Л 19 Вентиляция ПрПом 2013

Г.Ф. Несоленов. Лекция 20. Вентиляция производственных помещений

– основа обеспечения качества воздушной производственной среды

пределами обслуживаемых помещений, а сами вентиляторы устанавливают на амортизаторы во избежание возникновения вибрации и шума. Соединяют вентиляторы с воздуховодами через эластичные резиновые, полотняные и другие вставки. Кроме того, в системах искусственной вентиляции устанавливают камеры глушения шумов либо специальные глушители в воздуховодах.

2.2.1. Расчёт необходимого воздухообмена

Все производственные помещения должны обязательно вентилироваться. Это условие может быть выполнено на основе расчѐта необходимого воздухообмена в производственном здании.

Потребный воздухообмен определяется различными методами.

1. Для производственных помещений, которые характеризуются нормативным микроклиматом в помещении, на основании СанПиН 2.2.4.54696 [1] и отсутствием в помещении вредных веществ или, когда концентрация опасных веществ не превышает предельно допустимых концентраций (ПДК).

В этом случае воздухообмен за счѐт поступления приточного воздуха равен:

Lпр N L',

где N – штатное число работающих в помещении, чел.;

L’ – необходимое значение воздухообмена в зависимости от объѐма воздуха в помещении, приходящегося на одного работающего в наибольшей смене в единицу времени. Принимается по табл. 2.1.

Таблица 2.1. Данные для расчѐта воздухообмена в помещениях без вредных выделений

В основу расчѐта механической вентиляции берутся величины теплосодержания, а в некоторых случаях концентрации углекислого газа или диоксида углерода.

Для определения требуемого воздухообмена необходимы следующие исходные данные: количество вредных выделений (тепла, влаги, газов и паров) за 1 ч, ПДК вредных веществ в 1 м3 воздуха, подаваемого в помещение.

11

Г.Ф. Несоленов. Лекция 20. Вентиляция производственных помещений

– основа обеспечения качества воздушной производственной среды

L G . q уд qпр

Причѐм должно обязательно выполняться следующие условия: qуд ПДК, а qпр = 0,3 ПДК, что накладывает определѐнные условия по очистке как поступающего (приточного), так и удаляемого воздуха. Для населѐнных мест среднесуточная концентрация ПДКс. с = 0,15 мг / м3.

Если наружный воздух не содержит вредных веществ, т.е. qпр = 0, то уравнение упрощается, и тогда

Lпр qG .

уд

При одновременном выделении в воздух рабочей зоны вредных веществ однонаправленного действия необходимо выполнить условие:

C1 C2 ... Cn 1.

ПДК1 ПДК 2 ПДК n

5. Удаление избытков углекислого газа, либо диоксида углерода рассчитывается:

CCO

Gco изб , mв mн

где CCOизб – избыток углекислого газа, кг / ч;

mв и mн – допустимая концентрация вредных веществ в воздухе помещения и в поступающем в помещение воздухе соответственно.

Влагосодержание приточного и удаляемого воздуха определяется по дефициту насыщения D:

D Fмакс F,

где Fмакс – максимальная влажность производственного помещения, %; F – абсолютная влажность производственного помещения, %.

13

Г.Ф. Несоленов. Лекция 20. Вентиляция производственных помещений

– основа обеспечения качества воздушной производственной среды

Важность определения дефицита насыщения трактуется технологическим регламентом для обеспечения качества выпускаемого изделия, например, при склеивании, особо ответственных сборках и других технологических процессах.

Дефицит насыщения в этом случае определяется разностью значениями влажности воздуха при температуре выполняемой технологической операции, например, склеивания, и абсолютной влажности в момент выполнения этой операции, определяемой по показаниям сухого термометра психрометра Августа.

6. Для определения объѐма вентиляционного воздуха по избыточному теплу требуется знать количество тепла, поступающего в помещение от различных источников (приход тепла. Qпр), и количество тепла, расходуемого на возмещение потерь через ограждения здания и другие цели, Qрасх.) Разность(Qпр - Qрасх) = Qизб и выражает количество тепла, которое идѐт на нагревание воздуха в помещении и которое должно учитываться при расчѐте воздухообмена.

Воздухообмен, необходимый для удаления избыточного тепла, вычисляют:

L 3600Qизб ,

C ρ (t уд tпр )

где Q изб – избыточное количество тепла, Дж / с;

tуд и t пр. – температура удаляемого и приточного воздуха, °К; С – удельная теплоѐмкость воздуха, Дж / (кг К);– плотность воздуха при 293 °К, кг / м3.

Температура удаляемого из помещения воздуха находится из уравнения:

где tр. з – температура воздуха в рабочей зоне (на рабочем месте), в зоне дыхания работающего, принимается из условия tр. з tдоп; tр. з принимается в соответствии с нормативами в зависимости от категории помещения по тепловыделениям (холодное или горячее);

t = (1-5) °С / м – градиент повышения температуры воздуха в помещении по высоте;

H – высота рабочей зоны м;

2 – высота рабочего место, на котором располагается рабочий.

14

Г.Ф. Несоленов. Лекция 20. Вентиляция производственных помещений

– основа обеспечения качества воздушной производственной среды

Температура приточного воздуха должна быть на (5-7) °С меньше, чем температура рабочей зоны.

7. Ориентировочное количество вентилируемого воздуха, особенно для необитаемых помещений, достаточно подсчитать по величине «кратности воздухообмена K, которая представляет собой отношение расхода вентиляционного воздуха (L, м3/ч) к объѐму помещения (Vп, м3), т.е.:

K L .

Vп

Коэффициент кратности изменяется в пределах от 1 до 10. Большее значение соответствуют меньшему по объѐму помещению. При естественной вентиляции коэффициент кратности К определяется косвенным методом по углекислому газу, выделяемому человеком при работе, по уравнению:

где 22,6 – количество углекислого газа, выделяемого человеком за час, г / ч; N – число одновременно работающих людей в помещении, ед.

m – концентрация углекислого газа в воздухе помещения, в промилях,

°%;

0,4 – средняя концентрация углекислого газа в атмосферном воздухе,

°%.

8. Приведенные зависимости позволяют рассчитывать воздухообмен в самом общем случае. Для более полных и точных расчѐтов следует учитывать различные газовыделения из источников загрязнений, причѐм предусматривать такой воздухообмен, который обеспечивал бы концентрацию вредных примесей во всѐм объѐме помещения на уровне заданных безопасных величин или ПДК.

Исследование процессов воздухообмена в условиях газовыделений позволило авторам [2] вывести зависимость для расчѐта расхода воздуха в вытяжной системе:

15

Г.Ф. Несоленов. Лекция 20. Вентиляция производственных помещений

– основа обеспечения качества воздушной производственной среды

где Gв – количество выделяющейся в помещение вредной примеси, г / ч;

qн и qв – концентрация вредной примеси в наружном и удаляемом воздухе соответственно, г / м3;

qo – концентрация вредной примеси в объѐме воздуха в начале процесса газообразования, г / м3;

T – время процесса газовыделения вредной примеси, ч; V – объѐм выделяемых вредных веществ, м3.

2.3 Системы механической вентиляции

При механической вентиляции воздухообмен осуществляется за счѐт напора воздуха, создаваемого вентиляторами (осевыми и центробежными). Воздух в холодный период года подогревается, в тѐплый – охлаждается и, кроме того, очищается от загрязнений (пыли и вредных паров и газов).

Механическая вентиляция бывает приточной, вытяжной, приточновытяжной, а по месту действия – обще обменной и местной.

При приточной системе вентиляции (рис. 2.3 а) воздух забирается извне с помощью вентилятора через калорифер, где воздух нагревается и при необходимости увлажняется, а затем подаѐтся в помещение. Количество подаваемого воздуха регулируется клапанами или заслонками, устанавливаемыми в ответвлениях. Загрязнѐнный воздух выходит через двери, окна, фонари и щели неочищенным.

Рис. 2.3. Схема приточной, вытяжной и приточно-вытяжной механической вентиляции: а – приточная; б – вытяжная; в – приточновытяжная; 1 – воздухоприѐмник для забора чистого воздуха; 2 – воздуховоды; 3 – фильтр для очистки воздуха от пыли; 4 – калориферы; 5 – вентиляторы; 6 – воздухораспределительные устройства (насадки); 7 – вытяжные трубы для выброса удаляемого воздуха в атмосферу; 8 – устройства для очистки удаляемого воздуха; 9 – воздухозаборные отверстия для удаляемого воздуха; 10 – клапаны для регулирования количества свежего вторичного ре-циркуляционного и выбрасываемого воздуха; 11 – помещение, обслуживаемое приточно-вытяжной вентиляцией; 12 – воздуховод для системы рециркуляции

16

Г.Ф. Несоленов. Лекция 20. Вентиляция производственных помещений

– основа обеспечения качества воздушной производственной среды

При вытяжной системе вентиляции (рис. 2.3 б) загрязнѐнный и перегретый воздух удаляется из помещения через сеть воздуховодов с помощью вентилятора. Загрязнѐнный воздух перед выбросом в атмосферу очищается. Чистый воздух подсасывается через окна, двери, неплотности конструкций.

Приточно-вытяжная система вентиляции (рис. 2.3 в) состоит из двух отдельных систем – приточной и вытяжной, которые одновременно подают в помещение чистый воздух и удаляют из него загрязнѐнный. Приточные системы вентиляции также возмещают воздух, удаляемый местными отсосами и расходуемый на технологические нужды: огневые процессы, компрессорные установки, пневмотранспорт и др.

Как правило, на различных производствах наиболее широкое применение нашла комбинированная вентиляция, которая выполняется в виде обще обменной и местной вентиляции.

Обще обменная вентиляция. Она имеет общие воздуховоды и служит для очистки воздуха во всѐм объѐме помещения. Рассчитывается по приточному и удаляемому воздуху.

Местная вентиляция. Такая вентиляция предназначена для улавливания вредных веществ непосредственно на рабочее место и невозможности распространения этих веществ по всему объѐму помещения, а также для подачи чистого воздуха в рабочую зону.

При выделении в технологическом процессе пыли в задачу местной вентиляции входит удаление пыли, в том числе, металлической. Такая пыль, оседая на базовых поверхностях оборудования, вызывает его неустойчивую работу, вибрацию, особенно поточных линий, и, следовательно, приводит к повышенному уровню шума на рабочем месте. К тому же при запылѐнности трущихся его частей оборудование изменяет класс точности, а следовательно ведѐт к изменению качества получаемых на этом оборудовании изделий.

Машинная пыль, попадая в смазочные масла, ускоряет износ деталей станков, что приводит к более быстрому выходу их из строя.

Для местной вентиляции часто применяются всевозможные дефлекторы. Наибольшее распространение получили дефлекторы типа ЦАГИ (рис.

2.4), которые представляют собой цилиндрическую обечайку, укреплѐнную над вытяжной трубой.

17

Г.Ф. Несоленов. Лекция 20. Вентиляция производственных помещений

– основа обеспечения качества воздушной производственной среды

Рис. 2.4. Схема дефлектора типа ЦАГИ: 1 – диффузор, 2 – конус, 3 – лапки, 4 – обечайка, 5 – колпак

Для улучшения подсасывания воздуха давлением ветра труба оканчивается плавным расширением диффузором. Для предотвращения попадания дождя в дефлектор предусмотрен колпак.

Эффективность очистки воздуха на рабочем месте дефлектором определяется соответствующим диаметром, который для дефлектора типа ЦАГИ можно найти по уравнению:

где L – расход воздуха через дефлектор, м3 / ч,

Vв – скорость движения воздуха через дефлектор. Как правило, принимается половинное значение среднемесячной скорости ветра по румбам розы ветров.

Скорость воздуха (м/с) в патрубке при учѐте только давления,

где v – скорость ветра, м / с. В табл. 2.2 приводятся значения скорости ветра для г. Самары [3].

ε – сумма коэффициентов местного сопротивления втяжного

воздуховода при его отсутствии = 0,5 (при входе в патрубок); l – длина патрубка или вытяжного воздуховода, м.

18

Г.Ф. Несоленов. Лекция 20. Вентиляция производственных помещений

– основа обеспечения качества воздушной производственной среды

С учѐтом давления, создаваемого ветром, и теплового давления скорость воздуха в патрубке вычисляют из выражения:

где ρ hд (ρн ρв ) – тепловое давление, Па;

Hд – высота дефлектора, м;

н и в – плотность наружного воздуха и воздуха внутри помещения, кг / м3.

Таблица 2.2 – Средняя скорость (м / с) ветра по направлениям розы ветров для г. Самары

Скорость движения воздуха в патрубке составляет примерно (0,2-0,4) скорости ветра, т.е. Vв (0,2 - 0,4)v.. Если дефлектор установлен без

вытяжной трубы непосредственно в перекрытии, то скорость воздуха несколько больше Vв 0,5v..

Показателем эффективности работы вентиляции является степень очистки воздуха производственного помещения. Степень очистки воздуха можно определить из уравнения:

CO Cзагр Cоч 100%.

Cзагр

где Сзагр и Соч – концентрация загрязнѐнного (до установки вентиляции) и очищенного воздуха помещения соответственно, мг / м3.

19

Г.Ф. Несоленов. Лекция 20. Вентиляция производственных помещений

– основа обеспечения качества воздушной производственной среды

3 ОЧИСТКА С ПОМОЩЬЮ ОТСОСОВ

В помещениях для хранения и расфасовки химикатов предусматривается вытяжная вентиляция: местная от шкафов для взвешивания и расфасовки химикатов со скоростью всасывания в рабочих проѐмах 1 м / с и общеобменная – из нижней зоны помещения в объѐме трѐхкратного обмена в час [2].

Приточная вентиляция должна быть механической с подачей в верхнюю зону помещения и обеспечением подвижности воздуха в рабочей зоне не выше 0,3 м / с.

На участках приготовления растворов, химической и электрохимической обработки металлов применяют три типа местных отсосов: зонты, вытяжные шкафы и бортовые отсосы.

Зонты. Их употребляют для отсоса газов, выделяющихся в небольших объѐмах, у ванн с холодными электролитами (до 30 °С), например, фосфорнокислых для полирования меди) либо у ванн, входящих в конвейерную установку.

Вытяжные шкафы. Они применяются для ванн травления меди и еѐ сплавов в смеси азотной и серной кислот, для ванн, входящих в конвейерную установку, для работ по приготовлению растворов, навесок сыпучих материалов, дроблению; по расфасовке и дозировке вредных веществ.

Количество воздуха, удаляемого от шкафа при отсутствии в нѐм источника теплоты (м3 / с) рассчитывают [4]:

L F0 v0.

где v0 – скорость всасывания в сечении открытого проѐма, м / с; F0 – площадь проѐма, м2.

Расчѐтная допустимая скорость воздуха в рабочем проѐме вытяжного шкафа определяется видом выделяющихся вредных веществ (табл. 2.3).

Широкое применение в современных гальванических цехах находят однобортовые и двубортовые отсосы простого типа: с вертикальной плоскостью всасывания (рис. 2.5, а) и опрокинутые, с горизонтальной плоскостью всасывания (рис. 2.5, б).

20