ВЕНТИЛЯЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

2.1. Естественная вентиляция

Естественная вентиляция производственных помещений осущест­вляется за счет разности температур в помещении наружного воздуха (тепловой напор) или действия ветра (ветровой напор). Естественная вентиляция может быть организованной и неорганизованной.

При неорганизованной естественной вентиляции воздухообмен осуществляется за счет вытеснения внутрен­него теплового воздуха наружным холодным воздухом через окна, форточки, фрамуги и двери.

Рис. 2.1. Схема естественной вентиляции здания:

a) - при безветрии; б) - при ветре;

1- вытяжные и приточные отверстия; 2 - тепловыделяющий агрегат

Организованная естествен­ная вентиляция, или аэрация, обеспечивает регулируемый воздухооб­мен в заранее рассчитанных объемах и в соответствии с метеорологическими условиями. Бесканальная аэрация осуществляет­ся при помощи проемов в стенах и потолке и рекомендуется в помещениях большого объема со значительными избытками теплоты. Для получения расчетного воздухообмена вентиляционные проемы в стенах, а также в кровле здания (аэрационные фонари) оборудуют фрамугами, которые открываются и закрываются с пола помещения. Манипулируя фрамугами, можно регулировать воздухообмен при из­менении наружной температуры воздуха или скорости ветра (рис. 2.1). Площадь вентиляционных проемов и фонарей рассчитывают в зави­симости от необходимого воздухообмена

В производственных помещениях небольшого объема, а также в помещениях, расположенных в многоэтажных производственных зда­ниях, применяют канальную аэрацию, при которой загрязненный воздух удаляется через вентиляционные каналы в стенах. Для усиления вытяжки на выходе из каналов на крыше здания устанавливают дефлекторы - устройства, создающие тягу при обдувании их ветром. При этом поток ветра, ударяясь, о дефлектор и обтекая его, создает вокруг большей части его периметра разрежение, обеспечивающее подсос воздуха из канала. Наибольшее распространение получили дефлекторы типа ЦАГИ (рис. 2.2), которые представляют собой ци­линдрическую обечайку, укрепленную над вытяжной трубой. Для улучшения подсасывания воздуха давлением ветра труба оканчивается плавным расширением - диффузором. Для предотвращения попада­ния дождя в дефлектор предусмотрен колпак.

 

Рис.2.2. Схема дефлектора типа ЦАГИ: 1- диффузор; 2 - конус; 3 - лапки, удерживающие колпак и обечайку; 4 - обечайка; 5 – колпак.

Расчет дефлектора сводится к определению диаметра его патрубка. Ориентировочно диаметр патрубка d дефлектора типа ЦАГИ можно вычислить по формуле:

, (2.1)

где L - объем вентиляционного воздуха, м³/ч;

V_В - скорость воздуха в патрубке, м/с.

Скорость воздуха (м/с) в патрубке при учете только давления, создаваемого дей­ствием ветра, находят по формуле:

, (2.2)

где - скорость ветра, м/с;

- сум­ма коэффициентов местного сопротивле­ния вытяжного воздуховода при его отсутствии ε = 0, 5 (при входе в патрубок);

l - длина патрубка или вытяжного возду­ховода, м.

С учетом давления, создаваемого ветром, и теплового давления скорость воз­духа в патрубке вычисляют по формуле:

, (2.3)

где р = h_Д ∙ (ρ _н –ρ _в) - тепловое давление Па; здесь h_Д - высота дефлек­тора, м; ρ _н, ρ _в - плотность, соответственно, наружного воздуха и воздуха внутри помещения, кг/м³.

Скорость движения воздуха в патрубке составляет примерно 0, 2...0, 4 скорости ветра, т. е. V_В = (0, 2...0, 4)∙ V_ветр. Если дефлектор уста­новлен без вытяжной трубы непосредственно в перекрытии, то скоро­сть воздуха несколько больше V_В = 0, 5∙ V_ветр.

Аэрация применяется для вентиляции производственных помеще­ний большого объема. Естественный воздухообмен осуществляется через окна и световые фонари с использованием теплового и ветрового напоров (рис. 2.3). Тепловое давление, в результате которого воздух поступает в помещение и выходит из него, образуется за счет разности температур наружного и внутреннего воздуха и peгулируется различной степенью открытия фрамуг и фонарей. Разность этих давлений на одном и том же уровне называется внутренним избыточным давлением p_изб. Оно может быть как положительным, так и отрицательным.

При отрицательном значении р_нз6(превышении наружного давле­ния над внутренним) воздух поступает внутрь помещения, а при положительном значении р_аз6 (превышении внутреннего давления над наружным) воздух выходит из помещения. При р_нз6= 0 движения воздуха через отверстия в наружном ограждении не будет. Нейтральная зона в помещении (где р_нз6 = 0)

Рис. 2.3. Схема аэрации здания

может быть только при действии одних теплоизбытков; при ветре с тепло- избытками она резко смещается вверх и исчезает. Расстояния нейтральной зоны от середины вытяжного и приточного отверстии обратно пропорциональны квадратам площадей отверстий. При F₁ = F₂ , h₁ = h₂=h/2, где F₁, F₂ – площади, соответственно, входных и выпускных отверстий, м²; h₁ и h₂ - высоты располо­жения уровня равных давлений, соответственно, oт входного до выпускного отверстий, м.

Расход воздуха G, который протекает через отверстие, имеющее площадь F, вычисляют по формуле:

, (2.4)

где G - массовый секундный расход воздуха, т/c;

μ - коэффициент расхода, зависящий от условий истечения;

ρ - плотность воздуха в исходном состоянии, кг/м³;

Δ p - разность давлений внутри и снаружи помещения в данном отверстии, Па.

Ориентировочное количестве воздуха, выходящего из помещения через 1 м² площади отверстия, с учетом только теплового давления и при условии равенства площадей отверстий в стенках и фонарях и коэффициенте расхода μ = 0, 6 можно определить но упрощенной формуле:

, (2.5)

где L- количество воздуха, м³/ч;

Н - расстояние между центрами нижних и верхних отверстий, м;

Δ t - разность температур: средней (по высоте) в помещении и наружной, ⁰С.

Аэрация с использованием ветрового давления основана на том, что на наветренных поверхностях здания возникает избыточное дав­ление, а на заветренных сторонах разрежение. Ветровое давление на поверхности ограждения находят по формуле:

, (2.6)

где k_В - аэродинамический коэффициент, показывающий, какая доля динамического давления ветра преобразуется в давление на данном участке ограждения или кровли. Этот коэффициент можно принять в среднем равным для наветренной стороны + 0, 6, а для подветренной - -0, 3.

 

2.2. Искусственная (механическая) вентиляция

Искусственная (механическая) вентиляция устраняет недостатки естественной вентиляции. При механической вентиляции воздухооб­мен осуществляется за счет напора воздуха, создаваемого вентилято­рами (осевыми и центробежными); воздух в зимнее время подогревается, в летнее - охлаждается и кроме того очищается от загрязнений (пыли и вредных паров и газов). Механическая вентиляция бывает приточной, вытяжной, приточно-вытяжной (рис. 2.4), а по месту дейст­вия - общеобменной и местной.

Рис. 2.4.. Схема приточной, вытяжной и приточно-вытяжной механической

вентиляции: а - приточная; 6 - вытяжная; в - приточно-вытяжная; 1 - воздухоприемник для забора чистого воздуха; 2 — воздуховоды; 3 - фильтр для очистки воздуха от пыли; 4 - калориферы; 5 - вентиляторы; 6 - воздухораспределительные устройства (насадки); 7 - вытяжные трубы для выброса ясного воздуха в атмосферу; 8 - устройства для очистки удаляемого воздуха; 9 – воздухозаборные отверстия для удаляемого воздуха; 10 - клапаны для регулирования количества свежего вторичного рециркуляционного и выбрасываемого воздуха; 11 - помещение, обслуживаемое приточно-вытяжной вентиляцией; 12 - воздуховод для системы рециркуляции.

Для определения требуемого воздухообмена необходимо иметь следующие исходные данные: количество вредных выделений (теплоты, влаги, газов и паров) за 1 ч, предельно допустимое количество (ПДК) вредных веществ в 1 м³ воздуха, подаваемого в помещение.

Для помещений с выделением вредных веществ искомый воздухообмен L, м³/ч, определяется из условия баланса поступающих в него вредных веществ и разбавления их до допустимых концентраций.

Условия баланса выражаются формулой:

, (2.7)

где G - скорость выделения вредного вещества из технологической установки, мг/ч;

G_пр - скорость поступления вредных веществ с при­током воздуха в рабочую зону, мг/ч;

G_уд - скорость удаления разбав­ленных до допустимых концентраций вредных веществ из рабочей зоны, мг/ч.

Заменив в выражении G_при G_улна произведение L_пр ∙ q _пр и L _уд ∙ q _уд, ,

где q _пр и q _уд - соответственно концентрации (мг/м³) вредных веществ в приточном и удаленном воздухе, а L_пр и L _уд объем приточного и удаляемого воздуха в м³ за 1 час, получим

G+L _пр ∙ q _пр = L _уд ∙ q _уд (2.8)

Для поддержания нормального давления в рабочей зоне должно выполняться равенство L_пр = L_уд = L, тогда

L = G/q _уд - q_пр. (2.9)

Необходимый воздухообмен, исходя из содержания в воздухе во­дяных паров, определяют по формуле:

L _п =G_п /((d_уд -d_пр)∙ ρ ), (2.10)

где L _п - количество удаляемого или приточного воздуха в помещении, м³/ч;

G_п - масса водяного пара, выделяющегося в помещении, г/ч;

d_уд — влагосодержание удаляемого воздуха, г/кг, сухого воздуха;

d_пр - влагосодержание приточного воздуха, г/кг, сухого воздуха;

ρ - плотность приточного воздуха кг/м³ .

Влагосодержание d (г/кг) воздуха, т.е. отношение массы водяного пара, содержащегося во влажном воздухе, к единице массы сухого воздуха определяют по формуле:

,

где G_п, G_в - соответственно массы (г) водяного пара и сухого воздуха.

Необходимо иметь в виду, что значения d_уди d_пр принимаются по таблицам физической характеристики воздуха в зависимости от значе­ния нормируемой относительной влажности вытяжного воздуха.

Для определения объема вентиляционного воздуха по избыточному теплу необходимо знать количество теплоты, поступающего в помещение от различных источников (приход теплоты), Q_np, и количество теплоты, расходуемого на возмещение потерь через ограждения здания и другие цели. Q_расх, разность Q_np - Q_расх = Q_изб и выражает количество теплоты, которое идет на нагревание воздуха в помещении и которое должно учитываться при расчете воздухообмена.

Воздухообмен, необходимый для удаления избыточного тепла, вычисляют по формуле:

, (2.11)

где Q_изб - избыточное количество тепла, Дж/с,

t_уд - температура уда­ляемого воздуха, ° К;

t_пр - температура приточного воздуха, ° К;

С - удельная теплоемкость воздуха. Дж/(кг ∙ К);

ρ - плотность воздуха при 293 К, кг/м³.

Местная вентиляция

Местная вентиляция бывает вытяжная и приточная. Вытяжную вентиляцию устраивают, когда загрязнения можно улавливать непос­редственно у мест их возникновения. Для этого применяют вытяжные шкафы, зонты, завесы, бортовые отсосы у ванн, кожухи, отсосы у станков и т.д. К приточной вентиляции относятся воздушные души, завесы, оазисы.

Вытяжные шкафы работают сестественной или механи­ческой вытяжкой. Для удаления из шкафа избытков тепла или вредных примесей естественным путем необходимо наличие подъемной силы, которая возникает, когда температура воздуха в шкафу превышает температуру воздуха в помещении. Удаляемый воздух должен иметь достаточный запас энергии для преодоления аэродинамического со­противления на пути от входа в шкаф до места выброса в атмосферу.

Объемный расход воздуха, удаляемого из вытяжного шкафа при естественной вытяжке (рис. 2.5), (м³/ч) равен:

, (2.12)

где h - высота открытого проема шкафа, м;

Q - количество тепла, выделяемого в шкафу, ккал/ч;

F - площадь открытого (рабочего) проема шкафа, м^г.

Рис. 2.5. Схема вытяжного шкафа с естественной вытяжкой: 1- уровень нулевых давлений; 2 – эпюра распределения давлений в рабочем отверстии; T1 -температура воздуха в помещении; T2 - температура газов внутри шкафа.

Необходимая высота вытяжной трубы (м), определяется по формуле:

, (2.13)

где - сумма всех сопротивле­ний прямой трубы на пути движения воздуха;

d - диаметр прямой трубы, м (предварительно задается).

При механической вытяжке L = 3600 v∙ F, где ν - средняя скорость всасывания в сечениях открытого проема, м/с.

Бортовые отсосы устраивают у производственных ванн для удаления вредных паров и газов, которые выделяются из растворов ванн. При ширине ванны до 0, 7 м устанавливают однобортовые отсосы с одной из продольных ее сторон. При ширине ванны более 0, 7 м (до 1 м) применяют двухбортовые отсосы (рис. 2.6),

Объемный расход воздуха, отсасываемого от горячих ванн одно- и двухбортовыми отсосами, находят по формуле:

, (2.14)

где L -объемный расход воздуха, м³/ч,

Рис. 2.6. Двухбортовой отсос от ванны

k₃ - коэффициент запаса, равный 1, 5-1, 75, для ванн с особо вредными растворами 1, 75-2;

k_T - коэффициент для учета подсоса воздуха с торцов ванны, зависящий от отношения ширины ванны В кее длине l; для однобортового простого отсоса k_T = (1 + (B/4)∙ l)²; для двухбортового k_T = (1 + (B/8)∙ l)²;

С - безразмерная характеристика, равная для однобортового отсоса 0, 35, для двухбортового - 0, 5;

φ - угол между границами всасываю­щего факела (рис. 2.7) (в расчетах имеет значение 3, 14);

Т_B и Т_П - абсолютные температуры, соответственно, в ванне и воздуха в помещении, °K;

g = 9, 81 м/с².

Рис. 2.7 . Угол между границами всасывающего факела при различном расположении ванны: а) – у стены (φ =π /2); б) – рядом с ванной без отсоса (φ =π ); в) – отдельно (φ =3π /2); 1-ванна с отсосом; 2- ванна без отсоса. В расчетах принимают π =3, 14.

Вытяжные зонты применяют, когда выделяющиеся вред­ные пары и газы легче окружающего воздуха при незначительной его подвижности в помещении. Зонты могут быть как с естественной, так и с механической вытяжкой.

При естественной вытяжке начальный объемный расход воздуха в тепловой струе, поднимаю­щейся над источником; опре­деляют по формуле:

, (2.15)

где Q - количество конвек­тивного тепла, Вт;

F - пло­щадь горизонтальной проек­ции поверхности источника тепловыделений, м²;

Н - рас­стояние от источника тепловы­делений до кромки зонта, м.

При механической вытяжке аэродинамическая характеристика зонта включает скорость по оси зонта, которая зависит от угла его раскрытия и средней скорости. С увеличением угла раскрытия увеличивается осевая скорость по сравнению со средней. При угле раскрытия 90⁰ скорость по оси составляет 1, 65∙ ν (ν - средняя скорость, м/с), при угле раскрытия 60⁰ скорость по оси и по всему сечению равна ν .

В общем случае расход воздуха, удаляемого зонтом,

, (2.16)

гдe ν - средняя скорость движения воздуха в приемном отверстии зонта, м/с; при удалении тепла и влаги скорость может быть принята 0, 15-0, 25 м/с;

F - пло­щадь расчетного сечения зонта, м².

Приемное отверстие зонта располагают над тепловым источником; оно должно соответствовать конфигурации зонта, а размеры принима­ют несколько большими, чем размеры теплового источника в плане. Зонты устанавливают на высоте 1, 7...1, 9 м над полом.

Для удаления пыли от различных станков применяют пылеприемные устройства в виде защитно-обеспыливающих кожухов, воронок и т.д.

Объемный расход воздуха L (м³/ч), удаляемого от заточных, шли­фовальных и обдирочных станков, рассчитывают к зависимости от.диаметра круга d_кр (мм), а именно:

при d_кр < 250 мм L = 2 d_кр,

при d_кр = 250-600 мм L= 1, 8 d_кр;

при d_кр > 600 мм L= 1, 6 d_кр.

Расход воздух (м³/ч), удаляемого воронкой, определяют по формуле:

, (2.17)

где V_н - начальная скорость вытяжного факела (м/с), равная скорости транспортирования пыли в воздуховоде, принимается для тяжелой наждачной пыли 14-16 м/с и для легкой минеральной 10-12 м/с;

l - рабочая длина вытяжного факела, м;

k - коэффициент, зависящий от формы и соотношения сторон воронки: для круглого отверстия k = 7, 7 для прямоугольного с соотношением сторон от 1: 1 до 1: 3 k = 9, 1;

V_k - необходимая конечная скорость вытяжного факела у круга, принима­емая равной 2 м/с.

 

Примеры расчетов производственной вентиляции

12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. А. Построение кривой производственных возможностей
2. Б. Сдвиги кривой производственных возможностей
3. В отдельных отраслях статьи общепроизводственных и общехозяйственных расходов разукрупняют.
4. Вентиляция выемочного участка
5. Виды жилых помещений специализированного жилищного фонда и их предоставление
6. ВОПРОС 29. Виды производственных мощностей. Баланс загрузки оборудования. Методика расчета
7. Какой воздухообмен должна обеспечивать вентиляция для помещений котельных, в которых установлено газоиспользующее оборудование, с постоянным присутствием обслуживающего персонала?
8. Каркасы производственных зданий
9. Классификация зданий, помещений и наружных установок по категориям взрывопожарной и пожарной опасности.
10. Коэффициенты теплопередачи внутренних ограждающих конструкций, отделяющих холодильные камеры от неохлаждаемых тамбуров, вестибюлей, коридоров и других помещений
11. Методы расчета критериев взрывопожарной опасности помещений