3334

По каждой схеме водонагревания циркуляция может быть естественной и принудительной, так и система теплоснабжения может быть пассивной и активной.

Если накопительный бак расположен выше солнечного коллектора, то идёт естественная циркуляция теплоносителя. Если такое расположение бака невозможно, то применяется система с активной циркуляцией теплоносителя.

Безусловно, одноконтурная система более дешева, двухконтурная система с активной циркуляцией несколько дороже.

Литература

1.Батенин, В.М. Создание новых видов автономных энергоустановок на основе методов прямого преобразования энергии / В.М. Батенин, Н.Н. Баранов // Известия РАН. Энергетика. – 1997. –

№2. – С. 3–28.

2.Волков, Э.П. Перспективы применения солнечных фотоэлектрических станций с теплоутилизирующим паросиловым циклом / Э.П. Волков, А.И. Поливода, Ф.А. Поливода // Известия РАН. Энергетика. 1997. – № 3. – С. 61–91.

3.Кошелев, А.А. Потенциальные возможности вовлечения возобновляемых природных ресурсов в топливно–энергетический баланс Иркутской области / А.А. Кошелев, А.П. Шведов. – Иркутск: Изд. ИСЭМ, 1998. – 64 с.

Воронежский государственный технический университет

111

УДК 331.45 (075)

Н.А. Матвеева, студент; А.И. Урывская, студент; Л.Н. Звягина, к.п.н., доцент

АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ АТМОСФЕРЫ РАБОЧИХ ПОМЕЩЕНИЙ

Аннотация: в работе представлен элемент проведения практического занятия по расчёту количества поступающих в среду помещений тепла, влаги и вредных газов. Рекомендованы методы и средства защиты для соблюдения установленных нормативов

Ключевые слова: тепло, окружающая среда, вредные газы, рабочие помещения, рабочая среда

Успешное решение вопросов охраны и оздоровления условий труда в значительной мере зависит с состояния атмосферы рабочих помещений.

Метеорологические параметры микроклимата производственных помещений зависят в очень значительной мере от физических параметров воздуха, а именно: температуры, влажности, чистоты, скорости перемещения. Названные параметры в значительной, мере влияют на физическое состояние человека, его работоспособность.

Значительное влияние имеет состояние атмосферы рабочих помещений на технологические и производственные процессы. Состояние и состав воздушной среды при определённых внешних условиях могут оказаться неблагоприятными для персонала, ведения технологического процесса.

Задачей защиты работающего персонала является удаление веществ из зоны их образования; минимизация их попадания в воздух, воду, пищу; очистку загрязнённого воздуха или воды от них перед попаданием в воздух рабочей зоны, территории предприятия, биосферу. Как правило, применяются следующие методы и средства: рациональное размещение источников вредных выбросов по отношению к рабочим местам; удаление вредных выделений от источника их образования посредством местной или общеобменной вытяжной вентиляции; применение средств очистки воздуха от вредных веществ; применение индивидуальных средств защиты органов дыхания человека.

Для того чтобы уменьшить загрязнение территории промышленного предприятия, а также населённых мест, выбросы загрязнённого воздуха из цехов, помещений промышленных предприятий и

112

технологических установок, удаляемого вентиляцией, осуществляют через высокие трубы с целью их лучшего рассеивания в атмосфере и снижения концентрации вредных веществ.

Рациональное размещение предусматривает максимально возможное удаление источников загрязнения воздуха химическими и биологическими веществами от рабочих мест, локализация источников вредных выделений в отдельных производственных помещениях.

Удаление вредных выделений, образующихся в технологическом процессе, осуществляется с использованием средств вентиляции и местных отсосов.

Для нормирования содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны используются ГОСТ 12.1.005 ССБТ "Общие санитарно– гигиенические требования к воздуху рабочей зоны" и СанПиН № 11–19–94 "Перечень регламентированных в воздухе рабочей зоны вредных веществ". Кроме этого СанПиН № 9–72 РБ 98 определяет перечень промышленных аэрозолей, оказывающих фиброгенное действие на организм человека. В это перечень включены 11 наименований пыли, в том числе кремнезем, асбесты природные и синтетические, цемент, шамот каолиновый, огнеупоры, пыль стекла, искусственные минеральные волокна (стекловата, вата минеральная и др.), угольная пыль, сварочный аэрозоль и т.д.

Во многих производственных помещениях превалирующей вредностью является избыточное тепло. Для удаления из помещения избытков тепла устраивается общеобменная вентиляция. Количество теплоизбытков можно определить на основании равенства:

Если потери тепла превышают величину суммарных теплопоступлений, тогда:

Источниками поступления тепла в помещения являются различные нагревательные и плавильные, термические печи, нагретые и расплавленные материалы, остывающие изделия, неизолированные поверхности трубопроводов, по которым перемещаются нагретые рабочие тела. В переходный и тёплый периоды года необходимо учитывать поступление в помещение тепла от солнечной радиации.

113

Суммарное тепловыделение в помещение от различных нагревательных печей определяют следующим образом:

где Qn – полное количество тепловой энергии, получаемой за счёт энергии нагрева; – коэффициент, определяющий долю энер-

гии, которая выделяется в виде тепле в помещении, колеблется от 0,15 до 0,7 в зависимости от конструкции печи; – коэффициент

одновременности действия обогревательных устройств.

Полное количество тепла, получаемое обогреваемым устройством, Qn определяют следующим образом:

– при сжигании твёрдого топлива:

N y – установочная мощность, (кВт).

Тепловыделения от электродвигателей оборудования определя-

фициент, определяющий долю тепла, которое выделяется в помещении электродвигателем; Km – коэффициент, определяющий долю тепла, которое выделяется от работающего оборудования.

Величина Qn определяется по следующей зависимости:

ношению средней мощности, которая передаётся оборудованию в течение расчётного часа, к установленной мощности двигателя:

114

где 1 Kn – КПД электродвигателя по данной его загрузке; Kn – поправочный коэффициент, учитывающий загрузку электродвигателя (при K3 > 0,8, K p =1, при K3 < 0,8; Kn <1 ); – КПД

электродвигателя принимают по каталогу.

Тепловыделения от нагретых поверхностей определяют по формуле:

ра окружающего воздуха, равная температуре рабочей зоны. При инженерных расчётах коэффициент теплоотдачи определяют:

где v – скорость движения воздуха над теплоотдающей поверхностью, м/с. При измерении, в Вт/(м2К), значения эмпириче-

ских коэффициентов равно A = 0,93; B = 0,0475; C = 7.

Если остывающий материал находится в твёрдом состоянии, то количество тепла, выделяемое в помещение равно,

конечная температуры материалов; Z – время затвердения и остывания расплавленного материала до конечной температуры, коэффициент, учитывающий неравномерность выделения тепла во времени.

115

Для металлов, например, в первый час принимают при изделиях массой до 200 кг – = 0,75; от 200 до 1000 кг – =0,55; для прочих

материалов принимают значения = (0,4–0,5).

Теплоёмкость материалов в интервале температур определяют:

коэффициент теплоёмкости: для стали = 0,46∙10–4; чугуна 0,47·10–4.

Количество выделяемого источником освещения тепла в помещении

где N y – суммарная мощность всех источников освещения.

Для защиты от теплового излучения используют различные теплоизолирующие материалы, устраивают теплозащитные экраны и специальные системы вентиляции (воздушное душирование). Перечисленные выше средства защиты носят обобщающее понятие теплозащитных средств.

Поступления в воздух помещений влаги, вредных паров, газов и пыли.

Ряд производственных процессов связаны с выделением большого количества теплоты, водяных, паров, пыли, в результате чего в помещении повышаются температура воздуха, влажность, запылённость, загазованность.

При длительном пребывании большого количества людей в закрытых помещениях повышаются температура и влажность воздуха, увеличивается содержание углекислого газа, а количество кислорода уменьшается.

Количество влаги, испаряющейся с открытой кипящей водной поверхности можно определить по формуле Дальтона, (кг/ч):

водяного пара у поверхности испарения, соответствующие полному насыщению при температуре воздуха, равной температуре поверхности tп воды, кН/м2; Pn – упругость водяного пара в воздухе рабо-

чего помещения, кН/м2; F – поверхность испарения, м2.

При нормальном барометрическом давлении коэффициент испарения , кг/(ч·кН) необходимо определять по формуле:

116

где a – коэффициент, учитывающий влияние на испарение естественной конвекции и зависящий от температуры поверхности; v – скорость движения воздуха над поверхностью иcпарения, м/с.

где P – давление насыщенного пара или газа при температуре испарения, кН/м2.

Количество паров растворителей, поступающих в помещение при проведении малярных работ определяют по следующей зависимости:

m – содержание летучих, выделяющихся при высыхании красок, %; F – поверхность окраски, м2.

Количество окиси углерода, выделяющейся при сгорании любого вида топлива:

– при твёрдом и жидком топливе:

117

4 % каменного, древесного угля, антрацита, кокса 3 %; для мазута и газа 2 %; Cр и S np – весовое содержание в топливе со ответственно

углерода и серы, %; CH 4 , C 2 H 6 , C3 H 8 , C 4 H 10 , C5 H 12 – химический состав газообразного топлива, содержащийся в % по объёму, взятому в Нм3; B – количество сжигаемого топлива, кг/г, или НМ/г (для газа).

При устройстве дымоотводящих каналов или местных отсосов из печей и горнов объем газов, поступающих в помещение, принимается равным 3–8 % общего объёма продуктов горения.

При поступлении в воздух помещения теплоты и влаги изменяются его физические свойства, а при поступлении различных газов, особенно ядовитых (токсичных), паров и пыли изменяется его химический состав. Изменение физических свойств и химического состава воздуха отражается на самочувствии людей, находящихся в помещении, отрицательно влияет на состояние их здоровья, ухудшает условия труда, снижает работоспособность, а часто влияет на качество выпускаемой продукции.

Литература

1.Молчанов, С.Б. Проектирование промышленной вентиляции / С.Б. Молчанов. – М.: Стройиздат, 2001. – 340 с.

2.Рысин, С.А. Вентиляционные установки машиностроительных заводов / С.А. Рысин. – М.: Машиностроение, 1999. – 704 с.

3.Методические указания по выполнению практических работ по курсу «Основы безопасности труда» для студентов направления 080400.62 «Управление персоналом» очной формы обучения.

–Воронеж: ФГБОУ ВПО «ВГТУ», 2013.

Воронежский государственный технический университет

118

УДК 620.9

А.В. Смирнов, студент

ПРИМЕНЕНИЕ АБСОРБЦИОННОЙ ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЫ ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ВОЗДУХА

ДЛЯ ГАЗОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК

Аннотация: во всех газовых турбинах (ГТ), выходная мощность и удельный расход тепла заметно ухудшаются в жаркую погоду. Применение устройств охлаждения воздуха на входе в компрессор ГТУ позволяет устранить этот недостаток

Ключевые слова: газотурбинная установка, мощность, абсорбционная холодильная машина, воздухоочистительное устройство, охлаждение

Внастоящее время на электростанциях широко применяются парогазовые установки (ПГУ). ПГУ состоит из двух отдельных установок: паросиловой и газотурбинной.

Вгазотурбинной установке турбину вращают газообразные продукты сгорания топлива. Чаще всего в качестве топлива используется природный газ, для сжигания которого применяется атмосферный воздух.

Забираемый из атмосферы воздух проходит через комплексное воздухоочистительное устройство (КВОУ), где очищается и подготавливается к подаче в компрессор газотурбинной установки.

Номинальная мощность и удельный расход тепла всех ГТ ухудшаются с увеличением температуры окружающей среды. К сожалению, в большинстве регионов тёплая погода (суточная и годовая) совпадает с наибольшим спросом на электроэнергию.

Хорошим примером изменения мощности от изменения температуры окружающей среды служит газовая турбина LM6000 компании General Electric. У этой ГТ при температуре окружающей среды 10 градусов Цельсия мощность составляет 51,3 МВт. Но когда температура поднимается до 35 °C, мощность падает до 38,5 МВт. Этот факт является основной причиной, почему многие ГТ в тёплую погоду имеют некоторые устройства охлаждения воздуха на входе.

Исторически сложилось так, что для ГТ было два основных варианта охлаждения воздуха на входе: испарительное охлаждение и компрессорное охлаждение. При 35 °C, испарительное охлаждение увеличивает мощность LM6000 до 44,6 МВт (в зависимости от влажности). Компрессорное охлаждение при температуре 35 °C воз-

119

духа на входе увеличивает мощность до 49 МВт. При этих способах охлаждения большая часть мощности расходуется на само охлаждение воздуха.

Третьим вариантом из возможных решений по уменьшению зависимости выходной мощности газотурбинной установки от температуры наружного воздуха является применение абсорбционной холодильной машины (АБХМ), использующих тепло уходящих газов газотурбинной установки, пара или воды.

С абсорбционной холодильной машиной, чистая мощность LM6000 при той же температуре 35 °C увеличивается до 51 МВ. Прирост производительности достигается путём использования тепла уходящих газов, пара или воды для получения необходимого охлаждения. На рис. 1 показана мощность, которая достигается с использованием и без использования абсорбционной холодильной машиной на LM6000.

Рис. 1. Мощность ГТУ:

1 – LM6000 с АБХМ; 1 – LM6000 без охлаждения

120