Гузик Д.В., Кутний Б.А. (уклад.) Промислова вентиляція. Теплогазопостачання та вентиляція (укр.)

Подождите немного. Документ загружается.

температура

кількість тепла

ПР

Вт

Всього:

Надходження

повітря

тепла

Витрати

повітря

тепла

ΣG

ΣQ

ΣG

ΣQ

кг/год

Вт

кг/год

Вт

9 КОНСТРУЮВАННЯ ВЕНТИЛЯЦІЙНИХ СИСТЕМ

9.1 Конструктивні рішення систем вентиляції та опалення

У виробничих приміщеннях усіх типів передбачають комплексні

рішення, що забезпечують санітарно-гігієнічні умови відповідно до

санітарних норм [1,3,17]. До таких рішень відносять:

місцеву витяжну вентиляцію з механічним і природним

спонуканням;

місцеву припливну механічну вентиляцію (повітряні душі);

загальнообмінну припливно-витяжну вентиляцію (в холодний

період, як правило, механічну, в теплий – аерацію);

опалення, в робочий час звичайно суміщене з припливною

загальнообмінною вентиляцією. При нестачі тепла в холодний період року

можливе встановлення як повітряних опалювальних агрегатів, так і

місцевих нагрівальних приладів водотрубної системи опалення [1].

Рекомендації до конструювання систем вентиляції

Вентиляційні установки припливних і витяжних систем потрібно

виносити за межі виробничої площі цеху в спеціально передбачені

приміщення або розміщувати на площадках (антресолях та естакадах) на

висоті 34 м від підлоги. Вентиляційне обладнання систем місцевої

витяжної вентиляції для видалення горючих та вибухонебезпечних

речовин бажано розташовувати ззовні будівлі [1].

Радіус дії механічної місцевої витяжної вентиляції доцільно

обмежувати на рівні 3040 м, об’єднуючи в одну установку не більше ніж

810 відсмоктувачів. При виборі загальної кількості установок місцевої

витяжної вентиляції необхідно керуватися наступними рекомендаціями.

Місцеві відсмоктувачі від печей заборонено об’єднувати з відсмок-

тувачами від масляних загартувальних або відпускних ванн.

Місцеві відсмоктувачі від печей з електронагрівом й електродно-

соляних ванн бажано влаштовувати окремо від місцевих відсмоктувачів

газових і мазутних печей. У першому випадку обов’язковим є застосування

механічної тяги, в іншому – може бути більш економічною гравітаційна

витяжка.

Місцеві відсмоктувачі від соляних ціанистих ванн повинні

обслуговуватися самостійною системою з механічним спонуканням.

Повітря, що видаляється, перед вентилятором потрібно очищувати від

пилу і ціанистих сполук. У якості пилоочисного пристрою може бути

використаний сітковий фільтр, змочений слабким розчином залізного

купоросу для знешкодження вловлюваного пилу.

Для транспортування хімічноагресивних аерозолей застосовують

пластикові повітропроводи, вентилятори та очисні установки. Очищення

повітря від цих аерозолей бажано здійснювати в «мокрих»

пиловловлювачах, наприклад типу ПВМ.

Повітря від такого обладнання, як піскоструменеві і дробометні

камери, відсмоктується аспіраційними системами. Перед викидом в

атмосферу повітря повинно пройти очищення від пилу. Для цього можна

рекомендувати циклони типу ЦН-11, ЦН-15. Обладнання аспіраційних

систем при сухому способі очищення вентиляційних викидів необхідно

розміщувати за межами виробничого приміщення, звичайно біля стіни

ззовні будівлі. Якщо повітряно-пилова суміш має горючі чи

вибухонебезпечні властивості циклон розміщують на відстані не менше

ніж 10 м від зовнішніх стін будівлі.

Припливні камери розташовують з урахуванням можливості

здійснення забору зовнішнього повітря з незабрудненої зони.

Приймальні пристрої зовнішнього повітря розміщують у зовнішній

стіні на висоті не менше ніж 2 м від землі та на відстані не менше ніж 20 м

від найближчих джерел забруднень. Якщо останню умову виконати важко,

то різниця висот повітрозабірних шахт і викидів повинна становити не

менше ніж 6 м. Радіус дії припливних систем повинен бути оптимальним

як за техніко-економічними, так і за конструктивними міркуваннями

(5060 м).

Припливне повітря потрібно по можливості, подавати безпосередньо

в робочу зону, для чого можна рекомендувати повітророзподілювачі типу

ВП, НВ, ВПП, ВПЕП. Випускати повітря на висоті 34 м від підлоги

можна також за допомогою повітророзподілювачів НРВ. Подачу

припливного повітря необхідно здійснювати так, щоб повітря не

надходило через зони з високим рівнем забрудненості в менш забруднені

зони. Потоки повітря, які утворюються припливними струменями, не

повинні порушувати роботу місцевих відсмоктувачів.

Теплопостачання калориферів

Трубопроводи, які живлять калориферні установки припливних

систем, не бажано суміщати із системою опалення та калориферами

повітряно-теплових завіс бо вони мають різний режим роботи.

Прокладають трубопроводи відкрито на висоті 34 м. Подаючий і

зворотний трубопроводи розміщують поряд. Трубопроводи укладають з

ухилом не менше ніж і=0,002, передбачаючи пристрої для випуску повітря

й дренажу.

Вузол керування (тепловий центр) зазвичай розміщують біля глухої

стіни. Він повинен містити засувно-регулюючу арматуру і контрольно-

вимірювальні прилади. Подаючий трубопровід теплового вузла

встановлюють на висоті 1,5 м над рівнем підлоги, зворотний – 0,5 м. У

першому наближенні діаметри трубопроводів визначають, орієнтуючись

на середню швидкість 0,50,8 м/с. Діаметр гребінки визначають за

швидкістю 0,10,15 м/с.

Об’єднання декількох калориферів в одну калориферну установку

(обв’язка) може здійснюватися за паралельною, послідовною або

змішаною схемою як по повітрю, так і по теплоносію [4, с.166; 11, с.317].

Орієнтовні втрати тиску по повітрю становлять 50120 Па, по теплоносію

(воді) – до 1м.в.ст.

9.2 Розрахунок повітророзподілювачів

Метою розрахунку повітророзподілу є визначення розмірів

повітророзподілювачів, висоти їх установлення й кута нахилу повітро-

направляючих решіток. При цьому різниця температур і швидкість повітря

в робочій зоні (чи на робочому місці) не повинні перевищувати

допустимих значень.

Розрахунки з визначення максимальної швидкості

та надлишкової

різниці температур

t

на відстані

від повітророзподілювача ведуться

для головної частини повітряного струменя за формулами:

HBC

kkk

mVV 

; (40)

HTC

ntt





, (41)

де



швидкість виходу повітря з повітророзподілювача, м/с;

m

коефіцієнт затухання швидкості в потоці;

n

коефіцієнт затухання

температури в потоці;



розрахункова площа повітророзподілювача,

;



коефіцієнт стиснення струменя (при знаходженні

t

мінімальне

значення

850k

.

);



коефіцієнт взаємодії струменів між собою

(табл.5.12, с.172 [13], табл.17.4, с. 120 [11]);



коефіцієнти

неізотермічності [11].

Коефіцієнт стиснення для компактних, віялоподібних і конусних

повітряних струменів визначається за формулою



, (42)

де

– табличне значення коефіцієнта стиснення (табл.17.3, с. 120 [11]);

– витрати повітря, що видаляється в кінці розкритого струменя, м

/год;

– витрати повітря, що подаються одним повітророзподілювачем, м

/год;

– площа приміщення перпендикулярна до повітряного струменя, м

Коефіцієнти неізотермічності при подачі повітря під кутом до

горизонту визначаються за формулами:































cos

sincoscos

;



cos



, (43)

де



– кут нахилу повітророзподілювача (чи його направляючої решітки)

відносно горизонтальної площини, градуси;

– геометрична

характеристика неізотермічного компактного чи віялоподібного струменя

mV455H



 .

. (44)

Надлишкову швидкість (

) і різницю температур (

t

) на відстані

від осі струменя знаходять за формулами

5.0

















XXY

VV 

;

XXY



















, (45)

де с=0,082 – експериментальна константа.

При зосередженій подачі припливного повітря струменями, що

проходять вище від робочої зони, в ній виникають зворотні потоки повітря.

Найбільша швидкість і різниця температур повітря в зоротних потоках

розраховуються за формулами:

OB3

V78.0V 

; (46)

OB3

t4.1t





, (47)

де

– площа поперечного перерізу приміщення, перпендикулярна до осі

струменя, м

. Її визначають за формулою

BHF

ПП



, де

– висота

приміщення, м; В– ширина приміщення, яка відповідає одному струменю,

м.

Горизонтальна відстань від повітророзподілювача до точки входу

струменя в межі робочої зони

визначається методом послідовних

наближень за формулою:

)(cos

.)(



3PBC

330hhtgX 

, (48)

де

– висота встановлення повітророзподілювача, м;

– висота

робочої зони, м; “+”– при подачі охолодженого повітря вниз, “–”– при

подачі нагрітого повітря вниз.

Максимально допустима швидкість повітря в повітряному струмені

3PX

KVV 

max

, (49)

де К – коефіцієнт переходу від необхідних швидкостей руху повітря до їх

максимальних значень,

41K .

(люди знаходяться в зоні прямої дії

головної частини повітряного струменя);

– нормативне значення

рухливості повітря в робочій зоні,

5.03.0V



м/сек.

Допустима різниця температур при розрахунку на асиміляцію

надлишків теплоти в приміщенні

 

ОПТДОП

tt40t 

min

, (50)

де

min

– нормоване значення мінімальної температури внутрішнього

повітря;

ОПТ

– нормоване значення оптимальної температури

внутрішнього повітря.

При виконанні курсового проекту розрахунок повітророзподілювачів

може зводитись лише до визначення їх загальної кількості, схеми

розташування та типорозміру – виходячи з рекомендованих значень

швидкостей на виході з пристрою. В дипломному проектуванні ступінь

глибини опрацювання питання повітророзподілення у виробничому

приміщенні встановлює керівник дипломника.

9.3 Визначення площ аераційних отворів

У термічних цехах у теплий і перехідний періоди року аерацію

використовують за можливості влаштування аераційних прорізів. При

значних надлишках тепла для зимового періоду (практично більше ніж 23

Вт/м

) та порівняно малих об’ємах механічної витяжки аерацію можна

використовувати й у холодний період року.

Розрахунок аерації зводиться до знаходження площі отворів, що

відкриваються, у вікнах нижнього ярусу (для літнього притоку), у вікнах

верхнього ярусу (для подачі повітря в перехідний та інколи в холодний

періоди) і фрамуг ліхтаря.

Аерацію розраховують на дію лише гравітаційного тиску для теплого

й перехідного періодів року.

Для розрахунку аерації необхідні наступні вихідні дані: витрати

повітря через аераційні прорізи (G

ПР

, G

ВЗ

); температура зовнішнього (t

) і

внутрішнього повітря (t

РЗ

; t

ВЗ

); відстань по вертикалі між серединами

припливних і витяжних аераційних отворів (h), коефіцієнти опору отворів

(ζ

ПР

; ζ

ВЗ

) [7,10,12].

Розрахунок виконується в наступному порядку.

Визначають загальний гравітаційний тиск, Па,

)(h81,9p

3B3







, (51)

де ρ

, ρ

ВЗ

– густина повітря відповідно зовнішнього і внутрішнього при

температурі верхньої зони, кг/м

Потім розподіляють загальний тиск на отвори:

- припливні





pnp 

;

- витяжні





p)n1(p



де n – частина тиску, який витрачається на подолання опору припливних

отворів, n=0,10,4.

Необхідні площі аераційних отворів знаходять за формулами, м

- припливних







3600





;

- витяжних

3B3B

3600









Якщо отримані площі аераційних отворів не перевищують

максимальної кількості відкритих отворів – вони підібрані правильно.

Якщо одна з площ виявилася більшою за максимально можливу площу

відкритих отворів даного типу – необхідно змінити значення n і зробити

розрахунок заново.

9.4 Розрахунок повітряно-теплових завіс

Повітряні завіси передбачають біля воріт і технологічних отворів у

зовнішніх стінах [1].

При розрахунку завіси необхідно враховувати, що під час

відкривання воріт або технологічних прорізів температура повітря в

приміщенні на постійних робочих місцях не повинна бути нижче ніж 14ºC

при легкій, 12ºC при середній і 8ºC при важкій праці. За відсутності

постійних робочих місць поблизу воріт і технологічних прорізів

допускається короткочасне зниження температури повітря в цій зоні до

5ºC, якщо це не суперечить технологічним вимогам. При ширині воріт до

3м рекомендується влаштовувати бічну односторонню, а при ширині воріт

3b 

м бічну двохсторонню завісу. Методика розрахунку повітряно-

теплових завіс наведена в [4, с. 63; 12, с. 223].

Вихідні дані для розрахунку повітряної завіси: розміри воріт

(двостулкові чи розсувні), тип будівлі (з аераційним ліхтарем або без

ліхтаря); дані про дисбаланс вентиляції (збалансована чи ні).

Розрахунок завіси виконують у наступному порядкові.

Загальні витрати повітря, що подається в завісу, знаходять за

формулою, кг/год,

CMBPBPB3

p2Fq3600G





, (52)

де

 відносні витрати повітря, що подається в завісу;





коефіцієнт

витрати для воріт [4, табл. 4.1; 12, табл. 10.1];



площа воріт, м

; Δp –

різниця тисків повітря ззовні й усередині приміщення на рівні середини

воріт, Па;





густина повітря в приміщенні поблизу воріт, яка

приймається залежно від допустимої температури повітря біля воріт.

Для бічних завіс можна прийняти відносні витрати повітря

7,06,0q 

, а відносну загальну площу повітро-випускних щілин у межах

3020

вор



. Тоді для розсувних воріт

31.0





, а для двостулкових 

26.0





Різниця тисків повітря (Δp), визначається за формулою, Па,

)(h81,9p

B33H





, (53)

де h

нз

– відстань по вертикалі від середини воріт (прорізу) до нейтральної

зони, м; ρ

, ρ

– густина повітря зовнішнього і внутрішнього (за середньою

температурою повітря в приміщенні), кг/м

При збалансованій механічній вентиляції h

нз

знаходять згідно з

таблицею 10.

Таблиця 10 – Відстань по вертикалі від середини воріт до нейтральної

зони

Будівлі Схема Формула для обчислення

нз

, м

Без

аераційних

прорізів

НЗ

hв

1H5,0h



З аераційними

прорізами,

закритими в

холодний

період року

НЗ

hв

 

052,1



















вт

пр

врвр

нз

FqF





З аераційними

прорізами,

відкритими в

холодний

період року

НЗ

hв

Нейтральну зону (НЗ) прийняти

на 1 м вище від припливних

відкритих прорізів, h

=1 м

Примітка. В таблиці прийняті позначення: H – висота воріт, м; h

нз

– відстань від середини воріт до нейтральної зони (н.з.); h – відстань по

вертикалі від середини припливних аераційних прорізів до середини

витяжних, м; μ

вр

– коефіцієнт витрат повітря для воріт; F

вр

– площа

воріт, м

;

– відносні витрати повітря завіси;

 



– добуток площі

щілин прорізів на коефіцієнт витрат повітря через ці щілини (табл. 11).

Індекси: пр – припливні прорізи, вт – витяжні прорізи.

У разі застосування гравітаційної витяжки, яка компенсується

механічним припливом, висоту нейтральної зони можна прийняти на 1 м

вище від воріт.

Добуток площі щілин довжиною 1 м на коефіцієнт витрат повітря

через щілину

 



, м

, наведено в таблиці 11.

Таблиця 11 – Добуток площі щілин

Примітка. Для будівель з рамами у поганому стані наведені величини

приймають із коефіцієнтом 1,5



Температуру повітря, яке подається в завісу, знаходять за формулою

 

Q1q

3CM

3B3





, (54)

де



температура зовнішнього повітря в холодний період року за

параметрами «Б»,

С;



температура повітря в приміщенні поблизу

воріт,

С;

 відношення кількості тепла, що втрачається з повітрям, яке

виходить через проріз назовні, до теплової потужності калориферів завіси

[4, с. 65].

Теплова потужність калориферів завіси, Вт,

 

почB3B3B3

ttG28,0Q 

, (55)

де

поч

– температура повітря, яке забирається для завіси: при заборі

повітря біля підлоги цеху в районі воріт приймається рівною нормативній

 

; при заборі з верхньої зони – рівною температурі повітря у верхній

зоні

 

Приклад 6

Розрахувати бокову завісу біля двостулкових воріт розміром F

вр

=3∙3

=9 м

у цеху з аераційним ліхтарем. Аераційні прорізи в холодний період

року закриті. Механічна вентиляція в цеху збалансована. Розрахункова

температура зовнішнього повітря («Б»)

C22t



; температура повітря в

приміщенні

C17t

рз



C22t

вз



. Робота належить до категорії середньої

ваги. Припливні прорізи (взимку закриті) довжиною 48 м в чотири стрічки,

Місце

положення

щілин

Вікна з дерев’яними

рамами

Вікна з металевими

рамами

Двері і

ворота

одинарні двійні одинарні двійні

У робочій

зоні

0,003 0,002 0,002 0,0012 0,01

У верхньому

світлі й

ліхтарях

0,005 0,003 0,004 0,0025 -

висотою 1,2 м кожна. Витяжні прорізи (ліхтар також узимку закритий)

довжиною 42 м у дві стрічки, висотою 0,8 м кожна. Стрічки як

припливних, так і витяжних прорізів відкриваються по секціях довжиною 3

м. Витяжні прорізи мають одинарне засклення в металевих рамах;

припливні прорізи – подвійне засклення в металевих рамах. Відстань по

вертикалі від середини фрамуг ліхтаря до середини припливних прорізів

10,2 м.

Розрахунок

Приймаємо

7,0q

30

. За [12, табл.10.1]

25,0

вр



Знайдемо довжини щілин. У припливних прорізах: горизонтальні

щілини  48∙8=384 м, вертикальні щілини  4,8∙32=153,6 м. Усього 537,6 м.

У витяжних прорізах: горизонтальні щілини  42∙4=168 м, вертикальні

щілини  1,6∙28=44,8 м. Усього 212,8 м.

Згідно з таблицею 11 на 1м довжини

 

0012,0F

пр





;

 

004,0F

вт





Усього

 

645,06,5370012,0F

пр





 

851,08,212004,0F

вт





Знайдемо

нз

 

78,2

851,0

645,07,01925,0

052,1

2,10

нз























м.

Таким чином, нейтральна зона знаходиться вище від воріт на 2,78-

0,5Н=2,78-0,5∙3=1,28 м.

Розрахункова різниця тисків

Δр=9,81∙2,78∙(1,406-1,205)=5,48 Па.

Тут 1,205 – густина повітря при середній температурі в приміщенні 20ºC,

кг/м

Витрати повітря завіси знаходимо за формулою

смврврз

p2Fq3600G





Тут

см



– густина повітря за температурою

см

=12ºC, (робота середньої

ваги),

238,1

см





кг/м

;

20900238,148,52925,07,03600G



кг/м

або об’ємні витрати

16900





/год.

Температура повітря завіси

 

C7,38

2,017,0

2212

22t









де

20,0Q 

за графіком.

Теплова потужність калориферів завіси

 

156250127,382090028,0Q



Вт.

Установлюємо односторонню завісу типу А8 [4, табл. 4.4] з осьовим

вентилятором К 109-19 № 8; електродвигун А02-32-6 потужністю N=2,2

кВт, калорифер КВБЗ-II-01, – 4 шт.

9.5 Чергове опалення

У неробочий час у середині виробничих приміщень повинна

підтримуватися температура повітря +5ºC. Це завдання розв’язується за

допомогою чергового опалення. З цією метою можуть застосовуватись як

традиційні водотрубні, так і повітряні системи опалення. Останні

розподіляються на 2 види: переведення системи припливної вентиляції в

режим повної рециркуляції та опалення за допомогою опалювальних

агрегатів. Перший вид можна застосовувати при однакових режимах

роботи повітророздавальних пристроїв протягом доби.

Розрахунок опалювальних агрегатів наведено в [4, стор. 93-94].

Метою розрахунку є підбір типу і необхідної кількості агрегатів,

визначення місць їх установлення.

Теплову потужність чергового опалення можна знайти за формулою,

Вт

P3BP

птчер





, (56)

де

пт

– втрати тепла через огородження приміщення разом із

інфільтрацією при розрахунковій температурі зовнішнього повітря, Вт;



температура внутрішнього повітря цеху в робочий час,

С.

Як правило, опалювальні агрегати встановлюють на довшій стіні

опалюваного приміщення, з боку засклення на колонах. Кількість агрегатів

розраховують, виходячи з конструктивних особливостей і розмірів

опалюваного приміщення, яке умовно розбивають на опалювані ділянки.

Мінімальна площа ділянки приміщення, яка обслуговується одним

агрегатом (

), визначається за формулою, м

m7.0

















, (57)

де

l

довжина ділянки, м; m – коефіцієнт, що характеризує темп

зменшення швидкості повітряного струменя; для опалювальних агрегатів

m=4,5. Необхідну кількість агрегатів визначаємо за формулою

N 

, (58)

де



довжина цеху, м. Висота розміщення опалювального агрегату



Для забезпечення надійної роботи загальна кількість опалювальних

агрегатів приймається не менше від двох.