5 Расчет воздухообменов и определение параметров приточного воздуха

5.1 Общие положения

При создании микроклимата используется качественный способ регулирования параметров воздуха в рабочей зоне. Наибольший не баланс по теплоте в рассматриваемом участке цеха получен в тёплый период года в рабочее время. С этого режима и необходимо начать расчёт воздухообмена с целью получить максимальное значение подачи воздуха (воздухообмена L) и согласовать его с нормативными требованиями. Полученное значение далее принимается в качестве расчетного полезного воздухообмена, который поддерживается неизменным для всех остальных расчётных периодов и используется для определения параметров приточного воздуха с помощью h-d диаграммы.

Плотность воздуха в рабочем диапазоне температур изменяется незначительно, поэтому ее можно принять постоянной ρ = 1,2 кг/м³.

5.2 Расчёт воздухообмена в тёплый период года в рабочее время

Рассмотрим схему воздухообмена «снизу-вниз», так как подача воздуха в рабочую зону является оптимальным решением для обслуживающего персонала.

Схема организации воздухообмена «снизу-вниз» изображена на рисунке 5.1.

1 – станки; 2 – источники искусственного света; 3 – воздухораспределители; 4 – воздухосборники;

5 – технический этаж; 6 – навесной потолок; 7 – рабочая зона.

Рисунок 5.1 – Схема воздухообмена «снизу-вниз»

Угловой коэффициент процесса

733 018.

Значение ε очень велико, поэтому примем ε = +∞. То есть в h-d диаграмме процесс поглощения вредностей пойдёт вертикально вверх.

Точка В^т – расчетные параметры воздуха в рабочей зоне в теплый период года:

= 26 ºС; = 60%; = 58 кДж/кг_с.в.; = 12,6 г/кг_с.в.;

Необходимо провести оценку воздухообмена при подаче воздуха в рабочую зону (как это было принято предварительно в пункте 4. Для этого случая по [1] допустимая разность температур Δt_доп = 2 ºC. Значит параметры точки О^т следующие:

= 24 ºС; = 68%; = 54,5 кДж/кг_с.в.; = 12,6 г/кг_с.в.;

Воздухообмен при таких параметрах приточного воздуха определяется по формуле

68,62 м³/с.

Тогда кратность воздухообмена в помещении:

n 43,54

Согласно отраслевым нормам, полученное значение превышает максимально допустимое. Для того, чтобы кратность воздухообмена в помещении удовлетворяла нормативным требованиям, необходимо увеличить разницу , что в конечном итоге приведёт к понижению температуры подаваемого воздуха, но это невозможно без выноса воздухораспределителей за пределы рабочей зоны, то есть вверх.

Рассмотрим схему воздухообмена – «сверху – вниз», которая изображена на рисунке 5.2.

1 – станки; 2 – источники искусственного света; 3 – воздухораспределители; 4 – воздухосборники;

5 – технический этаж; 6 – навесной потолок; 7 – рабочая зона.

Рисунок 5.2 – Схема воздухообмена «сверху-вниз»

Согласно рекомендациям [8] принимаем воздухораспределители ПРМ_П. Так как высота проектируемого помещения небольшая, целесообразно принять более компактные воздухораспределители с прямоугольным воздухоотводом. Характеристики примем согласно [8]:

Масса – 1,6 кг;

Размеры канала – 0,25 х 0,25 м;

Площадь канала, A₀ – 0,06 м²;

Диапазон расходов – 430 - 18000 м³/ч;

Скорость, v₀ – 2 - 20 м/с.

Уточняем допустимую разность температур по формуле Абрамовича

,

где – допустимая разность температур воздуха поступившего в рабочую зону и воздуха рабочей зоны, = 2 ºС;

n – коэффициент затухания температуры, принимаем согласно [9], n = 0,6 – 2,8.

Предварительно примем n = 1.

А₀ – площадь канала, А₀ = 0,06 м²;

х – расстояние от выходного сечения воздухораспределителя до рабочей зоны. Определяется как разница между высотой подвесного потолка и высотой рабочей зоны:

х = H_п.п. – H_р.з. = 4,8 – 2 = 2,8 м;

k_с – коэффициент стеснения, k_с = 1;

k_в – коэффициент взаимодействия, k_в = 1;

k_н – коэффициент неизотермичности, k_н = 1.

Тогда 22,9 ºС.

Скорость, которую может иметь поток воздуха на выходе из воздухораспределителя, определяется по формуле

,

где А₀ – площадь канала, А₀ = 0,06 м²;

х – расстояние от выходного сечения воздухораспределителя до рабочей зоны, х = 2,8 м;

m – коэффициент затухания скорости струи, принимаем по [9], m = 0,7 – 3,2, предварительно принимаем m = 1,1;

k_с – коэффициент стеснения, k_с = 1;

k_в – коэффициент взаимодействия, k_в = 1;

k_н – коэффициент неизотермичности, k_н = 1.

5,61 м/с.

Расход через один плафон определяется по уравнению неразрывности

L_пл. = ·А₀ = 5,61·0,06 = 0,34 м³/с = 1224 м³/ч.

Полученное значение входит в рабочий диапазон расходов выбранного воздухораспределителя.

По полученному значению скорости путем интерполяции уточним значение коэффициента m, зависящего от скорости

.

Тогда значение скорости для полученного значения m м/с.

Расход через один плафон:

L_пл = ·А₀ = 5,14·0,06 = 0,31 м³/с = 1116 м³/ч, входит в рабочий диапазон расходов плафона.

Аналогичным образом уточним значение n:

.

Пересчитаем значение допустимой разности температур.

22ºС.

При рабочей разности температур параметры приточного воздуха находятся в области перенасыщенного влагой состояния. Использовать полученную разность температур полностью нельзя.

Технологически возможно снизить влажность воздуха до значений лежащих в следующем диапазоне = 90…97%. Примем = 96%. Тогда параметры точки О^т' (вынос воздухораспределителей вверх):

= 18 ºС; = 96%; = 50 кДж/кг_с.в.; = 12,6 г/кг_с.в.;

Воздухообмен при таких параметрах приточного воздуха:

30 м³/с.

Тогда кратность воздухообмена в помещении:

n 19 ч^-1.

Кратность воздухообмена соответствует отраслевым нормам, доувлажнения не требуется.

Окончательно принимаем расчетный расход приточного воздуха равным полученному .

Вычислим расход удаляемого воздуха.

Согласно [1], максимальная скорость рассчитывается по формуле

,

где k – коэффициент перехода, принимаем по [1], приложение 6: k = 1,8;

– нормируемая скорость воздуха. Минимальная скорость требуется в холодный период времени ≤ 0,3 м/с, примем = 0,3 м/с;

0,54 м/с – то есть на входе в рабочую зону скорость струи не должна превышать 0,54 м/с.

Количество устанавливаемых воздухораспределителей :

Примем n_вр=97.

Минимальное расстояние между плафонами определим по формуле

1,3 м.

Схема плафона представлена на рисунке 5.3.

Рисунок 5.3 – Плафон регулируемый многодиффузорный

Параметры наружного и внутреннего воздуха в тёплый период года таковы, что применять рециркуляцию будет нецелесообразно, так как это приведет к увеличению затрат холода.

5.3 РАСЧЁТ ВОЗДУХООБМЕНА В ТЁПЛЫЙ ПЕРИОД ГОДА В НЕРАБОЧЕЕ ВРЕМЯ

Баланс по вредностям приблизительно равен нулю, значит, нет необходимости использовать СКВ.