2399
.pdf
В зависимости от того, для чего служит система вентиляции, ее подразделяют на приточную (для подачи воздуха в рабочую зону – рис. 1, а), вытяжную (для удаления загрязненного или нагретого воздуха – рис. 1, б) и приточно-вытяжную (рис. 1, в).
|
Рис. 1. Схемы механической вентиляции: |
|
|
а – приточной; б – вытяжной; в – приточно-вытяжной |
|
|
с рециркуляцией: 1 – воздухоприемник; |
|
|
2 – воздуховод; 3 – фильтр; 4 –калорифер; |
|
и |
– приточное отверстие (насадка); |
|
С |
5 – вентилятор; 6 |
|
7 – вытяжная решетка или насадка; 8 – устройство |
||
|
очистки воздуха от пыли; 9 –устройство для выброса |
|
|
воздуха (вытяжная шахта); 10 – заслонки для |
|
воздухообмена |
|
|
|
регулирования притока и вытяжки воздуха; |
|
|
11 – рециркуляционный воздухопровод |
|
Расчет механ ческой вентиляции состоит из следующих этапов: |
||
А |
||
1 – расчет нео ходимого |
|
помещений (здания); |
2 – расчет потерь давления в элементах (каналах) механической |
||
вентиляции (аэродинамический расчет); |
|
|
3 – выбор вентилятора и расчет мощности электродвигателя к нему. Воздухообмен– параметр, выраженный объемом воздуха, подаваемого в
помещение или удаляемого из него. За расчетный воздухообмен всегда принимается наибольший из требуемых воздухообменов. Кратность воздухообмена – это интенсивность обмена воздуха, которая определяется числомобменов воздуха за единицу времени. Она равняется отношению объема
воздуха, что подается в единицу времени, к объему помещения, куда он |
|
подается. |
Д |
Необходимый воздухообмен в помещении в зависимости от числа |
|
находящихся в нем людей определяют по формуле |
|
|
L = n . L′, |
где n – число людей в помещении; L′ – расход воздуха на одного человека, м3/ч |
|
(табл.1). |
И |
71
Таблица 1
Расход наружного воздуха на одного человека
|
Помещения (участок, зона) |
Помещение |
|
|
с естественным |
без естественного |
|
|
|
проветриванием |
проветривания |
|
Производственные |
30 |
60 |
|
Общественные и административного |
40 |
60 |
|
назначения |
|
|
|
Необход мый воздухообмен по выделению вредных веществ |
||
С |
|
|
|
определяется по формуле |
L=G/(qв–qпр), |
|
|
|
|
|
|
одновременнорабочейвыделяется несколько вредных веществ однонаправленного действия, их безопасная концентрация определяется из выражения
где G – кол чество вредных веществ, выделяемых в помещении, мг/ч; qв, qпр – концентрац я вредных веществ в вытяжном и приточном воздухе
соответственно, мг/м3. |
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
Концентрац я вредных веществ в приточном воздухе должна быть |
||||
минимальной |
не должна превышать |
30% от |
предельно |
допустимой |
концентрации |
(ПДК) в воздухе |
зоны. |
Если в |
помещении |
|
q = q1 / ПДК + q2 / ПДК + ...... + qn / П К <1. |
Необходимый воздухообмен по избыткам тепла определяется по |
|
формуле |
А. . . |
|
L=3,6Q/(cр(tyx–tпр), |
где Q – избытки явной теплоты в помещении, Вт; с – теплоемкость воздуха; |
|
р – плотность воздуха, кг/м3; tпр, tух – температура приточного и уходящего из |
|
помещения воздуха соответственно, °С. |
|
Температура воздуха, удаляемого из помещения, определяется по |
|
формуле |
Д |
где tр.з. − температура воздуха в рабочей зоне, °СИ; t − градиент температуры по высоте помещения (от 1 до 5 °С); H − расстояние от пола до центра
tух = tр.з. + t (H − 2),
вытяжных проемов, м; 2 − высота рабочей зоны, м.
Аэродинамический расчет систем вентиляции выполняют после расчета воздухообмена в помещениях для подбора размеров поперечных сечений воздуховодов по рекомендуемым скоростям движения воздуха и определения потерь давления в системе.
72
Потери давления в системах вентиляции складываются из потерь давления на трение и потерь давления в местных сопротивлениях
Рсети=ΔРтр+Z.
Потери давления на трение |
|
|
|
|
|
|
|
С |
|
|
Ртр=Rln, |
|
|||
где R – удельные потери давления на трение в гидравлически гладком |
|||||||
канале, Па/м; l – дл на участка |
воздуховода, м; |
n – поправочный |
|||||
коэффиц ент. |
|
|
|
|
|
|
|
Потери |
|
|
|
|
|
|
|
Динам ческое давление |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
Рд= |
|
. |
|
||
|
|
|
2 |
|
|
||
давлен я в местных сопротивлениях |
|
||||||
бА |
|
||||||
|
|
2 |
|
||||
где – сумма коэфф ц |
Z |
2 |
РД, |
|
|||
ентов местных сопротивлений на расчетном |
|||||||
участке воздуховода; ρ – плотность воздуха, кг/м3. |
|
||||||
Схему вент ляц |
раз ивают |
|
на отдельные |
расчетные участки. |
|||
Расчетный участок характеризуется постоянным расходом воздуха. Потери давления на участке зависят от скорости движения воздуха и складываются из потерь на трение и потерь в местных сопротивлениях.
Намечается основное расчетное направление, представляющее собой цепочку последовательно расположенныхДучастков от начала системы до наиболее удаленного ответвления. При наличии нескольких цепочек, одинаковых по протяженности, за магистральное направление принимается наиболее нагруженное (имеющее больший расход).
Последовательно от конца сети к вентилятору или вытяжной шахте нумеруют участки основного расчетного направленияИ, затем все основные с дальнего ответвления, на схемах указывают номера участков, их длины и расходы воздуха.
Металлические воздуховоды изготавливаются из листовой кровельной, оцинкованной или нержавеющей стали на заводах или в заготовительных мастерских. По форме воздуховоды бывают круглого и прямоугольного сечения. Предпочтение следует отдавать круглым воздуховодам из-за меньшего аэродинамического сопротивления, расхода металла и трудоемкости при изготовлении.Рекомендуютсястальныевоздуховодыизтонколистовой стали.
Расчет механической вентиляции выполняют по методу удельных потерь давления в следующей последовательности:
73
1. По известному расчетному расходу вентиляционного воздуха определяют ориентировочное сечение канала (воздуховода) по формуле
f=L/3600·υ,
где L – расчетный расход воздуха в воздуховоде, м3/ч; υ – предварительная скорость движения воздуха, м/с:
|
– для участка с жалюзийной решеткой – 2–5 м/с; |
|
|
||||||
|
– для участка с вент лятором – 6–12 м/с; |
|
|
||||||
|
– для маг стральных воздуховодовпроизводственных зданий– до12 м/с; |
||||||||
|
– для ответвлен й воздуховодов производственных зданий – до 6 м/с. |
||||||||
|
и |
|
|
канала принимаем стандартные |
|||||
|
2. Исходя |
з |
расчетной площади |
||||||
Сразмеры сечен я каналов (воздуховодов) по табл. 2,3. |
|
|
|||||||
|
3. Уточняем факт ческую скорость движения воздуха по каналам по |
||||||||
|
формуле |
табл |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
υф=L/3600Fст, |
|
|
||
|
гдеFст – стандартнаяплощадь канала,м2 ( |
.2,3). |
|
|
|||||
|
4. Определяем потери давления на преодоление сил трения по принятому |
||||||||
|
сечению(д аметру) |
заданномуколичествувоздухапоформуле |
|||||||
|
|
|
|
А |
|
|
|||
|
гдеn–коэффициентшероховатости. |
Ртр=R·l·n, |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
|
|
Нормируемые размеры круглых воздуховодов из листовой стали |
||||||||
|
Диаметр, мм |
Площадь поперечного |
Д |
|
|||||
|
|
иаметр, мм |
Площадь поперечного |
|
|||||
|
|
|
|
сечения, м² |
|
|
|
сечения, м² |
|
|
100 |
|
|
0,0079 |
|
|
500 |
0,196 |
|
|
125 |
|
|
0,0123 |
|
|
560 |
0,246 |
|
|
140 |
|
|
0,0154 |
|
|
630 |
0,312 |
|
|
160 |
|
|
0,02 |
|
|
710 |
0,396 |
|
|
180 |
|
|
0,0255 |
|
|
И |
|
|
|
|
|
|
|
800 |
0,501 |
|
||
|
200 |
|
|
0,0314 |
|
|
900 |
0,635 |
|
|
225 |
|
|
0,04 |
|
|
1000 |
0,785 |
|
|
250 |
|
|
0,0049 |
|
|
1120 |
0,985 |
|
|
280 |
|
|
0,0615 |
|
|
1250 |
1,23 |
|
|
325 |
|
|
0,083 |
|
|
1400 |
1,54 |
|
|
355 |
|
|
0,099 |
|
|
1600 |
2,01 |
|
|
400 |
|
|
0,126 |
|
|
1800 |
2,54 |
|
|
450 |
|
|
0,159 |
|
|
2000 |
3,14 |
|
74
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3 |
|
Нормируемые размеры прямоугольных воздуховодов из листовой стали |
||||||
|
|
|
|
|
|||
|
Внутренний размер, |
Площадь поперечного |
Внутренний размер, |
Площадь поперечного |
|||
|
мм |
|
|
сечения, м² |
|
мм |
сечения, м² |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100х150 |
|
|
0,015 |
|
1000х1000 |
1 |
|
100х200 |
|
|
0,02 |
|
1000х1200 |
1,2 |
|
150х150 |
|
|
0,0225 |
|
400х400 |
0,16 |
|
150х200 |
|
|
0,03 |
|
400х500 |
0,2 |
|
150х250 |
|
|
0,0375 |
|
400х600 |
0,24 |
|
200х200 |
|
|
0,04 |
|
400х800 |
0,32 |
С |
|
|
|
|
|
||
|
200х250 |
|
0,05 |
|
500х500 |
0,25 |
|
|
200х300 |
|
|
0,06 |
|
500х600 |
0,3 |
|
200х400 |
|
|
0,08 |
|
500х800 |
0,4 |
|
250х250 |
|
бА |
0,5 |
|||
|
|
|
0,0625 |
|
500х1000 |
||
|
250х300 |
|
|
0,075 |
|
600х600 |
0,36 |
|
и |
|
|
|
|||
|
250х400 0,1 |
|
600х800 |
0,48 |
|||
|
250х500 |
|
|
0,125 |
|
600х1000 |
0,6 |
|
300х300 |
|
|
0,09 |
|
600х1200 |
0,72 |
|
300х400 |
|
|
0,12 |
|
1000х1600 |
1,6 |
|
300х500 |
|
|
0,15 |
|
1000х2000 |
2 |
|
300х600 |
|
|
0,18 |
|
1200х1200 |
1,44 |
|
800х800 |
|
|
0,64 |
|
1200х1600 |
1,92 |
|
800х1000 |
|
|
0,8 |
|
1200х2000 |
2,4 |
|
800х1200 |
|
|
0,96 |
Д2 |
||
|
|
|
|
1600х1600 |
2,56 |
||
|
800х1600 |
|
|
1,28 |
|
1600х2000 |
3,2 |
5. |
Определяемгидравлическиепотерина местныесопротивленияпо |
|||||||
участкамвентиляционнойсетипоформуле |
|
|
|
|
И |
|||
|
|
|
v2 |
|
|
|
||
|
Z |
|
Р . |
|||||
|
|
|
|
|
|
|||
6. |
Определяем суммарные фактические гидравлические потери на всех |
|||||||
участках,входящихврасчетнуюветвь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( R ln Z |
). |
|
|||||
75
|
|
|
|
|
|
|
2.Расчетнаячасть |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задание1 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Определениенеобходимоговоздухообменавпроизводственном |
|||||||||||||||
|
|
помещенииисходяизусловияудаленияизбыточнойтеплоты |
|||||||||||||||
|
|
иразбавлениявредныхвыделенийсвежимвоздухомдодопустимых |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
концентраций |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Определ ть необход мый воздухообмен в производственном помещении |
|||||||||||||||
|
|
из |
|
|
теплоты и |
разбавления |
вредных |
||||||||||
|
исходя |
услов я |
удаления избыточной |
||||||||||||||
Свыделений свеж м воздухом до допустимых концентраций на основании |
|||||||||||||||||
|
исходныхданных (та л.4). |
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
Исходные данные для расчета |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Длина |
Ш ри- |
|
Высо- |
Мощ- |
|
Кате- |
|
Вред- |
Кол-во |
Чис- |
Темпе- |
|
|
|
|
|
Ва- |
на |
|
та |
|
|
|
вред- |
ратура |
|
|
|
|||||
|
поме- |
|
|
ность |
|
гория |
|
ное |
ло |
|
ПДК, |
|
|||||
|
ри- |
|
поме- |
|
поме- |
|
|
|
|
|
ного |
|
в раб. |
|
3 |
|
|
|
ант |
щения, |
щения, |
|
щени |
о ор-я, |
|
тяжести |
|
веще- |
в-ва, |
раб. |
зоне, |
|
мг/м |
|
|
|
|
м |
м |
|
я, м |
|
кВт |
|
ра оты |
|
ство |
мг/ч |
чел. |
0С |
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
1 |
55 |
24 |
5 30 Легкая |
Пыль |
50 |
15 |
22,5 |
|
4 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
крах- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мала |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
70 |
44 |
|
4 |
|
200 |
|
Тяжелая |
|
Ок- |
20000 |
50 |
18 |
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сид |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Аазота |
|
|
|
|
|
||||||
|
3 |
100 |
48 |
|
7 |
|
190 |
|
Легкая |
це- |
20000 |
100 |
24 |
|
200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тон |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
24 |
48 |
|
7 |
|
60 |
|
Средней |
це- |
15000 |
10 |
22 |
|
200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тяжести |
тон |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
50 |
30 |
|
6,5 |
|
50 |
|
Легкая |
Пыль |
5000 |
50 |
20 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
хлоп- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ковая |
|
|
|
|
|
|
|
|
Порядок расчета. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
1. Избыточное количество теплоты, подлежащей удалению из |
|||||||||||||||
|
производственногопомещения,определяютпотепловомуИбалансу |
||||||||||||||||
|
где∑Qрасх=0. |
|
|
|
Qизб=∑Qпр−∑Qрасх, |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
С учетомизложенного, |
|
Qизб= ∑Qпр. |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
76
В настоящей задаче избыточное количество теплоты определяется только с учетомтепловыделенийэлектрооборудованияи работающегоперсонала
∑Qпр = Qэ.о+Qр.
Теплота,выделяемаяэлектродвигателямиоборудования,
Qэ.о=352βN,
где β − коэффициент, учитывающий загрузку оборудования, одновременность его работы,реж мработы;β=0,25−0,35;N−общаямощностьэлектродвигателей,кВт.
Теплота,выделяемаяработающимперсоналом,определяетсяпоформуле
число |
Qр.п=n. Kр, |
|
||
гдеn− |
работающ х;Kр–тепловыделенияотвзрослыхлюдей,Вт. |
|||
С2.Необход мыйвоздухоо менпоизбыткамтеплаопределяетсяпоформуле |
||||
|
L1=3600Q/(c.р.(tyx–tпр), |
|
||
где Q – избытки явной теплоты в помещении, кДж/ч; с – теплоемкость воздуха, |
||||
|
бА |
|||
Дж/(кг·град); р – плотность воздуха, кг/м3; tпр, |
tух |
– температура приточного и |
||
уходящего |
зпомещен явоздухасоответственно,°С. |
|||
Температуравоздуха,удаляемогоизпомещения,определяетсяпоформуле |
||||
|
|
tух = tр.з + |
t , |
|
где tр.з − температура воздуха в ра очей зоне, °С; |
t − градиент температуры |
|||
по высоте помещения (от 1 до 5 °С). |
|
|
||
3. Расход приточного воздуха, необходимый для поддержания |
||||
концентрациивредныхвеществв заданныхпределах,определяетсяпоформуле |
||||
|
|
L=G/(qв–qпр), |
|
|
|
|
Д |
||
где G – количество вредных веществ, выделяемых в помещении, мг/ч;
qв, qпр – концентрация вредных веществ в вытяжном и приточном воздухе соответственно, мг/м3.
Концентрация вредных веществ в приточном воздухе должна быть
минимальной и не должна превышать 30% от предельно допустимой И
концентрации (ПДК) в воздухе рабочей зоны, т.е. qв=qпдк; qпр=0,3 qпдк. 4. Кратность воздухообмена определяется по формуле
К= L/Vп,
77
Задание 2 Аэродинамический расчет воздуховодов приточной механической
вентиляции в производственном цехе
Выполнить аэродинамический расчет воздуховодов приточной механической вентиляции производственного цеха по производству древесины, схема которой представлена на рис. 3.
Участки основного расчетного направления, а также все
здании |
||
дополнительные участки с дальнего ответвления пронумерованы на рис. 3. |
||
На схеме указаны дл ны |
расходы воздуха на всех участках (в кружке у |
|
Свыносной черты став тся номер участка, над чертой указывается расход |
||
воздуха, м3/ч, а под чертой – длина участка, м). |
||
Температуру наружного воздуха принять равной +4 0С. Внутреннюю |
||
|
бА |
|
температуру воздуха в |
принять равной +20 0С. Воздуховод стальной, |
|
круглого сечен я. Высоту этажа принять равной 5 м. |
||
Подобрать вент лятор и электродвигатель. |
||
|
|
Д |
|
Рис. 2. Схема воздуховодов приточной системы |
|
|
|
механической вентиляции |
Порядок расчета. |
И |
|
|
||
1. |
Определить давление в системе вентиляции по формуле |
|
P=ρg ·h , ρ= ρ5- ρ20,
где h– высотаэтажа,м;g– ускорениесвободногопадения,равное9,8 м/с2; ρ – плотность воздуха, кг/м3 (табл. 5).
78
Таблица 5
Плотность воздуха при различной температуре и нормальном атмосферном давлении (760 мм рт.ст.)
|
Температура, 0 |
Плотность, кг/м3 |
Температура, 0С |
Плотность, кг/м3 |
|
|
С |
|
1,293 |
16 |
1,221 |
|
|
0 |
|
|
||||
|
2 |
|
1,284 |
18 |
1,213 |
|
|
4 |
|
1,275 |
20 |
1,205 |
|
|
6 |
|
1,266 |
22 |
1,197 |
|
|
8 |
|
1,257 |
24 |
1,189 |
|
|
наименьшеезначен е. В рассматриваемом случае таким |
будет канал правой |
|
|||
10 |
|
1,247 |
26 |
1,181 |
|
|
|
12 |
|
1,239 |
28 |
1,173 |
|
|
14 |
|
1,230 |
30 |
1,165 |
|
Расчет бАвоздуховодов начинается с наиболее неблагоприятно расположенного канала,для которого возможная удельная потеря давления имеет
ветки,обозначенный №1(см.рис.3).
Определ тьудельнуюпотерюдавленияпоформуле
где l |
|
Pуд= P/ l, |
– общаядлина участковосновного расчетногонаправления,м. |
||
2. |
|
Рассчитатьучасток1всистемевентиляции. |
2.1. |
Определитьплощадьсеченияканалапо формуле |
|
|
|
Д |
|
|
f=L/3600·υ, |
|
|
3 |
где L – количество приточного воздуха по каналу, м /ч; υ – скорость движения |
||
воздухапорассматриваемомуучастку, м/с. |
||
2.2. |
Определитьдиаметрканала(воздуховода)пономограмме(рис.3). |
|
|
|
И |
79
Си бА Д
Рис. 3. Номограмма для определения потерьИдавления на трение в круглых воздуховодах механической вентиляции
80