7. Принципы расчета систем механической вентиляции

Основными элементами системы механической вентиляции являются воздухозаборные или воздуховыбросные устройства, камера для приготовления воздуха, воздуховоды, вентилятор с электродвигателем и воздухораспределителем. Воздухозаборные и воздухо-выбросные устройства устанавливают снаружи здания. Они имеют отверстия с решетками в виде жалюзи. Камера для приготовления воздуха может включать в себя устройства для нагревания (калориферы) и охлаждения (воздухоохладителя) воздуха, его увлажнения, осушения, очистки. Вентиляторы обеспечивают движение воздуха в воздуховодах, которые, как правило, изготавливаются из листовой стали.

Выбранная система вентиляции должна обеспечивать нормируемые параметры микроклимата и чистоту воздуха в рабочей зоне. Необходимо, чтобы она не вызывала взрывной и пожарной опасности и не способствовала распространению продуктов горения в другие помещения, имела устройства, обеспечивающие электробезопасность и немедленное отключение. Расположение элементов системы вентиляции не должно затруднять монтаж, эксплуатацию и ремонт технологического оборудования, а также загромождать рабочие места и проходы, снижать освещенность.

Расчет вентиляционной сети с применением радиального вентилятора выполняют в следующем порядке:

1. Выбирают конфигурацию сети в зависимости от размещения помещений, установок, оборудования, которые должна обслуживать вентиляционная система.

2. Зная требуемый расход воздуха на отдельных участках воздуховодов, определяют их поперечные размеры, исходя из допустимых скоростей движения воздуха (порядка 6-10 м/с).

где .

3. По формуле рассчитывают сопротивление сети, причем за расчетную принимают наиболее протяженную магистраль.

– потери давления на трение на 1 метр длины воздуховода из определенного материала (приводятся в справочниках и СНиП);

– расчетная длина воздуховода, м;

– сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчетном участке (приводится в справочнике);

- скорость воздуха в воздухопроводе, м/с;

- плотность воздуха, кг/м³.

Движение воздуха в трубопроводах систем вентиляции сопровождается потерями давления на преодоление сил трения воздуха о стенки трубопроводов и в местных сопротивлениях . К местным относятся потери в коленах, поворотах, переходниках, местных отсосах, циклонах и т.д.

Потери давления на преодоление сил трения в прямолинейных трубопроводах подсчитывают по формуле:

где

– коэффициент трения, опытная величина, принимаемая по справочным данным;

– длина участка трубопровода, м;

d – диаметр трубопровода, м;

– плотность воздуха при данной температуре, кг/м³;

– скорость движения воздуха в трубопроводе, м/с.

Величина коэффициента трения зависит от режима течения (ламинарный, переходный или турбулентный) и степени шероховатости стенок трубопровода.

Потери в местных сопротивлениях:

где

– коэффициент местного сопротивления, зависящий от конфигурации элемента вентиляционной системы и принимаемый по справочнику.

Таким образом, общие потери давления на участке системы могут быть выражены так:

где

– суммарное значение коэффициентов местного сопротивления при наличии нескольких фасонных элементов сети.

Если в перемещаемом по трубам воздухе содержатся твердые частицы (стружка, пыль и т.п.), то потери давления возрастают и в этом случае:

где

– потери давления при движении чистого воздуха;

– массовая концентрация твердых примесей в воздухе, мг/м³; ( и – масса соответственно примеси и воздуха, перемещаемых в трубе в единицу времени);

– коэффициент сопротивления при движении в трубах смеси воздуха с твердыми примесями. Это опытная величина, принимаемая для древесной стружки – 1,4; древесной щепы – 0,7; цемента, гипса, извести – 0,5; шлака антрацитового – 0,5; глины молотой – 0,6; отходов обработки газобетона – 0,85.

4. По каталогам или справочникам подбирают тип радиального вентилятора и рассчитывают установочную мощность электродвигателя для него по формуле:

где

– коэффициент запаса, учитывающий несовпадение значений каталожного и фактического КПД вентилятора, принимают равным 1,05;

– коэффициент, учитывающий неточность учета потерь давления в сети, принимают 1,06;

– коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды, при 20⁰С принимают 1, при 40⁰С – 1,1, при 45⁰С – 1,2 и при 50⁰С – 1,25;

– расход через вентилятор, м^З/ч;

– развиваемое полное давление вентилятором, Па;

– КПД вентилятора;

– КПД привода, при непосредственном соединении – 1,0; через муфту – 0,98; при помощи клиноременной передачи – 0,95.

Для взрывопожароопасвых помещений.

Электродвигатели должны быть также взрывозащищенного исполнения и, как правило, непосредственно соединены с вентилятором. Если необходимо применение ременных передач, то следует использовать только клиноременные, как исключающие образование зарядов статического электричества.

Если же в удаляемых выбросах содержится очень агрессивная среда, например, пыль, способная взрываться не только от удара, но и от трения, а также присутствуют взрывоопасные газы и пары (например, ацетилен при получении винилацетата, эфир), то следует применять эжекторную вентиляцию, при которой пары, газы и пыль не соприкасаются с рабочим колесом вентилятора. Воздух нагнетается в эжектор вентилятором высокого давления (или компрессором), установленным за пределами вентилируемого помещения, и в камере создается разрежение, под воздействием которого воздух засасывается из вентилируемого помещения. Недостатки эжекторов – низкий КПД (не более 25%) и значительный аэродинамический шум, создаваемый выходящим из сопла с большой скоростью воздухом.

Воздуховоды вентиляционных установок, обслуживающих взрывопожароопасные помещения выполняют на сварке и прокладывают открытым способом. Периодически проверяют их герметичность, подавая чистый воздух под избыточным давлением. Все переключающие и регулирующие устройства (заслонки, шиберы и др.), устанавливаемые на воздуховодах, также изготавливают из материалов, исключающих искрообразование.

Чтобы предотвратить образование взрывоопасной смеси в воздуховодах, рассчитывают требуемый объем воздуха (для разбавления и снижения концентрации газа, пара или пыли ниже концентрационного предела воспламенения – НКПВ) или пара. Кроме того, контролируют содержание газов и паров, отсасываемых из технологического оборудования.