Расчет количества воздуха, необходимого для подачи

Общеобменной вентиляцией с целью обеспечения оптимальных значений параметров микроклимата

 

Для освоения методики расчета количества воздуха, необходимого для подачиобщеобменной вентиляцией, каждый студент выполняет индивидуальное задание.

Задача. Определить количество воздуха, необходимого для подачиобщеобменной вентиляцией в теплый период времени года с целью обеспечения оптимальных параметров микроклимата. Исходные данные представлены в табл. 6.

Таблица 6 – Исходные данные для индивидуального задания

 

Предпоследняя цифра варианта	Категория работ по тяжести	Средняя температура окружающего воздуха, оС	Высота до вентиляционных проемов, м	Последняя цифра варианта	Количество избыточного тепла, кДж/с	Количество избыточной влаги, кг/ч
	Iб
	Iа
	IIб
	III
	Iа
	Iб
	IIа
	IIа
	III
	IIа

 

Порядок выполнения индивидуального задания

1 Рассчитать температуру уходящего воздуха по формуле (6) и количество воздуха, необходимое для аккумуляции избыточного тепла, по формуле (5), при этом температуру рабочей зоны выбрать по табл. 3 для теплого периода года в зависимости от категории тяжести работ.

2 Определить давление водяных паров насыщенного воздуха при температуре уходящего воздуха (см. табл. 5) и рассчитать влагосодержание воздуха по формуле (8).

3 Определить давление водяных паров насыщенного воздуха при температуре окружающего воздуха (см. табл. 5) и рассчитать влагосодержание воздуха по формуле (8).

4 Рассчитать количество воздуха, необходимое для аккумуляции избыточной влаги, по формуле (7).

5 Сделать вывод о требуемом количестве воздуха, необходимого для подачиобщеобменной вентиляцией с целью обеспечения оптимальных параметров микроклимата.

Данные расчеты можно осуществить с помощью ПЭВМ. С этой целью разработана программа «Микроклимат», позволяющая определить количество воздуха, необходимого для подачиобщеобменной вентиляцией с целью обеспечения оптимальных параметров микроклимата.

Указания по пользованию программой

1 Выбрать принцип расчета воздуха:

- по разбавлению вредных веществ до предельно допустимой концентрации;

- по выделению в помещении избыточного тепла;

- по выделению в помещении избытка влаги;

- по количеству работающих людей;

- - по кратности воздухообмена.

2 Ввести исходные данные: по выделению избыточного тепла – количество избыточного тепла Q, высоту до вентиляционных проемов H, среднюю температуру окружающего воздуха, категорию работ по тяжести; по выделению избытка влаги – количество избыточной влаги G, и t _ух , рассчитанную по формуле (6).

3 Результаты расчета - количество воздуха L - получить нажатием клавиши «Расчет» в нижней части интерфейса программы.

4 Выбор необходимого количества воздуха осуществляется автоматически при расчете вентиляции по разным принципам (верхняя часть интерфейса программы).

 

Вопросы

1 Охарактеризовать основные параметры микроклимата.

2 Какое влияние оказывают параметры микроклимата на работоспособность человека?

3 Каким образом осуществляют нормирование параметров микроклимата? Какие факторы при этом учитываются?

4 Чем отличаются оптимальные и допустимые параметры микроклимата? С какой целью их ввели?

5 Охарактеризовать основные средства нормализации параметров микроклимата.

6 Перечислить основные направления оздоровления воздушной среды.

7 Охарактеризовать основные приборы для измерения параметров микроклимата.

8 Дать определение абсолютной и относительной влажности воздуха. Что такое влагосодержание воздуха?

9 Охарактеризовать основные меры защиты работающих от тепловых излучений.

10 Как определить количество воздуха, необходимое для разбавления вредных веществ до предельно допустимой концентрации?

11 Охарактеризовать принцип расчета количества воздуха, необходимого для подачиобщеобменной вентиляцией, по количеству работающих людей.

 

 

Лабораторная работа № 4

Испытание и оценка вентиляционной установки

Цель работы

1 Получить навыки работы с приборами по замеру параметров вентиляционной сети.

2 Освоить методику испытания и оценки вентиляционной установки.

 

Общие сведения

 

Производственная вентиляция предназначена для обеспечения в рабочих помещениях комфортных метеорологических условий и надлежащей чистоты воздуха в целях поддержания нормального физиологического состояния и высокой производительности труда работающих. Непосредственным назначением производственной вентиляции является устранение избытков тепла и влаги, а также вредных газов, паров и пыли, поступающих в воздух рабочих помещений.

Классификация вентиляции:

1) по способу перемещения воздуха – естественная (аэрация) и искусственная (механическая);

2) по характеру (месту) действия - общеобменная и местная;

3) по назначению – приточная, вытяжная и приточно-вытяжная.

Общеобменная вентиляция предназначена для обмена воздуха во всем помещении. В цехах со значительными пылевыделениями или с выделениями вредных газов и паров вентиляция должна обеспечивать смену воздуха так, чтобы в течение всего времени количество производственных вредностей, находящихся в воздухе, не превышало допустимых норм. Количество воздуха, которое при этом необходимо подавать в цех для поддержания нормальных условий, определяется расчетом.

Механическая вентиляция обеспечивает поддержание постоянного воздухообмена, независимо от внешних метеоусловий, за счет комплекса систем воздуховодов и механических вентиляторов (центробежных или осевых). Воздух, поступающий в помещение, при необходимости подогревается или охлаждается, увлажняется или осушается. Обеспечивается также очистка воздуха, выбрасываемого наружу. Достоинством является возможность подачи воздуха или его удаления из заданной точки помещения. Недостатками являются высокая стоимость оборудования и эксплуатации, шум, незначительность объемов вентилируемого воздуха.

Для экономии тепла, расходуемого на нагрев воздуха, в помещениях, не содержащих вредных веществ, возможно применение рециркуляции воздуха, при которой часть теплого воздуха из помещения после очистки снова возвращается в помещение.

В аэрации или естественной вентиляции необходимый воздухообмен создается за счет разности плотности теплого воздуха, находящегося внутри помещения, и более холодного наружного, а также в результате наличия ветра. Она может быть неорганизованной (поступление и удаление воздуха происходит через неплотности наружных ограждений, окна, форточки) и организованной. Естественная вентиляция экономична и проста в эксплуатации. Основные недостатки - невозможность предварительной обработки воздуха, отсутствие очистки удаляемого воздуха, наличие сквозняков, ухудшение работы аэрации при наличии ветра, сложность управления. Она применяется в цехах, требующих больших объемов воздуха, с постоянным перепадом температур внутри и вне здания (сталелитейные, прокатные и др.).

Местная вытяжная вентиляция является наиболее эффективной при локализованном выделении вредных веществ. Улавливание их у места выделения при помощи местных отсосов предупреждает их распространение по помещению, не допускает перемещения с большим объемом воздуха, благодаря чему эффект действия вентиляции достигается при минимальном общем воздухообмене.

В зависимости от назначения и конструкции местные отсосы носят названия вытяжных шкафов, камер, зонтов, боковых, бортовых, кольцевых, щелевых отсосов, укрытий, кожухов, воронок и т.п. При выборе конструкции местных отсосов необходимо учитывать следующие требования:

- отсосы должны максимально улавливать вредности, выделяемые источником;

- расположение и форма отсоса должны соответствовать характеру (направлению, структуре и пр.) струй, которые создает источник вредных выбросов;

- отсосы не должны мешать работе или затруднять ее.

Основными параметрами вентиляционной сети являются объем проходящего по ней воздуха и потери давления (напора) в ней.

При перемещении воздуха по вентиляционной системе вентилятор затрачивает энергию на преодоление линейных и местных сопротивлений, что и приводит к потерям давления, которые определяются расчетом при проектировании вентиляционной сети или экспериментально для действующей вентиляционной установки.

Потери на линейные сопротивления (на трение воздушного потока о стенки воздуховода) Н _л, Па, зависят от материала воздуховода, его формы, размеров, скорости движения воздуха и определяются по формуле

, (9)

где l - длина воздуховода, м;

R- потери давления на одном погонном метре воздуховода, Па/м.

Величину R можно определять по номограммам [2], а также экспериментально, измерив разность полного давления на равномерном участке воздуховода, не имеющем местных сопротивлений, (например, между сечениями I и II в настоящей лабораторной работе).

К потерям на местные сопротивления относятся потери удельной энергии потока, обусловленные изменениями его скорости, направления или расхода (повороты, сужения, расширения, отводы, тройники, диафрагмы, пылеулавливающие аппараты и т.п.). Величину потерь давления на преодоление этих сопротивлений Н_м определяют по уравнению

, (10)

где - безразмерный коэффициент местного сопротивления;

V - скорость движения воздуха, м/с;

- плотность воздуха, кг/м³.

Величину Н_м можно рассчитать, найдя значение по справочным данным (табл. 7); в действующей установке ее можно замерить экспериментально, измерив разность полных давлений в сечениях непосредственно перед местным сопротивлением и за ним.

 

Таблица 7 – Значение коэффициента местного сопротивления [2]

Вид местного сопротивления, его характеристика	Значение коэффициента местного сопротивления
Вход в панель	0, 7
Поворот (90о)	0, 35
Поворот (45о)	0, 23
Циклон	5, 0

В процессе эксплуатации вентиляционной установки необходимо проводить проверку эффективности ее работы. Проверка производится: в порядке планового обследования санитарных условий труда; в целях оценки вновь сдаваемых в эксплуатацию вентиляционных устройств; при расследовании случаев профессиональных отравлений; при наличии нарушений в нормальной работе вентиляционной установки.

Задачей обследования является определение количества воздуха, подаваемого или удаляемого данной системой, а также скорости движения при выходе из приточного отверстия, во всасывающих отверстиях укрытий вытяжной вентиляции и др. В некоторых случаях возникает необходимость определения потерь давления на отдельных участках вентиляционной сети.

Объем поступающего (удаляемого) вентиляционного воздуха Z, м³/ч, определяется по формуле

, (11)

где F - площадь сечения отверстий или воздуховода, через который проходит воздух, м²;

v – средняя скорость движения воздуха, м/с.

Непосредственное измерение скорости движения воздуха возможно при проходе его через одиночное отверстие (окно, фрамугу или выходное отверстие воздуховода механической вентиляции). В этих случаях его производят с помощью анемометра, например чашечного типа МО-13 или крыльчатого АСО-3. Анемометр состоит из крыльчатки и счетного механизма. Движение крыльчатки, вращающейся под действием воздуха, передается через счетный механизм на стрелки прибора. Включение и выключение счетного механизма осуществляется ориентиром, расположенным на корпусе анемометра. Перед замером записывают начальный отсчет шкалы анемометра, затем, не включая счетного механизма, помещают его в поток воздуха и выдерживают 20-30 с, после чего включают счетный механизм и секундомер. Замер проводится в течение 30-60 с. После окончания замера счетный механизм и секундомеры одновременно выключают и записывают конечный отсчет на шкале прибора. Разность конечного и начального отсчетов, деленная на время замера в секунду, дает число делений n в одну секунду, которое пропорционально скорости движения воздуха. Последняя определяется по найденному числу делений n с помощью специального графика (см. лабораторный стенд).

В производственных условиях измерение скорости анемометром технически весьма затруднительно, а во многих случаях невозможно (малое сечение отверстий воздуховода, изменение скоростей движения воздуха при установке анемометра и т.п.). В этих случаях для оценки производительности механической вентиляции необходимы методы определения скоростей движения воздуха в закрытом воздуховоде.

Воздух движется по воздуховодам и преодолевает сопротивления этому движению вследствие давления, развиваемого вентилятором. Полное давление в воздуховоде складывается из динамического (скоростного), расходуемого на создание необходимой скорости движения воздуха, и статического давления, расходуемого на преодоление имеющихся сопротивлений движению линейных и различных местных сопротивлений. Зная величину динамического (скоростного) давления, можно определить скорость движения воздуха v, м/с:

, (12)

где Н_ск – динамическое давление, мм вод. ст.;

g – ускорение свободного падения, равное 9, 81 м/с²;

- плотность воздуха, зависящая от температуры в помещении (табл. 8), кг/м³.

 

Таблица 8 - Плотность воздуха при различных температурах

Температура воздуха, оС	Плотность воздуха, кг/м3
	1, 226
	1, 205
	1, 185
	1, 165

 

Замер давлений в воздуховоде осуществляется микроманометром.

Микроманометр ММН-240, используемый в лабораторной работе, предназначен для измерения перепадов давления в пределах от 0 до 240 мм вод. ст. Он состоит из резервуара, измерительной трубки с миллиметровой шкалой, соединительного шланга, установочных винтов и стойки, на которой под разными углами наклона можно фиксировать измерительную трубку.

Прибор заполняется подкрашенным спиртом или другой рабочей жидкостью с той же плотностью так, чтобы уровень жидкости фиксировался в измерительной трубке. Микроманометр воспринимает изменение давления как через резервуар со спиртом - патрубок микроманометра (+), так и через измерительную трубку - патрубок микроманометра (-).

Датчиком, воспринимающим давление вентиляционной сети, является пневмометрическая трубка, которая выполнена в виде двух спаянных трубок. Открытый конец одной трубки загнут под углом 90 градусов, конец второй трубки запаян и сообщается с воздушным потоком посредством боковых отверстий, просверленных на некотором расстоянии от конца. Для соединения пневмометрической трубки с микроманометром используются резиновые шланги.

При замерах микроманометр располагается горизонтально, что контролируется по уровням; регулировка осуществляется с помощью установочных винтов. Начальный отсчет показаний микроманометра считывается по положению нижней части мениска жидкости в измерительной трубке при выключенных вентиляторе либо микроманометре. Для замера скоростного давления резиновые шланги подсоединяют следующим образом: от загнутой трубки - к патрубку микроманометра (+), а от запаянной трубки - к патрубку (-).

При положении штырька переключателя микроманометра (+) вводят пневмометрическую трубку в воздуховод (загнутый конец навстречу потоку воздуха) и снимают отсчет по измерительной трубке. Скоростной напор при этом, мм вод. ст., определяют по формуле

, (13)

где К - постоянная прибора, определяемая углом наклона измерительной трубки. Значения К (0, 2; 0, 3; 0, 4; 0, 6) указываются на cтойке прибора у соответствующих отверстий, с помощью которых фиксируется угол наклона измерительной трубки.

Скорость движения воздушного потока в разных точках сечения неодинакова, поэтому вычисляют ее среднее значение для сечения, сделав несколько замеров в разных его точках (у стенки воздуховода, на некотором удалении от нее, по центру воздуховода и т.д.) - в лабораторной работе рекомендуется сделать 5 замеров скоростного давления в замерном сечении. При больших количествах замеров среднее значение скорости необходимо находить по методу квадратов, при 3...5 замерах и малом разбросе показаний можно найти среднее арифметическое значение скорости.

Замер потерь полного давления между двумя сечениями осуществляется двумя пневмометрическими трубками, загнутые концы которых подсоединяются к микроманометру. Рекомендуемое количество замеров в одном сечении - 3 (в нижней, средней и верхней частях воздуховода).

Принцип расчета местной вентиляции заключается в определении количества удаляемого воздуха необходимого давления.

Порядок расчета следующий:

1 Выбор конструкции местных отсосов с учетом вышеперечисленных требований.

2 Определение количества воздуха, которое необходимо удалить от каждого местного отсоса.

3 Определение структуры вентиляционной сети: определение вида (вертикальный или горизонтальный) и длины каждого участка.

4 Назначение скорости движения воздуха на участках вентиляционной сети, начиная с наиболее удаленного от вентилятора. Исходя из известных скоростей и расходов воздуха, проходящего по участку, определяют диаметр воздуховода на каждом участке.

5 Определение потерь давления вентиляционной сети:

, (14)

где - линейные потери давления, Па, определяют по формуле (9);

- потери давления на местные сопротивления, Па, определяют по формуле (10).

При определении потерь давления вентиляционной сети для выбора вентилятора потери давления в параллельных ветвях не учитываются. Потери давления суммируются для последовательно соединенных участков, начиная от наиболее удаленного от вентилятора.

6 Подбор вентилятора осуществляют с помощью номограмм [3] по величинам требуемой производительности и суммарных потерь давления вентиляционной сети.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: