2.3.2. Проверочный расчет

Приведенный метод расчета площадей фрамуг для организации естественной вентиляции является приближенным. Более точные методы расчета используются при непосредственном проектировании систем вентиляции специалистами, они подробно изложены в [37].

Вместе с тем, как видно из изложенного, этот расчет достаточно сложен, возможны ошибки в определении площади фрамуг, что может привести к необоснованному удорожанию строительства, либо вентиляция окажется неэффективной. Чтобы убедиться в отсутствии грубой ошибки в расчетах, нужно воспользоваться одним из предлагаемых упрощенных методов расчета площади аэрационных проемов.

2.3.3. Проверка по площади критического сечения

Площадь критического сечения фрамуг или форточек, согласно [37], определяется в размере 2–4 % от площади пола помещения, причем, бóльшие значения принимаются для помещений с выделением пыли, газов, паров. Полученная величина может быть использована только как проверочная, вести расчет площади фрамуг этим способом нормами запрещено.

2.3.4. Проверка по минимальному объему воздуха

Учитывая неравномерность распределения вредных выделений по высоте и площади помещений, а также необходимость возмещения воздуха, удаляемого местными отсосами от оборудования, и воздуха, используемого на технологические нужды (горение, сушка и т.п.), нормами [24] установлено минимальное количество наружного воздуха, подаваемого в помещения системами вентиляции. Так, при организации естественной вентиляции производственных помещений минимальное количество наружного воздуха, подаваемого на одного человека, равно:

– 30 м³/(ччел) – при объеме помещения на одного работавшего 20 м³ и более;

– 60 м³/(ччел) – при объеме помещения на одного работающего менее 20 м³.

Исходя из этой нормы, следует определить минимальный общий объем подаваемого наружного воздуха , по формуле

где – число работающих в наибольшей смене, и сравнить его с воздухообменом L, найденным по формуле (2.9). При необходимости увеличить площадь F_пр приточных фрамуг или открывающихся форточек.

2.3.5. Проверка по кратности воздухообмена

Кратность воздухообмена k, показывает, сколько раз в час меняется воздух в помещении:

где L – воздухообмен, м³/ч; – объем помещения, м³. Кратность воздухообмена в какой-то мере характеризует производственные помещения по количеству выделяющихся в них вредностей – теплоты, влаги, газов, паров: как правило, чем больше вредностей выделяется в помещении, тем больше k. Для различного типа предприятий величина k известна и приводится в различной литературе [24, 37] .

Величина k обычно составляет от 1 до 10, причем для однотипных по характеру производства помещений берутся величины бóльшие, чем для помещений малого объема.

Таким образом, зная тип помещения и задавшись для него кратностью воздухообмена k, можно при известном объеме помещения определить сам воздухообмен:

2.4. Аэродинамический расчет воздухопроводов

Потери давления в прямом воздухопроводе любого поперечного сечения (Па) определяют по известной в гидравлике формуле Дарси:

(2.25)

где – коэффициент сопротивления трения (безразмерен); – длина воздухопровода, м; – эквивалентный диаметр воздухопровода, м; – плотность воздуха, кг/м³; – скорость воздуха, м/с.

Коэффициент сопротивления трения принимается по А. Л. Альтшулю:

где – число Рейнольдса (безразмерно); – кинематический коэффициент вязкости воздуха, м²/с; – эквивалентная шероховатость, которая при заданных Re и d_э дает по этой формуле фактическое значение , м.

Эквивалентный диаметр воздухопровода (м)

где , – площадь (м²) и периметр (м) поперечного сечения воздухопровода.

В частном случае, когда воздухопровод имеет круглое сечение, и , а потому d_э = d. Когда же воздухопровод имеет прямоугольное сечение размером аb, то и , потому .

При расчетах формулу (2.25) представляют в виде

где – удельная потеря давления, т.е. потеря давления на единице длины воздухопровода, Па/м.

Чтобы облегчить определение , составляют таблицу. С этой целью формулу для расчета удельной потери давления в воздухо­проводе круглого сечения представляют в виде

Для стандартного воздуха (давление 101 кПа = 760 мм рт. ст., температура 20 С, относительная влажность 50 %) , а Подставляя значения и в последнюю зависимость, получаем

где измеряется в миллиметрах.

У наиболее распространенного воздухопровода из листовой стали эквивалентная шероховатость Тогда

(2.26)

Объемный расход воздуха в воздухопроводе круглого сечения (м³/ч)

На основании зависимостей (2.26) и (2.27), задаваясь различными значениями стандартных диаметров и скорости воздуха, были подсчитаны R и L, значения которых представлены в табл. П2.1, прил. 2. С помощью этой таблицы легко определить удельную потерю на трение в воздухопроводе круглого сечения. Этой таблицей можно пользоваться и для расчета воздухопроводов иного сечения, но вместо d следует принимать , а скорость определять из зависимости где – площадь поперечного сечения.

Если шероховатость стенок воздухопровода отличается от принятой в табл. П2.1, прил. 2, то, согласно зависимостям (2.26) и (2.27),

где – поправочный коэффициент на шероховатость:

(2.28)

C использованием (2.28) были подсчитаны значения (табл. П2.2, прил. 2). При этом k_э для воздухопроводов из металла, винипласта и асбоцемента равен 0,1 мм, шлакоалебастра 1 мм, шлакобетона 1,5, кирпича 4 и оштукатуренной сетки 10 мм.

Потерю давления в местных сопротивлениях (Па) вычисляют по формуле

где – коэффициент местного сопротивления (безразмерен). Значения этих коэффициентов приведены в табл. П2.3, прил. 2.

Если местных сопротивлений несколько, то потери давления в них (Па)

.

Общие потери давления (Па) равны сумме потерь давления в прямом воздухопроводе и потерь давления в местных сопротивлениях:

Если воздух имеет другую плотность, чем принятая в табл. П2.1, прил. 2, то общие потери давления (Па)

где – фактическая плотность воздуха, кг/м³.

Аэродинамический расчет сети воздухопроводов состоит в следующем:

• вычерчивают аксонометрическую схему сети воздухопроводов;

• выбирают по ходу воздуха расчетную магистраль (она должна быть наиболее протяженной и с наибольшими расходами воздуха);

• на магистрали по ходу воздуха нумеруют участки (участком называется воздухопровод с одним и тем же расходом воздуха по его длине) и определяют длины участков и расход воздуха в них;

• при воздухопроводах круглого сечения, задаваясь скоростями воздуха и зная расходы воздуха на каждом участке, находят по табл. П2.1, прил. 2 диаметр воздухопровода и удельную потерю на трение. При воздухопроводах иного сечения, задаваясь скоростью воздуха и зная его расход, вычисляют площадь поперечного сечения воздухопровода, принимают его размеры и вычисляют периметр, а далее d_э;

• по значениям и d_э, пользуясь табл. П2.1, прил. 2, находят и вычисляют . Если эквивалентная шероховатость иная, чем 0,1 мм, вводят поправку;

• на каждом участке определяют потерю давления в местных сопротивлениях и вычисляют . Сумма всех участков расчетной магистрали составит потери давления по всей сети.

При расчете рекомендуется принимать следующие скорости воздуха (м/с):

Для металлических воздухопроводов:

–

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ 5

2. ВЕНТИЛЯЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ 8

2.1. Общие положения 8

2.2. Определение необходимого воздухообмена 9

2.2.1. Расчет воздухообмена по токсическому фактору 9

2.2.2. Расчет количества вредных веществ, исходящих из технологического оборудования, работающего под давлением 10

2.2.3. Расчет количества паров жидких веществ, поступающих в помещение с открытой поверхности жидкости 11

2.2.4. Расчет воздухообмена для удаления избытков водяного пара из помещения 11

2.2.5. Расчет влаговыделения с открытой поверхности нагретой некипящей жидкости 11

2.2.6. Расчет воздухообмена по тепловому фактору 12

2.2.7. Расчет тепловыделений в помещении от различных источников 13

2.2.8. Расчет воздухообмена по кратности воздуха 17

2.3. Расчет естественной общеобменной вентиляции 18

2.3.1. Определение площади фрамуг и форточек 18

2.3.2. Проверочный расчет 20

2.3.3. Проверка по площади критического сечения 20

2.3.4. Проверка по минимальному объему воздуха 20

2.3.5. Проверка по кратности воздухообмена 21

2.4. Аэродинамический расчет воздухопроводов 21

3. ОСВЕЩЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ 28

3.1. Общие положения 28

3.2. Методики расчета естественного и искусственного освещения 30

3.2.1. Расчет естественного освещения 30

Значения коэффициентов τ₁, τ₂ и τ₃ 32

Стекло листовое узорчатое 32

Стеклопакеты 32

Значения коэффициента r₁ 34

Таблица 3.7 37

Таблица 3.8 37

Значения коэффициента К_ф 38

3.2.2. Расчет искусственного освещения 38

4. ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ 46

4.1. Методика расчета защитного заземляющего устройства электрооборудования 46

4.1.1. Общие сведения 46

4.1.2. Конструкция заземляющего устройства 48

4.1.3. Расчет защитного заземляющего устройства стационарного электрооборудования 52

4.2. Методика поверочного расчета защитного зануления на отключающую способность 55

4.2.1. Общие положения 55

4.2.2. Расчет защитного зануления на отключающую способность 58

5. ПРОТИВОПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ 65

5.1. Общие требования 65

5.2. Экспресс-оценка пожарного риска 66

6. ОЦЕНКА СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ 69

6.1.Общие рекомендации по оценке эффективности 69

6.2. Методика и критерии оценки социально-экономической эффективности защитных мероприятий 70

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 77

ПРИЛОЖЕНИЯ 81

Приложение 1 I-d-диаграмма 82

Приложение 2 Справочные данные для расчета воздуховодов 83

Приложение 3 Пример расчета воздухопроводов приточной вентиляции 89

Приложение 4 Справочные данные по расчету освещения 94

Предельные величины 109

Приложение 5 Пример расчета пожарного риска 110

Приложение 6 Экономическое обоснование применения средств обеспечения безопасности труда 117

Приложение 7 Экономическая оценка мероприятий по снижению аварийных ситуаций на опасных производственных объектах 121

Если в магистрали имеется вентиляционное оборудование (пылеуловители, фильтры, воздухонагреватели, воздухоохладители и т.п.), то его нумеруют как участок, и потеря давления в нем должна входить в потерю давления всей сети.

После расчета магистрали нумеруют участки ветвей, присоединенных к магистрали, определяют их длины и расходы воздуха. Далее повторяют расчет, как и для участков расчетной магистрали.

Потери давления в ветви должны быть по возможности равны сумме потерь давления в участках расчетной магистрали до места при­соединения к ней ветви. Чтобы этого добиться, варьируют значе­ниями диаметров или скорости. Относительная невязка в потерях давления в ветви и в сумме потерь давления участков по магистрали не должна превышать 10 %.

Выбор вентилятора

Исходными данными для выбора вентилятора являются: суммарный расход воздуха в сети L, м³/с; суммарные потери давления Р, Па и температура воздуха t,С.

Выбор вентилятора производится на расчетный расход воздуха с учетом подсосов и утечек по формуле

где L – расчетный расход воздуха, м³/с.

Так как технические характеристики вентиляторов приводятся для стандартных условий чистого воздуха при t = 20 С, плотности  = 1,2 кг/м³, влажности  = 50 %, барометрическом давлении Р = 0,103 МПа, расчетное сопротивление сети (суммарные потери давления) необходимо привести к условиям характеристики:

здесь Р_б – фактическое барометрическое давление в месте установления вентилятора.

По значениям L_p и выбирают вентилятор по каталогам.

Мощность на валу вентилятора определяют по формуле

где – КПД вентилятора по справочным данным.

При выборе электродвигателя для привода вентилятора нужно стремиться к тому, чтобы вентилятор и электродвигатель находились на одном валу или соединялись через муфту.

Мощность двигателя определяется по формуле

где – КПД передачи; для общего вала , для муфты – 0,98; для клиноременной передачи

Установочная мощность двигателя определяется по формуле

где – коэффициент запаса мощности, принимается по табл. 2.7.

Таблица 2.7