Практическое занятие 1 Расчет вентиляционных систем производственных помещений

Цель занятия: Освоить инженерные методы расчеты вентиляционных систем производственных помещений и приобретение навыков работы с нормативными документами.

Задание: Определить количество воздуха, которое следует подавать с помощью местной и общеобменной вентиляции для удаления вредных паров и газов, а также избыточных тепловыделений из воздуха производственных помещений.

1. Содержание занятия

1 Расчет воздухообмена с помощью местной и общеобменной вентиляции.

2 Расчет количества воздуха, необходимого для удаления избыточных тепловыделений.

3 Расчет количества воздуха, необходимого для снижения концентрации вредного вещества в помещении до предельно допустимой.

2. Самостоятельная подготовка к занятию

1 Изучить лекционный материал темы "Вентиляция и кондиционирование воздуха", а также литературу [1, с. 90-94]; [2, с. 28-38]; [3, с. 40-44].

2 Ознакомиться с предельно допустимыми концентрациями вредных веществ [6], применяемых в гражданской авиации.

3 Ответить на контрольные вопросы

3. Контрольные вопросы

1 Назовите виды и системы промышленной вентиляции.

2 Дайте характеристику и назовите виды естественной вентиляции (область ее применения, преимущества и недостатки).

3 Каково назначение и устройство механической приточной, вытяжной и приточно-вытяжной вентиляции?

4 Что такое кондиционирование воздуха? Область его применения и отличительные особенности.

5 Дайте определение понятия "кратность воздухообмена". От чего зависит величина кратности воздухообмена?

6 Дайте определение понятия "предельно допустимая концентрация вредных веществ" (токсичных газов, паров и различных пылей) в воздухе рабочей зоны.

7 Перечислите характерные профзаболевания и травмы от действия вредных веществ, применяемых в гражданской авиации.

8 Изложите требования безопасности к устройству аварийной вентиляции.

9 Назовите методы определения предельно допустимой концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны производственных помещений.

10 Дайте определение понятия "рабочая зона".

4. Решение типовых задач

Задача 1. В производственном помещении происходит выделение паров различных вредных жидкостей. Операции технологического процесса выполняются как внутри вытяжных шкафов, так и вне них. При этом ежечасно в воздух помещения поступают G кг паров различных смывок, растворителей и раздражающих веществ.

Суммарная площадь входных отверстий вытяжных шкафов F м² и скорость движения воздуха в этих отверстиях V м/с.

Требуется рассчитать объем воздуха, необходимый для создания безвредных условий в помещении.

Исходные данные, необходимые для решения десяти вариантов задачи 1, приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1.

Исходные данные

Исходные данные	Варианты
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
F, м2	6,37	-	-	8,0	-	-	4,0	-	-	8,0
V, м/с	0,4	-	-	0,7	-	-	0,1	-	-	0,6
Бензин GБ, кг/ч	5,14	-	-	6,0	-	-	1,5	-	-	8,0
Керосин GК, кг/ч	3,0	-	-	4,0	-	-	2,0	-	-	5,0
Ацетон GА, кг/ч	-	1,23	2,0	-	4,0	-	-	7,0	-	-
Дихлорэтан GД, кг/ч	-	0,4	-	-	1,0	1,5	-	-	4,0	-
Серный ангидрид GС, кг/ч	-	-	1,0	-	0,5	-	-	2,0	2,5	-

Исходные данные	Варианты
	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
F, м2	6,0	-	-	9,4	-	-	4,5	-	-	8,6
V, м/с	0,45	-	-	0,75	-	-	0,25	-	-	0,65
Бензин GБ, кг/ч	7,3	-	-	8,0	-	-	1,5	-	-	8,3
Керосин GК, кг/ч	3,8	-	-	2,0	-	-	2,6	-	-	7,5
Ацетон GА, кг/ч	-	2,0	2,1	-	2,0	-	-	7,3	-	-
Дихлорэтан GД, кг/ч	-	0,54	-	-	3,0	1,5	-	-	5,0	-
Серный ангидрид GС, кг/ч	-	-	1,55	-	6,5	-	-	1,5	3,5	-

Исходные данные	Варианты
	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
F, м2	7,0	-	-	6,4	-	-	1,5	-	-	2,6
V, м/с	0,25	-	-	0,95	-	-	0,15	-	-	0,55
Бензин GБ, кг/ч	7,0	-	-	8,0	-	-	1,5	-	-	8,0
Керосин GК, кг/ч	3,3	-	-	2,3	-	-	2,9	-	-	7,2
Ацетон GА, кг/ч	-	2,4	1,1	-	2,1	-	-	7,4	-	-
Дихлорэтан GД, кг/ч	-	0,4	-	-	2,5	1,5	-	-	5,6	-
Серный ангидрид GС, кг/ч	-	-	2,55	-	6,3	-	-	3,5	5,5	-

Исходные данные	Варианты
	31	32	33	34	35	36	37	38	39	40
F, м2	2,0	-	-	2,32	-	-	3,7	-	-	2,1
V, м/с	0,65	-	-	0,25	-	-	0,25	-	-	0,35
Бензин GБ, кг/ч	7,2	-	-	5,6	-	-	1,0	-	-	7,13
Керосин GК, кг/ч	2,8	-	-	1,0	-	-	3,6	-	-	2,05
Ацетон GА, кг/ч	-	1,0	1,1	-	3,4	-	-	5,3	-	-
Дихлорэтан GД, кг/ч	-	1,54	-	-	2,0	2,5	-	-	6,0	-
Серный ангидрид GС, кг/ч	-	-	3,36	-	6,5	-	-	6,23	4,5	-

Исходные данные	Варианты
	41	42	43	44	45	46	47	48	49	50
F, м2	6,0	-	-	7,43	-	-	4,53	-	-	6,78
V, м/с	0,05	-	-	0,71	-	-	0,35	-	-	0,66
Бензин GБ, кг/ч	6,31	-	-	2,03	-	-	1,05	-	-	8,21
Керосин GК, кг/ч	3,25	-	-	2,47	-	-	6,6	-	-	4,54
Ацетон GА, кг/ч	-	2,45	2,15	-	1,13	-	-	4,31	-	-
Дихлорэтан GД, кг/ч	-	0,53	-	-	3,25	2,89	-	-	4,0	-
Серный ангидрид GС, кг/ч	-	-	6,43	-	6,89	-	-	3,52	3,29	-

4.1. Указание к решению задачи 1

4.1.1 При расчете вариантов 1, 4, 7, 10, 11, 14, 17, 20, 21, 24, 27, 30, 31, 41, 44, 47, 50 (табл. 1.1.) вначале определяют количество вредных паров, удаляемых местной вентиляцией, а затем расход воздуха общеобменной вентиляции, потребный для обеспечения предельно допустимой концентрации выделяемых вредных паров.

4.1.2 При одновременном выделении нескольких газов и паров (например, бензина и керосина), кроме растворителей и раздражающих газов, количество воздуха при расчете вентиляции принимают по той вредности, которая требует наибольшего объема воздуха.

4.1.3 При одновременном выделении в воздух помещения паров нескольких растворителей (например, ацетона, спиртов, эфиров, уксусной кислоты и др.) и раздражающих газов (например, серного ангидрида, хлористого и фтористого водорода и др.) расчет производительности общеобменной вентиляции следует проводить, суммируя объемы воздуха, потребные для разбавления каждого растворителя и каждого раздражающего газа в отдельности до предельно допустимой концентрации (прил. 1.1) с учетом загрязнения приточного воздуха (варианты 2, 3, 5, 6, 8, 9, 12, 13, 15, 16, 18, 19, 22, 23, 25, 26, 28, 29, 32, 33, 35, 36, 38, 39, 42, 43, 45, 46, 48, 49). Считаем, что поступающий приточный воздух не содержит вредных примесей m_пр = 0.

4.1.4 необходимое количество воздуха для удаления избыточных тепловыделений из помещения до нормируемых значений температуры воздуха рассчитывают по формуле

,

где q_изб – количество избыточного тепла в помещении в час, кДж/ч; С_воз – удельная теплоемкость воздуха, принимаемая равной 1 кДж/(кг·К); t_уд – температура удаляемого из помещения воздуха, К; t_пр – температура приточного воздуха в помещении, К; _пр – плотность приточного воздуха, принимаемая равной для сухого воздуха 1,293 кг/м³.

Избыточные тепловыделения

где q_пост – тепло, поступающее в воздух помещения от установок, аппаратуры, осветительных приборов, людей, от солнечных лучей, кДж/ч; q_отд – тепло, отдаваемое в окружающую среду, кДж/ч.

4.1.5 Количество воздуха Q_u (м³/ч), необходимое для снижения концентрации вредных веществ в помещении до предельно допустимой концентрации определяется

где U – масса поступающих вредных веществ в воздух рабочей зоны, кг/ч; m_пдку, m_пр – предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны и концентрация вредного вещества, поступающая с приточным воздухом, мг/м³.

4.2. Пример решения задачи 1

4.2.1 Определить расход воздуха через местную вентиляцию:

4.2.2 Определить количество паров бензина, удаляемых местной вентиляцией до предельной концентрации m_пдк (прил. 1.1).

4.2.3 Остаточное количество неразбавленных паров бензина

4.2.4 Рассчитать потребный расход воздуха общеобменной вентиляции:

4.2.5 Последовательность п.п. 4.2.2 – 4.2.4 повторяется для случая паров керосина в воздухе рабочей зоны:

;

;

4.2.6 Для случая при одновременном выделении паров бензина и керосина расход воздуха (п. 4.1.2) общеобменной вентиляции принимается по парам бензина.

4.3. Пример решения задачи 1

Необходимый расход общеобменной вентиляции рассчитывается для каждого вещества отдельно.

4.3.1 Определить расход воздуха, необходимый для разбавления паров ацетона и дихлорэтана:

;

4.3.2 При одновременном выделении в воздух производственного помещения паров нескольких (п. 4.1.3) растворителей (в нашем случае ацетон и дихлорэтан) или раздражающих газов (варианты 3, 5, 8, 9), расчет производительности общеобменной вентиляции производиться по суммарному расходу воздуха. Следовательно,

Задача 2. В производственных помещениях происходит выделение избыточных тепловыделений и паров вредных веществ.

Рассчитать необходимое количество воздуха для удаления избыточных тепловыделений из рабочей зоны (п. 4.1.4). Рассчитать необходимое количество воздуха для снижения концентрации вредного вещества в помещении до предельно допустимой (п. 4.1.5)

Исходные данные приведены в табл. 1.2 и прил. 1.1. Концентрацию вредного вещества в приточном воздухе принять равной нулю.

Таблица 1.2

Исходные данные

Исходные данные	Варианты
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Избыточное тепло, qизб, кДж	100	120	110	140	150	120	130	135	125	130
Температура удаляемого воздуха, tуд, К	303	305	307	308	300	303	305	307	309	308
Температура приточного воздуха, tпр, К	293	294	295	296	293	295	296	297	298	295
Масса испаряющегося бензина, U, кг/ч	4,0	3,5	3,0	2,5	4,0	4,2	4,1	3,8	3,9	2,5
Масса испаряющегося ацетона, U, кг/ч	2,0	1,8	1,9	1,7	1,6	1,5	1,4	1,3	1,8	1,9

Исходные данные	Варианты
	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
Избыточное тепло, qизб, МДж	10	12	11	14	15	12	13	13	12	30
Температура удаляемого воздуха, tуд, К	203	205	207	108	300	203	205	207	319	318
Температура приточного воздуха, tпр, К	283	284	285	286	283	285	286	287	288	285
Масса испаряющегося бензина, U, г/ч	0,04	0,5	0,02	2,5	0,5	0,2	2,1	3,3	0,9	2,5
Масса испаряющегося ацетона, U, г/ч	2,1	1,83	1,58	1,63	1,54	1,42	1,11	1,48	1,78	1,89

Исходные данные	Варианты
	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
Избыточное тепло, qизб, Дж	200	320	410	540	650	720	830	935	225	330
Температура удаляемого воздуха, tуд, К	313	315	317	318	310	313	315	317	319	318
Температура приточного воздуха, tпр, К	293	294	295	296	293	295	296	297	298	295
Масса испаряющегося бензина, U, кг/ч	3,0	2,5	1,0	0,5	3,0	0,2	2,1	0,8	3,96	2,52
Масса испаряющегося ацетона, U, кг/ч	1,01	0,86	1,98	1,77	1,63	1,56	1,49	1,38	1,82	2,9

Исходные данные	Варианты
	31	32	33	34	35	36	37	38	39	40
Избыточное тепло, qизб, МДж	200	420	610	840	350	520	730	935	425	530
Температура удаляемого воздуха, tуд, К	323	325	327	328	320	323	325	327	329	328
Температура приточного воздуха, tпр, К	283	284	285	286	283	285	286	287	288	285
Масса испаряющегося бензина, U, кг/ч	2,0	1,5	6,0	7,5	8,0	9,2	10,1	2,8	5,9	7,5
Масса испаряющегося ацетона, U, кг/ч	2,0	1,8	1,9	1,7	1,6	1,5	1,4	1,3	1,8	1,9

Исходные данные	Варианты
	41	42	43	44	45	46	47	48	49	50
Избыточное тепло, qизб, кДж	900	720	510	340	850	620	430	435	225	310
Температура удаляемого воздуха, tуд, К	333	335	337	338	333	333	335	337	339	318
Температура приточного воздуха, tпр, К	293	294	295	296	293	295	296	297	298	295
Масса испаряющегося бензина, U, кг/ч	5,06	6,55	2,06	2,58	4,04	4,25	4,16	3,87	3,98	2,51
Масса испаряющегося ацетона, U, кг/ч	2,10	1,18	3,19	1,17	1,16	1,25	1,24	1,23	1,28	1,29