2 Нормализация воздуха рабочей зоны

2.1 Расчет кратности воздухообмена

Для определения кратности воздухообмена в производственном помещении объемом V_n, м³, необходимо учитывать: предельно допустимую концентрацию вещества К_п.д.к., мг/м³; содержание вредных веществ в подаваемом воздухе, К_пр, мг/м³; потери герметичности оборудования в течение часа η, %; коэффициент запаса соответствует значению К_з, рабочее давление в аппарате Р·10⁵, Н/м²; давление в помещении принять Р_о=1·10⁵, Н/м², внутренний суммарный объем всей аппаратуры и коммуникаций в цехе V_ап, м³, плотность паров или газов, выделяющихся из аппаратуры ρ, кг/м³. Пример значений необходимых исходных данных для расчета представлен в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Исходные данные для расчета

Кп.д.к,. мг/м3	Кпр, мг/м3	η, %	Кз	Р, Н/м2	Vап, м3	ρ, кг/м3	Vn, м3
10	2	0,25	1,0	2·105	10	0,79	16·102

Минимальное количество воздуха, которое необходимо заменить в производственном помещении общеобменнной вентиляцией при выделении пыли или газа в воздух рабочей зоны, м³/ч, определяется по формуле:

, (2.1)

где К_з – коэффициент запаса (К₃ = 1,3…2,0);

М – количество пыли и газа, выделяющихся через неплотности

оборудования в воздух рабочей зоны, кг/ч;

К_п.д.к. – предельно допустимая концентрация газа или пыли, мг/м³

(приложение 1);

К_пр – количество пыли или газа в приточном воздухе, мг/м³.

Количество вредного вещества, выделяющегося через неплотности оборудования, кг/ч, определяется по формуле:

, (2.2)

где η – потери герметичности в течение часа, %;

К_з – коэффициент запаса, принимается в зависимости от состояния

оборудования (К₃ = 1,1…1,5);

Р – рабочее давление в аппарате, Н/м²;

Р_о – давление в помещении, (Р₀ = 1·10⁵) Н/м²;

V_ап – внутренний суммарный объем всей аппаратуры и коммуникаций

в цехе, м³;

ρ – плотность паров или газов, выделяющихся из аппаратуры, кг/м³.

Кратность воздухообмена, ч^-1, определяется по формуле:

, (2.3)

где V_n – объем вентилируемого помещения, м³.

2.2 Расчет количества избыточной теплоты, выделяющейся в

производственном помещении

Расчет сводится к определению количества избыточной теплоты, выделяющейся в производственное помещение, если в нем установлено оборудование с теплоотдающей поверхностью F, м²; коэффициент теплоотдачи поверхности оборудования α, Вт/м²; температура нагретой поверхности t_nов, ^oC; допустимая температура воздуха в помещении t_норм, ^оС; масса нагретой продукции М, кг; удельная теплоемкость нагретой массы С_м, Вт/кг^оС; температура массы по фактическому замеру t_м, ^оС; коэффициент, учитывающий неравномерность остывания массы β = 1,4. Общая установленная мощность электродвигателей Р, кВт; К.П.Д. электродвигателей принять равным 0,62; расходуемая теплота ΣQ_р = 900 Вт. Вариант исходных данных для расчета приведен в таблице 2.2.

Таблица 2.2 – Исходные данные для расчета

F, м2	tnов, 0C	tнорм, 0С	М, кг	См, Вт/кг 0С	tм, 0С	Р, кВт	α, Вт/м2
20,0	45	23	250	0,19	100	30	3

Объем воздуха, необходимый для отвода избыточной теплоты из производственных помещений, определяется по тепловому балансу. Количество избыточной теплоты, подлежащей удалению из помещения, Вт, рассчитывается по формуле:

ΣQ_изб = ΣQ_тп – ΣQ_р , (2.4)

где ΣQ _тп – теплота, поступающая в помещение от различных источников

в течение одного часа, Вт;

ΣQ_р – расходуемая теплота, теряемая стенами здания, уходящая через

оконные проемы и т.п. в течение одного часа, Вт.

Суммарное количество теплоты, поступающей в помещение, Вт, определяется по формуле:

ΣQ_тп = Q₁ + Q₂ + Q₃...Q_n = , (2.5)

где Q₁ – количество теплоты, выделяемой горячими поверхностями

оборудования, трубопроводов и т.п. за один час, Вт;

Q₂ – количество теплоты, выделяемой горячей продукцией в течение

часа, Вт;

Q₃ – количество теплоты, выделяющейся в результате перехода

электрической энергии в тепловую в течение часа, Вт.

Количество теплоты, выделяемой горячими поверхностями оборудования, трубопроводов и т.п. за один час, Вт, определяеся по формуле:

Q₁ = F·α·(t_пов – t_норм), (2.6)

где F – площадь теплоотдающей поверхности, м²;

α – коэффициент теплоотдачи, Вт/м²ч⁰С;

t_пов – температура горячей поверхности, ⁰С;

t_норм – нормально допустимая температура воздуха в производственном

помещении, ⁰С.

Количество теплоты, выделяемой горячей продукцией в течение часа, Вт, определяется по формуле:

Q₂ = М · С_м · (t_м – t_норм) · β, (2.7)

где М – масса нагретой продукции, кг;

С_м – удельная теплоемкость нагретой массы, Вт/кг ⁰С;

t_м – температура массы по фактическому замеру, ⁰С;

t_норм – нормально допустимая температура воздуха в

производственном помещении, ⁰С;

β – коэффициент, учитывающий неравномерность остывания массы.

Количество теплоты, выделяющейся в результате перехода электрической энергии в тепловую в течение часа, Вт, определяется по формуле:

Q₃ = 995 · Р · η · λ · Ζ, (2.8)

где Р – общая установочная мощность электродвигателей, кВт;

995 – тепловой эквивалент электричества, Вт/кВт·ч;

η – коэффициент перехода электрической энергии в тепловую,

принимают равным 0,58…0,65;

λ – коэффициент использования электроэнергии (загрузка

установочной мощности), принимают равным 0,8…0,9;

Z – коэффициент, учитывающий одновременную работу

оборудования, принимают равным 0,8…0,9.

Объем воздуха, необходимого для удаления избыточной теплоты, м³/ч, рассчитывается по формуле:

L_В = , (2.9)

где С – удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/кг ⁰С;

γ – удельная масса воздуха, равная 1,2 кг/м³;

t_ух – температура воздуха, удаляемого из помещения через вытяжные

отверстия, ⁰С, определяемая по формуле:

t_ух = t_норм + ∆t, (2.10)

где ∆t – показатель изменения температуры в зависимости от высоты

помещения и периода года: для холодного периода года ∆t = 3 ⁰С,

для теплого - ∆t = 5 ⁰С.

t_пр – температура приточного воздуха, которым вентилируется

помещение, принимают равной 8…12 ⁰С.