, занятый умственным трудом, - от 30 до 70 г/ч.

Количество воды, кг, испаряющейся с открытых поверхностей за 1 ч, определяется по формуле Дальтона [17]:

где F – водяная поверхность испарения, м²;

с – поправочный коэффициент, зависящий от напряжения и скорости движения воздуха над водяной поверхностью (при движении воздуха вдоль смоченной поверхности С = 0,02+0,016v, где v – скорость движения воздуха в м/с);

Р_н – парциальное давление насыщенного водяного пара при температуре воды, мм. рт. ст.;

Р_п – парциальное давление водяных паров в воздухе помещения, мм. рт. ст.;

Р_б – барометрическое давление, мм. рт. ст.

Количество влаги, испаряющейся с поверхности пола, кг/ч [6]:

где G_с – количество стекающей воды, кг/ч;

t_в, t_у – температура воды вытекающей и уходящей в канализацию, ^оС;

585 – скрытая теплота испарения, ккал/кг.

5) При выделении избыточной теплоты Q_изб необходимо знать количество поступающего в помещение явного тепла Q_яв и количества тепла, расходуемого в нем на возмещение теплопотерь наружными ограждениями и пр. Q_пот:

При ориентировочных расчетах допустимо не учитывать теплопотери.

Суммарный тепловой поток явного тепла определяется по формуле:

, (99)

где Q_об – тепло, выделяемое оборудованием;

Q_изд – тепло от остывающих изделий;

Q_мех – тепло от работающих механизмов и оборудования;

Q_эл – тепло от оборудования с электроприводом;

Q_рад – тепло от солнечной радиации;

Q_л – тепло, выделяемое людьми;

Q_осв – тепло от осветительных установок;

Q_от – тепло от системы отопления.

Для ориентировочных расчетов явное тепло, выделяющееся в помещение можно определять как сумму первых двух слагаемых.

Тепло, Вт, выделяемое теплоиспользующим оборудованием можно определять по формуле [26]:

(100)

где a – коэффициент теплоотдачи от поверхности оборудования, Вт/(м²×К);

F_п – площадь теплопередающей поверхности, м²;

Т_п и Т_в – температура поверхности оборудования и нормируемая температура воздуха в помещении соответственно, К.

Температура поверхности оборудования не должна превышать 45 ^оС.

При естественной конвекции со скоростью движения воздуха до 0,5 м/с коэффициент теплоотдачи a определяется по формуле:

(101)

где А – принимается для плоских и цилиндрических стенок 2,56; для горизонтальных поверхностей, обращенных теплопередающей стороной вверх А = 3,26.

При определении тепла, выделяемого теплоиспользующим оборудованием можно принимать Q_об равным 30 % от общего количества тепла, потребляемого аппаратом.

Тепловыделения, Вт от производственных печей, работающих на твердом, жидком и газообразном топливе, можно определять по формуле [25]:

а от электрических печей – по формуле:

где В – расход топлива, кг/ч;

– теплотворная способность топлива, кДж/кг;

N_уст – установочная мощность печи, кВт;

a – коэффициент, учитывающий тепловыделения в цех;

h – коэффициент одновременного действия печей.

Значение коэффициента a для электрованн следует принимать 0,3; для печей камерных с подвижным подом – 0,5; для щелевых и шахтных печей – 0,4; а для электрических печей – 0,7.

Если над печами имеются зонты, то учитывается только 30 % тепловыделений от печей, подсчитанных по формулам (102) и (103).

Теплопоступления от станков и электродвигателей, Вт/ч, определяются по формуле [25]:

(104)

где N – номинальная (установочная) мощность оборудования, кВт;

n₁ – коэффициент использования установочной мощности электроэнергии (0,7…0,9);

n₂ – коэффициент загрузки – отношение величины среднего потребления мощности к максимально необходимой (0,5…0,8);

n₃ – коэффициент одновременной работы электродвигателей (0,5…1);

n₄ – коэффициент, характеризующий, какая часть израсходованной электрической энергии превращается в тепловую и остается в помещении (0,1…1).

Для приближенного определения теплопоступлений в механических и механосборочных цехах можно принимать произведение n₁n₂n₃n₄ = 0,25 при работе станков без охлаждающей эмульсии; 0,2 – с применением охлаждающей эмульсии и 0,15 при наличии местных отсосов.

Тепловой поток от остывающих изделий, Вт, определяется по формуле:

(105)

где m – масса остывающих изделий, кг/ч;

С_изд – удельная теплоемкость изделий, кДж/(кг×К);

Т_н, Т_к – начальная и конечная температура остывающих продуктов, К.

Количество тепла, поступающего в помещение от солнечной радиации, Вт:

(106)

где m – коэффициент, учитывающий вид остекления (для одинарного остекления m = 1,45, для сильно загрязненных стекол m = 0,7 и для двойного остекления m = 1,15);

F – площадь поверхности остекления, м²;

q – удельное значение солнечной энергии, зависит от широты. Для Орла q = 137,92 Вт/(м²×ч).

Тепловыделения от источников искусственного освещения, кВт, определяют по формуле:

(107)

где N – мощность осветительной установки, кВт;

h – коэффициент перехода энергии электрической в тепловую (в среднем h = 0,95).

Тепло, выделяемое людьми, определяется по энергозатратам при выполнении работ от 5 до 195 Вт.

Необходимый воздухообмен при наличии избыточной теплоты определяется по формуле:

(108)

где Q_изб – избытки тепла;

С – массовая удельная теплоемкость воздуха: С = 1 кДж/(кг×К); С = 0,24 ккал/(кг×^оС); С = 0,278 Вт;

r_пр – плотность приточного воздуха, кг/м³;

t_у – температура удаляемого воздуха, ^оС;

t_пр – температура приточного воздуха, ^оС.

Температура удаляемого воздуха определяется по формуле:

(109)

где t_р.з – допустимая температура в рабочей зоне, ^оС;

Dt – температурный градиент по высоте помещения, ^оС/м. Зависит от мощности источников тепла, интенсивности циркуляции воздуха, высоты помещения Dt = 0,5…1,5 ^оС/м. Для помещений высотой менее 4м повышение температуры по высоте можно не учитывать;

Н – высота от пола до центра вытяжных проемов (4…6 м);

2 – высота рабочей зоны, м.

Температура приточного воздуха принимается ниже допустимого по нормам значения:

(110)

Количество воздуха, удаляемого местной вытяжной вентиляцией, определяют по скорости его всасывания v_вс, м/с, в открытом проеме площадью F, м²:

(111)

Скорость всасывания принимается в зависимости от класса опасности вредных веществ в пределах от 0,5 до 1 м/с. При нетоксичных выделениях (тепло или влага) скорость всасывания принимается от 0,15 до 0,25 м/с.

Дата добавления: 2015-04-23