Ярошенко І.Ф. Безпека життєдіяльності в інженерних рішеннях
Подождите немного. Документ загружается.
171
2. Визначити кількість повітря для необхідного обміну W
(м
3
/год) і продуктивність вентилятора W
В
:
WkW
B 3
де k
З
— коефіцієнт запасу (k
З
= 1,3-2,0).
3. Визначити втрати напору на прямих ділянках
повітропроводів:
T
СBT
B
d
l
H
2
2
де — коефіцієнт, що характеризує опір повітропроводів (для металевих
труб = 0,02);
v
С
— середня швидкість повітря на розрахунковому відрізку повітряної
магістралі (для ділянок, що прилягають до вентилятора – 8-12м/с, для
віддалених — 1-4м/с);
В
— щільність повітря всередині приміщення, кг/м
3
;
l
T
— довжина ділянки труби, м;
d
T
— діаметр труби, прийнятий на певній ділянці, м.
4. Обчислити місцеві втрати напору Н
М
(Па) у переходах,
колінах, жалюзі, тощо:
BСMM
H
2
5,0
де
М
— коефіцієнт місцевих втрат напору (табл. 3.9).
5. Визначити сумарні втрати напору Н
Д
(Па) на ділянці і в
цілому на лінії Н
Л
:
МВД
HHH
В
ДЛ
HHH
де Н
В
— напір вентилятора, Па.
І
11
10
9
8
7
6
4
5
VI
IV
III
V
3
2
1
II
Рис. 3.4. Схема вентиляційної перехідної мережі:
I, II, III, IV, V, VI — ділянки мережі;
1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 11 – згони повітропроводів;
3, 9 – переходи.
Таблиця 3.9
Значення коефіцієнта втрат напору,
М
Місцевий опір
Коефіцієнт
Місцевий опір
Коефіцієнт
Коліно під кутом:
Різке розширення
0,2–0,8
172
90
120
150
1,10
0,50
0,20
Жалюзі:
вхід
вихід
0,5
3,0
Різке звуження
0,2–0,3
6. За величиною максимальних витрат користуючись
номограмою (додаток 1), вибрати номер вентилятора N,
коефіцієнт корисної дії
В
, безрозмірну величину А. При цьому,
пріоритет надається вентилятору з найбільшим ККД.
7. Визначивши А і N, обчислюють частоту обертання ротора:
N
A
n
B
Визначити потужність електродвигуна для вентилятора (кВт)
за формулою:
ПB
ЗВ
ДВ
WKH
P
6
106,3
де Н
В
— повний напір вентилятора, Па;
К
З
— коефіцієнт запасу (1,3…2,0);
В
,
П
— ККД вентилятора (0,4…0,6) і передачі (0,90…0,95).
173
Приклад.
Визначте, яку кількість повітря необхідно видалити з
приміщення обкатки карбюраторних двигунів внутрішнього
згорання для підтримки концентрації чадного газу (СО) в
приміщенні в межах допустимої норми (В
ГДК
= 20,0мг/м
3
), а вміст
шкідливих речовин у свіжому повітрі (В
П
= 0,01мг/м
3
). Відомо
також, що в цеху одночасно обкатується 2 (n = 2) карбюраторних
двигуни з робочим об’ємом циліндрів V
П
= 10,3л. Об’ємна
частина шкідливих речовин у відпрацьованих газах складає q
0
=
3%, а час роботи двигунів t = 2год.
Підібрати систему вентиляції.
Рішення.
Спочатку визначимо кількість повітря необхідного для
видалення з приміщення газів (СО), W (м
3
/год) за формулою:
ПГДК
ДВ
BB
nB
W
де В
ДВ
— кількість шкідливих речовин, що виділяються в приміщенні з
робочої, або обслуговуваної зони, мг/год.;
n – кількість джерел, які виділяють шкідливості;
В
ГДК
— допустимий вміст шкідливої речовини в повітрі в робочій, або
обслуговуваній зоні, мг/м
3
;
В
П
— вміст шкідливих речовин у повітрі, що подається в приміщення, мг/м
3
.
Кількість шкідливих речовин (кг/год.), що виділяються в
приміщенні при роботі двигуна внутрішнього згорання (оксид
вуглецю, оксид азоту і альдегіди), визначають за формулою:
6000
)(
011
tqVБA
B
Ц
ДВ
де А
1
, Б
1
— коефіцієнти, що дорівнюють: для карбюраторних двигунів А
1
= 9,
Б
1
= 12; для дизельних А
1
= 16,0, Б
1
= 13,5;
V
Ц
— робочий об’єм циліндрів, л;
q
о
— об’ємна частка шкідливих речовин у відпрацьованих газах, %;
t – час роботи двигуна, год.
Підставивши у формулу (23) необхідні дані, визначимо
кількість шкідливих речовин, які виділяються в приміщені при
обкатці ДВЗ.
131,0
6000
4
3)3,10129(B
кг/год.
Таким чином, для видалення шкідливих речовин і заміну на
свіже повітря необхідний повітрообмін буде складати:
2,8736
01,030
2131000
W
м
3
/год.
При проектуванні виробничих приміщень, як правило,
визначають його розміри: ширину, довжину та висоту. Згідно з
будівельними нормами (СНиП ІІ-33-75) подачу повітря з
допомогою природної вентиляції в теплий період року (тобто,
більше +10ºС) потрібно передбачити на висоті не менше 0,3 і не
більше 1,8м. Згідно з санітарними нормами СН 245-
71 оптимальна температура в приміщенні повинна бути в межах
18-22ºС. В даному прикладі приймаємо довжину всього
приміщення а = 72м, ширину b = 24м, висоту h = 4м, в т. ч.,
174
приміщення обкатки ДВЗ має розміри а = 8м, b = 6м, h = 4м.
Оптимальна температура в приміщенні 20ºС, а зовнішня +5ºС.
Для розрахунку природної вентиляції руху повітря в
приміщенні потрібно спочатку визначити перепад напору Н
Т
,
використавши при цьому формулу (6):
Па74,2)204,1269,1(48,9
Т
Н
Щільність повітря визначалась з формул (7, 8)
3
м/кг204,1
20273
353
п
3
м/кг269,1
5273
353
З
Звідси, швидкість повітря за формулою (9) буде складати:
с/м07,1
204,1
74,2
5,042,1V
Сумарна площа витяжних каналів, або отворів буде складати:
2
м3,2
07,13600
2,8736
S
Якщо прийняти площу одного витяжного каналу, або отвору f
= 0,3м
2
, то загальна їх кількість буде складати
7,7
3,0
3,2
n
шт.
Оскільки, для підсилення витяжки забрудненого повітря з
приміщення його краще обладнати дефлектором, то потрібно
розрахувати діаметр його патрубка. Спочатку розрахуємо,
скільки повітря буде проходити через один дефлектор:
год./м0,1092
8
2,8736
3
W
Звідси:
м6,0
07,1
0,1092
0188,0Д
Розрахунок механічної (штучної) вентиляції
Для цього, спочатку потрібно вималювати схему
вентиляційної мережі з поворотами, переходами,
розгалуженнями, розбивши її на окремі ділянки з підбором
розмірів (діаметрів) повітропроводів (рис. 3.5).
Витяжка забрудненого повітря вентилятором розраховується
за формулою:
год./м4,174722,87362
3
1
W
175
4
VI
3
5
V
IV
2
І
III
II
6
I
Рис. 3.5. Схема вентиляційної перехідної мережі:
I, II, III, IV, V, VI — ділянки мережі (довжина труб: l
I
= 6м, l
II
= 2м, l
III
= 3,6м,
l
IV
= 30м, l
V
= 2м, l
VI
= 2,5м; діаметр металевих труб: d
I II, III
= 150мм, d
|V – V|
=
100мм; згони 1 і 2 під кутом 90º, 3 і 4 – вихідні жалюзі); 1, 2, 3, 4 – згони
повітропроводів; 5 – перехід; 6 – вентилятор.
Втрати повітря в повітроводах залежать від довжини,
діаметру, кількості зворотів та розгалужень повітроводів
швидкості руху повітря і т. п. Враховуючи дані табл. 3.9 і рис. 3.5
та використавши формули (18, 19) обчислимо втрати напору.
по лінії повітроводів; внаслідок тертя повітря об стінку труби:
Дільниця І. Довжина металевих труб l = 6м, діаметр d =
150 мм, швидкість руху повітря V
CP
– 12м/с, щільність повітря =
1,27кг/м
3
при t = 20ºС.
Па2,73
0152
14427,1602,0
ДI
Н
Дільниця ІІ. Умови ті ж, але довжина труб 2м:
Па9,37
15,02
14427,1202,0
ДII
Н
Дільниця ІІІ. Довжина металевих труб l = 3,6м, діаметр d =
150мм, швидкість руху повітря V
CP
— 4 м/с, щільність повітря =
1,27кг/м
3
при t = 20ºС.
Па9,4
15,02
1627,16,302,0
ДIII
Н
Дільниця ІV. Довжина металевих труб l = 30м, діаметр d =
100мм, швидкість руху повітря V
CP
— 4м/с, щільність повітря =
1,27кг/м
3
при t = 20ºС.
Па6,81
10,02
1627,13002,0
ДIV
Н
Дільниці V і VІ. Умови ті ж, але довжина труб l = 7,5м,
діаметр яких d = 100мм.
176
2,15
10,02
1627,15,702,0
/VДV
H
Па
Місцеві втрати напору на згонах та жалюзі.
Згін 1 і 2. Металеві труби з’єднуються під кутом = 90º, при
цьому, = 1,1, середня швидкість повітря V
CP
= 12м/с, щільність
повітря = 1,27кг/м
3
при температурі t = 20ºС.
Па8,16227,1121,15,0
2:1М
Н
Згін 3 і 4. Умови ті ж самі, але на шляху руху повітря з
швидкістю v = 4м/с, вмонтовані жалюзі, при цьому, коефіцієнт
втрат тиску = 3.
Па2,15227,1435,0
4:3М
Н
Таким чином, загальні втрати напору по всій лінії
повітропроводів складають:
Па8,244328,212
МДЗ
ННН
Одержана величина втрат напору по всій лінії якраз і
дорівнює тому напору, який повинен створити вентилятор, тобто:
Па8,244
ВЗД
ННН
Використавши номограму для вибору відцентрових
вентиляторів (додаток 1), вибираємо вентилятор N = 5, коефіцієнт
корисної дії
В
= 0,55 та безрозмірну величину (число) А = 2500,
звідки визначаємо кількість обертів електродвигуна для
вентилятора:
об/хв.416
6
2500
N
A
n
B
Маючи всі необхідні величини, використавши формулу (21),
визначимо потужність електродвигуна:
кВт27,2
95,055,0106,3
174728,244
6
ДВ
Р
Механічна вентиляція буде ефективною, якщо над двигунами
установлено 2 витяжних зонди розміром (1,3 × 1) м.
Для природної вентиляції розрахуємо її продуктивність,
використавши формулу (14):
360007,13,22,8736
. Таким чином,
похибка тотожності не перебільшує 1,4%, що практично
відповідає санітарно-технічним вимогам до вентиляції. В
розрахунках ця величина не повинна перевищувати 10%.
Варіанти задач для самостійного їх розв’язування з
студентами наведені в додатку 2.
Контрольні питання
1. Як визначити кількість шкідливих речовин, які виділяються в
приміщенні у вигляді парів, газів та пилу?
2. Як визначається щільність повітря, від чого вона залежить?
3. Як визначити масу водяних парів?
4. Що таке відносна, максимальна та абсолютна вологість
повітря?
177
5. Як визначається надлишкове тепло в приміщенні?
6. Як визначити сумарну площу витяжних каналів, або отворів?
7. Конструктивні особливості природної та механічної
вентиляції приміщень.
8. В чому полягає методика розрахунку природної та
механічної вентиляції?
178
Додаток 1
Номограми для вибору відцентрових вентиляторів серії Ц
4-70
180
Додаток 2
Варіанти задач по визначенню обміну повітря у виробничих приміщеннях та вибору системи
вентиляції
а)приміщення обкатки ДВЗ
№ варіанта
Тип двигуна
Кількість двигунів, n
Час випробування, t
(год.)
Об’ємна частина
шкідливих речовин
(СО) у відпрацьованих
газах, q
0
(%)
Робочий об’єм
циліндрів, V(л)
Температур
а повітря
Розміри
приміщення, м
Ділянки повітропроводів, м
в приміщенні, t
П
зовнішня,
t
З
довжина
ширина
висота
загальна
довжина, м
Діаметр металевих труб на дільницях, м
І
ІІ
ІІІ
ІV
V
V І
VІІ
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Карб.
Диз.
2
3
2
2
2
2
3
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
3
2
2
3
2
3
2,5
2,0
2,5
2
2
2
2
3
3,1
3,2
3
3
3
3
3,5
0,05
0,06
0,07
0,06
0,06
0,07
0,06
5,65
4,6
4,5
6,0
6,5
5,5
3,2
2,8
10,5
8,6
8,0
7,5
7
6,5
9,2
20
19
20
20
20
19
20
20
20
21
20
21
20
20
20
-5
+4
+10
0
+2
+1
+18
+15
-2
+10
+6
+12
+8
+14
-2
10
10
10
12
12
12
10
10
10
12
10
10
10
12
12
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
4
4
4
4,5
4
4
4
4
4
4
4,5
4
4
4
4
35
30
30
40
35
30
30
30
30
40
30
40
30
40
30
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,4
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,2
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,4
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,2
0,3
0,3
0,3
0,3
0,2
0,1
0,2
0,1
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,3
0,3
0,2
0,2
0,1
0,2
0,1
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,3
0,2
0,2
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,2
0,1
0,2
0,2
0,1
0,2
0,2
0,2
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,2
0,1
0,2
0,1
0,1
0,2
0,1
0,2
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,2
0,2
0,1
0,1
0,2
0,1
0,2