Проектирование и расчет реконструируемой системы вентиляции 2 страница

где: z _жр – коэффициент местного сопротивления жалюзийной решетки (можно принять z _жр = 1,4);

z _кан1 и z _кан2 – соответственно коэффициенты местных сопротивлений при повороте потока на 90° и выходе из устья канала при наличии зонта (z _кан1 = 1,1; z _кан2 = 1,9).

3.4 Расчет и выбор вентиляционных установок

Вентиляторы являются механическими побудителями движения воздуха в вентиляционных системах. Они обеспечивают передачу энергии воздуху, необходимую для преодоления сопротивлений при его движении по системе вентиляции.

По величине создаваемого давления вентиляторы делятся на три группы: низкого давления - до 1000 Па, среднего - от 1000 до 3000 Па и высокого - от 3000 до 12000 Па.

В вентиляционных системах, в основном, применяют вентиляторы низкого давления (до 1 кПа) и среднего давления (от 1 до 3 кПа).

По устройству и принципу действия различают вентиляторы осевые и радиальные. В радиальных воздух засасывается через боковой приемный патрубок в кожух вентилятора вращающимся рабочим колесом с лопатками, отбрасывается к стенкам улиткообразного кожуха и выбрасывается через выходное отверстие. Таким образом, направление движения воздуха в радиальном вентиляторе меняется на 90°.

Вентиляторы выпускаются с односторонним и двусторонним всасыванием, с правым и левым вращением рабочего колеса. В зависимости от состава перемещаемого воздуха вентиляторы могут быть обычного исполнения — из углеродистой стали для перемещения неагрессивных сред с температурой до 80°С и коррозионностойкого исполнения — из титана, нержавеющей стали, алюминия, винипласта, полипропилена, углеродистой стали с антикоррози-онным покрытием и т.п.(см. табл.П.1 Приложения П).

Электродвигатель (см. табл. П.4 Приложения П), приводящий во вращение рабочее колесо вентилятора, может соединяться с последним следующими способами: непосредственно насаживаться на один общий с рабочим колесом вал или через эластичную муфту; клиноременной передачей с постоянным передаточным отношением; регулируемой бесступенчатой передачей через гидравлические и индукционные муфты скольжения и т.д.

Осевой вентилятор представляет собой рабочее колесо, помещенное внутри кожуха (обечайки) и посаженное на один вал с электродвигателем. Такие вентиляторы имеют высокую производительность по воздуху, но развивают малое давление (до 700 Па), поэтому применяются в системах вентиляции с малым аэродинамическим сопротивлением. Осевые вентиляторы, в отличие от радиальных, являются реверсивными: т.е. в них можно изменять направление вращения рабочего колеса, вследствие чего меняется направление движения воздуха.

Выбор вентилятора для реконструируемых механических вентсистем заключается в определение его эффективной производительности и частоты вращения рабочего колеса, при которых выполнялись бы все требования технического задания, в том числе: минимизация массы, потребляемой энергии и аккустических характеристик.

Предварительный выбор типа вентилятора производится по каталогам, где представлен полный перечень вентиляторов, работающих при разных условиях эксплуатации.

Исходными данными для выбора вентилятора являются расчетные значения производительности Q_р (м³/ч) и полного Р_V или статического Р_S давлений (Па), а также условия его эксплуатации: параметры перемещаемой газовоздушной среды, класс взрывоопасности и пр., поэтому выбор вентиляторов предусматривает их анализ по аэродинамическим характеристикам, т.е. по зависимости между полным давлением Р_v (Па) и требуемой производительностью Q_р (м³ /ч) – примеры вентиляторов приведены в табл. П.2, П.3 и П.5 Приложения П.

Производительность вентилятора Q _р или расход воздуха, который может переместить вентилятор за определенный промежуток времени, м³/час. Динамическое давление P_d - это кинетическая энергия потока, отнесенная к 1 м³ воздуха, определяется в зависимости от скорости движения воздуха в воздухопроводе. Статическое давление P_S - это потенциальная энергия 1 м³ воздуха в рассматриваемом сечении или давление потока воздуха на стенки воздуховода, перпендикулярно им. Значение давления P_S положительно в случае, если оно больше атмосферного. Полное давление P_v - это сумма статического P_S и динамического P_dдавлений.

Полное давление Р_V, создаваемое вентилятором, с учетом 10 % коэффициента запаса, находят по формуле, Па:

Р_V = 1,1 ^. Р_max (3.20)

где Р_max – максимальные потери давления в сети, Па.

Аэродинамические характеристики вентиляторов получены для нормальной плотности воздуха ρ _n = 1,2 кг/м³. Поэтому заданные значения полного Р_V или статического Р_S давления необходимо привести к нормальной плотности воздуха по соотношению:

P_V = P_В + Р_S = P_В + (r _н - r _вн) g h (3.21)

здесь r определяется как:

r = (353)/(273 + t_вн) (3.22)

С учетом возможных дополнительных потерь или подсоса воздуха в воздуховодах требуемая производительность вентилятора увеличивается на 10 %, поэтому, м³ /час:

Q_V = 1,1 ^. Q_вент (3.23)

Мощность электродвигателя N на привод вентилятора рассчитывается по формуле, кВт:

N = N_уh (3.24)

где h - коэффициент полезного действия, например, вентилятора и ременной передачи h = 0,98.

После выбора типа вентилятора его характеристики определяются по графикам аэродинамических параметров Приложения Р или С. Окончательный выбор вентилятора и частоты его вращения производится по индивидуальным характеристикам методом сравнения параметров и определения оптимального варианта с учетом технического задания.

Точка с заданным значением производительности и полного давления не всегда совпадает с кривой давления характеристики вентилятора. Для того, чтобы получить параметры рабочего режима вентилятора необходимо провести через эту точку прямую, параллельную линиям постоянного значения КПД. Точка пересечения этой прямой с кривой давления Р_v(Q) и определит параметры рабочего режима вентилятора в вентсистеме.

Привод вентилятора выбирается по кривой N _y = const, располагаемой выше точки рабочего режима и методом интерполяции определяется скорректированный уровень аккустического шума на стороне нагнетания L _w. По таблицам с акустическими параметрами находятся поправки ∆L_wi и вычисляется спектр шума, создаваемого вентилятором в режиме эксплуатации.

Если плотность перемещаемой среды больше нормальной плотности r _n = 1,2 кг/м³, например, при отрицательной температуре на входе, то установочная мощность N_y, приведенная на графике должна быть увеличена в соответствии с формулами (3.21) и (3.22). После чего может потребоваться комплектация вентилятора электродвигателем большей мощности, например, по графикам характеристик выбирается вентилятор с номинальным диаметром рабочего колеса D = D_n и частотой вращения колеса n, об/мин, характеристика которого ближе всего располагается к заданным параметрам.

На режиме Q = Q_ном, м³/ч, динамическое давление составляет Р_д, Па, а статическое давление Р_S вентилятора находится из выражения, Па:

Р_S = В - Р_д = 1290 - 120 = 1170.

По таблицам с комплектацией двигателей выбирается двигатель, например, А112М4 с установочной мощностью N_y = 5,5 кВт. Рассчитав плотность перемещаемой среды, которая, например, в 1,26 раза больше плотности воздуха при нормальных физических условиях, находится установочная мощность двигателя привода вентилятора, которая должна быть увеличена в 1,26 раза, например:

N_y = 5,5 ^. 1,26 = 6,93 кВт.

На основании расчета из соответствующего типоряда выбирается электродвигатель с большей установочной мощностью, например, N_y = 7,5 кВт.

4 Особенности проектирования реконструируемых систем

вентиляции промышленных предприятий

Параметры воздуха в рабочей зоне помещений промышленных объектов принимаются в соответствии с данными СанПиН и СНиП [11,17,20].

Рабочей зоной считается пространство высотой 2 м над уровнем пола или площадки, на которой находятся рабочие. Постоянным рабочим местом считается то, где работающие находятся более 50 % своего рабочего времени или не менее 2 часов непрерывно. Если обслуживание произ­водственных процессов осуществляется в разных частях рабочей зоны или помещения, то постоянным рабочим местом является вся рабочая зона [8].

Систему вентиляции с естественным побуждением при ее реконструкции в производственных помещениях следует рассчитывать:

− на разность удельных весов наружного и внутреннего воздуха по расчетным параметрам переходного периода года для всех отапливаемых помещений, а для помещений с избытками теплоты — по расчетным параметрам теплого периода года;

− на действие ветра скоростью 1 м/с в теплый период года для помещений без избытка теплоты.

Для производственных помещений необходимо учитывать явные тепловыделения, которые зависят от вида работ: легкие (с энергетическими затратами до 175 Вт), средней тяжести (с энергетическими затратами 175...220 Вт) и тяжелые (с энергетическими затратами более 290 Вт).

К первому виду можно отнести работу с оргтехникой, офисные и пр.; ко второму - работу в механосборочных цехах, на деревообрабатывающих предприятиях и др.; к третьему - работу с систематическим физическим напряжением, например, в кузнечном и литейном цехах преимущественно с ручными видами работ и т.д.

В холодный период года температуру воздуха в помещении t_В принимают: для легкой работы 20...23⁰С, для работ средней тяжести 17...20⁰С, для тяжелой работы 16...18⁰С.

В теплый период года температура воздуха t_В для указанных категорий работ должна составлять, соответственно: 22...25⁰С, 21...23⁰С и 18...21 ⁰С (см. табл. Д.1 Приложения Д).

Для помещений общественных зданий теплопоступления от людей определяются по формуле:

, (4.1)

где: q _м и q _ж – полное тепловыделение мужчин и женщин, Вт/чел;

n _м и n _ж – число мужчин и женщин в помещении.

Полное тепловыделение q определяется для теплого и холодного периода.

Воздухообмен по избыткам полной теплоты рассчитывается по формуле [17]:

(4.2)

где L_w,z — расход воздуха, удаляемого из обслуживаемой или рабочей зоны помещения системами местных отсосов и на технологические нужды, м³/ч;

Q_h,f — избыточный полный тепловой поток в помещение, Вт;

I_w,z — удельная энтальпия воздуха, удаляемого из обслуживаемой или рабочей зоны помещения системами местных отсосов и на технологические нужды, кДж/кг;

I_l — удельная энтальпия воздуха, удаляемого из помещения за пределы обслуживаемой или рабочей зоны, кДж/кг;

I_in — удельная энтальпия воздуха, подаваемого в помещение, кДж/кг, определяемая с учетом повышения температуры в соответствии с положением СнИП [17, п.6].

Температуру и скорость движения воздуха на рабочем месте при душировании наружным воздухом в производственных помещениях следует принимать:

а) при облучении с поверхностной плотностью лучистого теплового потока 140 Вт/м²и более по [17, п.3];

б) при открытых технологических процессах с выделениями вредных веществ - по СниП [17, п.2.1].

Количество диоксида углерода СО₂, выделяемом человеком и содержащееся в воздухе зависит от интенсивности его труда и определяется по формуле, г/ч [17]:

M _CO2 = n _л m _CO2, (4.3)

где n _л – количество людей, находящихся в помещении, чел;

m _CO2 – удельное выделение СО₂ одним человеком, г/час. Для справки: взрослый человек при легкой работе выделяет примерно m _CO2 = 25 г/час.

Параметры приточного воздуха принимают в зависимости от периода года. При подаче воздуха в верхнюю или нижнюю зону помещения, но при условии удаленности от рабочих мест t_п принимают на 6...10⁰С ниже t_в. Если система оборудована местными отсосами в цехах со значительными избытками теплоты (термическое производство, печи, кузнечно – прессовые цехи и др.), то температура приточного воздуха t_п не должна превышать 5 ⁰С. Приточный воздух должен подаваться отдаленно от рабочих мест.

Для переходного периода учитывают подогрев воздуха в воздухо­воде и поэтому значение t_п принимают на 0,5...1⁰С выше расчетной температуры наружного воздуха для данного периода.

В струе приточного воздуха при входе ее в обслуживаемую или рабочую зону помещения следует принимать:

а) максимальную скорость движения воздуха n_х, м/с, рассчитываемую по формуле:

n_х = Кn_n (4.4)

б) максимальную температуру t_x при восполнении недостатков теплоты в помещении по формуле,⁰С:

t_x = t_n + D t₁ (4.5)

в) минимальную температуру t¢_x при ассимиляции (разбавлении) избытков теплоты в помещении по формуле,⁰С:

t¢_x = t_n + D t₂ (4.6)

В формулах (4.4) — (4.6) соответственно:

n_n и t_n —нормируемая скорость движения воздуха, м/с, и нормируемая температура воздуха в обслуживаемой зоне или на рабочих местах в рабочей зоне помещения,⁰С:

К — коэффициент перехода от нормируемой скорости движения воздуха в помещении к максимальной скорости в струе, определяемый по обязательному приложению СНиП [17, п.6]:

D t₁ и D t₂ —допустимое отклонение температуры воздуха в струе от нормируемой, ⁰С, определяется по обязательному приложению СНиП [17, п.7].

Температуру воздуха, удаляемого из помещения, определяют по эмпирическим зависимостям, полученным в результате экспериментальных исследований.

Для общественных зданий:

t_yx = t_в + (Н_пом – 1,5) grad t, (4.7)

где Н_пом — высота помещения, м;

grad t — градиент температуры, зависящий от теплонапряжения объема помещений и равный среднему увеличению температуры внутреннего воздуха по высоте помещения, ⁰С/м, (см. табл. 4.1, где меньшее значение grad t соответствуют холодному периоду года, большее – теплому).

Таблица 4.1 - Удельные избытки явной теплоты

кДж/м^3	Менее 40	40...80	Более 80
grad t,^0С/м	0...0,5	0,3...1,2	0,8...1,5

Для производственных зданий

t_ух = [t_р.з – (1— m) t_п]/ m (4.8)

где t_р.з — температура воздуха в рабочей зоне, ⁰С; а m определяется как:

m = (t_р.з – t_п)/(t_ух – t_п) (4.9)

Для каждого конкретного случая значения m приведены в [17].

Источниками влагопоступлений в помещения являются испарения со свободной поверхности воды, с влажных поверхностей материалов, при работе технологического оборудования, с поверхности кожных покровов и при дыхании людей. Для помещений с избытком влаги (водяного пара) следует проверять достаточность воздухообмена для предупреждения образования конденсата на внутренней поверхности наружных ограждающих конструкций при расчетных параметрах Б наружного воздуха в холодный период года по уравнению, м³/ч:

(4.10)

где L_w,z — расход воздуха, удаляемого из обслуживаемой или рабочей зоны помещения системами местных отсосов и на технологические нужды, м³/ч;

W— избытки влаги в помещении, г/ч;

d_w,z — влагосодержание воздуха, удаляемого из обслуживаемой или рабочей зоны помещения системами местных отсосов и на технологические нужды, г/кг;

d_l — влагосодержание воздуха, удаляемого из помещения за пределами обслуживаемой или рабочей зоны, г/кг;

d_in — влагосодержание наружного воздуха, подаваемого в помещение, г/кг.

Расход наружного воздуха, требуемый для удаления испаряющейся влаги, до и после реконструкции вентсистемы можно определить по формулам:

(m _L- m _W) / (d _in - d _j) = 0 (4.11)

(m ¹_L- m ¹_W) / (d ¹_in – d ¹_j) = 0 (4.12)

При постоянном значении перепада влагосодержания наружного воздуха и воздуха внутри помещения, г/кг, равенства (4.11) и (4.12) можно переписать в виде:

(m _L- m _W) / (d _in - d _j) = (m ¹_L- m ¹_W) / (d ¹_in – d ¹_j). (4.13)

После соответствующих преобразований получим значение массового расхода воздуха по вытяжке при реконструкции системы вентиляции, которое будет равно:

m ¹_L = m _L- (m _W/(d _in - d _j)), (4.14)

здесь m _L и m ¹_L - массовый расход приточного воздуха до и после реконструкции, кг/сек;

m _W и m ¹_W - массовый расход воздуха по вытяжке до и после реконструкции, кг/сек;
d _j и d ¹_j - влагосодержание воздуха в помещении до и после реконструкции, г/кг;

d _in и d ¹_in - влагосодержание наружного воздуха до и после реконструкции, г/кг.

Влагосодержание наружного воздуха d _in в зависимости от времени года находится в пределах 2...3 г/кг зимой и до 11...12 г/кг летом. На практике следует ориентироваться на вели-чину d _in около 9 г/кг, так как ее превышение наблюдается в течение непродолжительного времени, составляющего лишь 15 % от всего годового периода. Эта величина рекомендуется стандартом VDI-2089 (Germany). Кроме того, конденсация влаги в летнее время является незначительной, поэтому величина d _j может быть принята немного выше расчетной.

Количество влаги, поступающее в помещение с поверхности некипящей жидкости определяется по эмпирическому соотношению (характерно для расчета бассеинов), кг/ч:

M_H2O (4.15)

где n_в — скорость воздуха над поверхностью испарения, м/с;

r _пов и r _окр — парциальное давление водяного пара соответственно при температуре поверхности испарения жидкости и полном насыщении и в окружающем воздухе, 10³Па;

В— барометрическое давление, 10³Па;

F— площадь поверхности испарения, м²;

a — коэффициент, зависящий от температуры поверхности испарения t_п.и (табл. 4.2):

Для некипящей воды, находящейся в спокойном состоянии, температура на поверхности испарения t_п.и принимается в зависимости от средней температуры воды t_ср (табл.4.3):

Таблица 4.2 - Зависимость коэффициента a от температуры поверхности испарения [12 ]

tп.и, ^0С
a	0,020	0,028	0,033	0,037	0,041	0,046	0,051	0,060

Если вода перемешивается вследствие движения материала или по другим причинам, температуру поверхности следует принимать равной средней температуре воды.

Таблица 4.3 - Зависимость t_п.и от средней температуры воды t_ср [12]

tср,^0С
tп.и,^0С

Количество влаги, поступающей с мокрых поверхностей здания и оборудования, определяют по формуле (4.15), где a принимают равным 0,031.

Количество воды, попадающей в воздух при адиабатном процессе испарения можно определить по уравнению, кг/ч:

M_ад = (18…19,5) 10^-3 (t_с – t_м) А (4.16)

где t_с и t_м — температуры воздуха помещения соответственно по сухому и мокрому термометрам, ⁰С.

Количество влаги, испаряющейся с поверхности кипящей воды, кг/ч:

М_кип = 3,6 k_ук (Q /r), (4.17)

где k_ук — коэффициент, учитывающий степень укрытия кипящей воды (при плотных укрытиях без отсосов воздуха — 0,1; при отсосах воздуха — 0,2...0,25);

Q — тепло­вя мощность источника испарения, Вт;

r — скрытая теплота парообразования, равная 2260 кДж/кг.

Ориентировочно можно считать, что с 1 м² поверхности в течение одного часа испаряется 40 грамм воды.

При реконструкции крытых бассеинов количество теплоты, отдаваемое водой воздуху помещения можно найти из уравнения теплового баланса в виде, Вт:

Q_возд = Q₂ –Q₁ (4.18)

здесь Q₁ - теплота отдаваемая воздухом воде по уравнению:

Q₁ = aF(t_возд – t_вод) (4.19)

где F – площадь бассеина,м²;

a – коэффициент теплоотдачи, Вт/м^{2 0}С.

Теплота Q₂, отдаваемая водой воздуху крытого бассеина находится по выражению:

Q₂ = k r F (4.20)

где k – коэффициент преобразования объемного расхода.

Количество влаги, поступающей в воздух от металлорежущих станков при использовании охлаждающих эмульсии, принимают 0,15 кг на 1 кВт установленной мощности станков [1].

Теплопоступления в производственные помещения от источников освещения Q_осв определяются по формуле, Вт:

, (4.21)

где E - удельная освещенность, лк, принимается по [20, табл. 2.3]

F - площадь освещенной поверхности, м²;

q _осв - удельные выделения тепла от освещения, Вт/(м²/лк), определяются по [1, табл. 2.4]

h _осв - коэффициент использования теплоты для освещения, принимается по [1].

4.1 Параметры микроклимата общественных зданий

Системы вентиляции должны обеспечивать содержание вредных веществ в воздухе производственных помещений не привышающее предельно допустимых концентраций (ПДК) и утверждаемых Минздравом РФ[8, п.4].

Для обеспечения требуемого воздухообмена на предприятиях сферы обслуживания, в частности, гостиниц, домов быта, торговых центров и павильонов, требуется постоянно действующая вентиляция. Выбор принципиальных схем системы при этом может быть различен и определяется только назначением помещений. Учитывая эти условия, в каждом конкретном случае процесс воздухообмена имеет свои особенности.

Например, в помещениях предприятий бытового обслуживания населения должна проектироваться приточно-вытяжная вентиляция. При расчете воздухообмена следует использовать данные из табл. Ж.1 Приложения Ж.

Состав и количество вредных выделений, поступающих от технологического оборудования в воздух помещения, следует принимать по нормам технологического проектирования или в соответствии с технологической частью проекта.

Если вентиляционные выбросы содержат пары органических растворителей и других вредных газов, то необходимо предусматривать обезвреживание паров растворителей с помощью специальных адсорбентов, а также обеспечивать факельный выброс воздуха.

В помещения, где установлено оборудование для обезжиривания, следует подавать как минимум 4-х кратный объем приточного воздуха, остальной объем приточного воздуха должен поступать в помещение для посетителей или в примыкающие производственные помещения.

При удалении газовоздушной смеси отсосами, встроенными в обезжиривающее оборудование, не допускается их объединение с вытяжными системами другого назначения.

В помещениях срочной химчистки и помещениях для посетителей химчистки с самообслуживанием удаление воздуха должно производиться из верхней и нижней зон помещений непосредственно рядом с обезжиривающими машинами.

Общеобменные системы приточной и вытяжной вентиляции производственных помещений и кладовых разрешается устраивать общими при условии установки огнезадерживающих клапанов автоматического действия в подающих воздуховодах [19].

В помещениях предприятий телефонно-телеграфной связи – т.е в комнатах: инженерно-технического персонала, мастерских по ремонту телефонных аппаратов, в цехе эксплуатации абонентских устройств и таксофонов, кабельно-канализационном цехе, техническом отделе, производственной лаборатории и службе метрологии; в комнатах: технического обслуживания и контроля оборудования, программистов, операторов; в службе обработки ярлыков и расчета с абонентами, в гарнитурной (хранение и ремонт гарнитур и шнуров); в комнатах подготовки данных, дежурного электромеханика, приема телеграмм по телефону, участка контроля и справок, участка последующей обработки телеграмм и экспедиции, участка контроля криптограмм и обслуживания развития абонентской сети; в эксплуатационно-техническом отделе; в помещениях: обслуживающего персонала АУКС, ЭСК, службы учета и переключения, станционно-ремонтной службы, службы индексации телеграмм, службы особо важных телеграмм, службы технического контроля и диспетчера АУКС и т.д. – расчетную внутреннюю температуру воздуха и кратность воздухообмена следует принимать по табл. Ж.2 Приложения Ж.

В помещениях зданий городских телефонных станций емкостью менее 1000 номеров и в зданиях отделений связи общим объемом менее 2500 м³ должна предусматриваться естественная вентиляция в объеме однократного воздухообмена в 1 час.

Для переговорных кабин следует предусматривать вентиляцию в объеме пятикратного воздухообмена в час. Подачу воздуха следует обеспечивать в верхнюю часть кабины вентсистемой, обслуживающей помещение пepeговорного пункта. При этом вытяжка воздуха осуществляется из помещения переговорного пункта через отверстия в нижней части двери кабины.

При числе переговорных кабин менее пяти приточную вентиляцию кабин можно не предусматривать, если в помещении переговорного пункта нет системы механической вентиляции, но при этом должна осуществляться естественная вентиляция кабин через отверстия в конструкции кабины.

При расчете воздухообмена помещений почтовой связи температура, относительная влажность и скорость движения воздуха в производственных помещениях определяются по СНиП [17] с учетом следующих категорий работ:

− участок обработки крупногабаритных посылок - тяжелая;

− участок обработки филателии, цех (участок) экспедирования периодических изданий и товаров, цех (участок) обмена, обработки посылок, страховой почты, печати - средней тяжести;

Дата добавления: 2017-01-13