3.6. Пример расчета

Задание. Рассчитать механическую общеобменную вытяжную вентиляцию для помещения, в котором выделяются пыль и (или) газ и имеются избытки явного тепла по следующим исходным данным:

- размеры помещения АхВхН, м -18х12х9;

- количество выделяющихся вредностей:

- m_{ро пыль}, кг/ч - 0,15;

- m_{ро газ}, кг/ч - 0,3;

- избытки явного тепла Q, кВт - 20;

- предельно допустимые концентрации пыли и газа:

- q_{l пыль}, мг/м³ - 6;

- q_{l газ}, мг/м³ - 10;

- температура воздуха:

- t_in,°С - 20;

- t_l,°С - 24;

- число работающих в смену N, чел - 30.

1. Определяем потребный расход приточного воздуха для помещения L, м³ /ч исходя из обеспечения санитарно-гигиенических норм и норм взрывопожарной безопасности по формулам (1)...(7).

В связи с отсутствием местных отсосов принимаем L_w,z = 0, что упрощает формулы. Имеем:

а) по избыткам явной теплоты:

;

б) по массе выделяющихся вредных или взрывоопасных веществ, принимая q_in = 30% от ПДК:

;

.

При одновременном выделении в помещение нескольких вредных веществ, обладающих эффектом суммации, полученные расходы суммируются. Примем, что выделяющиеся пыль и газ обладают эффектом суммации, тогда

;

в) по нормируемому удельному расходу приточного воздуха:

,

принимая нормируемый удельный расход приточного воздуха на 1 чел. по [1,прил. М] равным m = 60 м³/ч (для производственных помещений без естественного проветривания).

Расход воздуха для обеспечения норм взрывопожарной безопасности определяем по формуле (2), заменив q_w,z и q_l на 0,1∙q_g, мг/м³, где q_g - нижний концентрационный предел распространения пламени по газо-, паро- и пылевоздушной смесям (определяется по справочным данным в зависимости от вида вещества).

Примем, что выделяющиеся в помещении пыль и газ могут создавать взрывоопасные концентрации, для которых q_{g пыль} = 13…25 г/м³ и q_{g газ}= 68 г/м³.

Имеем:

;

.

Из вышеприведенных расчетов наибольший расход составляет , его и принимаем для проектирования вентиляционной системы.

2. Выполняем аэродинамический расчет воздуховодов.

Схему воздуховодов принимаем по рис. 3.1. Расчет ведем в следующей последовательности:

а) определяем расходы воздуха L_i , м³/ч, через каждое вытяжное ответвление, принимая их равными . Длины участков сети принимаем (по заданию преподавателя) в зависимости от размеров помещения равными:

l_а = l₁= l₂= l₃ = 0,4·(B+H) = 0,4·(12+8,4) = 8,16 ≈ 8,2 м;

l_б = 0,4·A = 0,4·18 =7,2 м; l_в = 0,5·A =0,5·18 = 9 м;

l_г = 0,4·H = 0,4·8,4 = 3,36 ≈ 3,4 м.

б) Определяем диаметры воздуховодов d_i, мм, по формуле (13), задаваясь скоростью движения воздуха в воздуховодах вытяжных систем в пределах V = 10…25 м/с.

Примем V = 20 м/с, тогда на участках a, 1, 2 и 3 имеем:

.

На участке б расход воздуха L_б = L_а + L₁ = 19645,25+19645,25=39290,5 м³/ч и необходимый диаметр воздуховода

.

На участках в и г расход воздуха равен полному расходу L = 78581м³/ч, поэтому необходимый диаметр воздуховодов будет равен

.

Принимаем стандартные значения диаметров по прил.1 [1, прил. Н]:

- на участках a, 1, 2 и 3 - 630 мм;

- на участке б - 800 мм;

- на участках в и г - 1250 мм.

в) Уточняем скорости движения воздуха на участках воздуховодов:

- на участках a, 1, 2 и 3

;

- на участке б

;

- на участках в и г

.

Результаты расчетов заносим в табл. 3.1.

Таблица 3.1

№ участка	l, м	L,м³ /ч	d, мм	V, м/с				Р, Па	Р', Па	∆Р, Па
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
а	8,2	19645,25	630	17,51	1,1	0,17	184	234	234
б	7,2	39290,5	800	21,72	-	0,11	283	31	265
в	9,0	78581,0	1250	17,8	-	0,09	190	17	282
г	3,4	78581,0	1250	17,8	1,4	0,03	190	272	554
1	8,2	19645,25	630	17,51	1,1	0,17	184	234	234
2	8,2	19645,25	630	17,51	1,1	0,17	184	234	265	31
3	8,2	19645,25	630	17,51	1,1	0,17	184	234	265	31

г) Определяем коэффициенты местных сопротивлений на участках воздуховодов.

Конструкции отдельных элементов вентиляционной сети (входные коллекторы, отводы, тройники, вытяжную шахту) студент может выбирать по своему усмотрению.

В данном примере на участках a и 1давление (напор) теряется на входе, в двух отводах и тройнике. Коэффициент местного сопротивления на входе зависит от конструкции входа. Примем вход без заделки в стену в виде конического коллектора с углом при вершине конуса α = 30°. При отношении длины конической части к диаметру воздуховода l/d₀ = 0,05 коэффициент местного сопротивления на входе будет равен ξ_вх = 0,8 [5, табл. 22.17].

Для отвода коэффициент местного сопротивления зависит от угла поворота α и отношения радиуса закругления к диаметру отвода R/d. При α = 90° и R/d = 2 имеем ξ_отв = 0,15 [5, табл. 22.26].

В штанообразном тройнике с углом ответвления α = 15° потерю давления в виду малости не учитываем [3].

Таким образом, суммарный коэффициент сопротивления на этих участках будет равен ∑ξ = 0,8 + 2·0,15 = 1,1.

На участке б и в местные потери напора будут только в тройнике и крестовине, которыми в виду малости пренебрегаем.

На участке г местные потери напора будут в переходном патрубке от вентилятора и вытяжной шахте. Коэффициент сопротивления переходного патрубка с квадратного (прямоугольного) на круглое сечение примем равным ξ_пер = 0,1 [5, табл. 22.47], а коэффициент сопротивления вытяжной шахты с зонтом равным ξ_ш = 1,3 [5, табл. 22.20].

Тогда суммарный коэффициент на участке г будет равен

∑ξ = 0,1 + 1,3 = 1,4.

д) Определяем потери напора по длине.

Приведенный коэффициент трения по длине λ/d определяем по [5, табл.22,56] в зависимости от от скорости воздуха V и диаметра воздуховода d. На участках a, 1, 2 и 3 имеем λ/d = 0,021, на участке б - λ/d = 0,015 и на участке в и г - λ/d = 0,01. Подсчитываем потери напора по длине и заносим в табл.3.1.

е) Подсчитываем потери давления на участках сети по формуле (14) и заносим в графу 9 табл. 3.1. Нарастающим итогом записываем в графу 10 табл. 3.1 потери давления по магистрали до концов соответствующих участков. В графе 11 табл. 3.1 вычисляем невязки на участках 2 и 3. Если невязка превышает 10 %, необходимо выполнить перерасчет, изменив диаметр воздуховода и скорость движения воздуха в нем, либо предусмотреть установку дросселирующей диафрагмы [5, табл. 22.35].

3. На третьем этапе по общей потере давления в магистральном воздуховоде Р' = 554 Па и потребному расходу воздуха L = 78581 м³/ч, подбираем вентилятор [3, 4, 5]. По [5, рис.1.11] подбираем вентилятор В.Ц4-75-16 (исполнение 6), условное обозначение рабочей характеристики Е 16-3. По табл. [5, прил.1,табл.1.7] определяем технические данные вентилятора:

- колесо № 16;

- частота вращения n_в =505 об/мин;

- двигатель 4А 180М4 мощностью 30 кВт с частотой вращения n_дв = 1470 об/мин;

- масса вентилятора с двигателем 2125 кг.

Список литературы

1. СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование.

2. СНиП 23-01-99^*. Строительная климатология.

3. Калинушкин М.П. Вентиляторные установки. — М: Высшая школа, 1979.

4. Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений: в 2-х ч. / Под ред. И.Г.Староверова. Ч.2 Вентиляция и кондиционирование воздуха. – М.: Стройиздат,1978.

5. Внутренние санитарно-технические устройства. В 3ч. Ч.3 Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн. 2 /Б.В.Баркалов, Н.Н.Павлов, С.С.Амирджанов и др.; Под ред. Н.Н.Павлова и Ю.И.Шиллера.- 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат,1992.- 416 с.: ил. - (Справочник проектировщика).

Приложение 1