4.4. Расчет искусственного освещения, вентиляции, отопления

4.4.1. Расчет освещения

Для расчета искусственного освещения принимаем наиболее распространенный и простой метод светового потока. Здесь рассчитываем световой поток, который должна излучать каждая электрическая лампа (при заданном количестве ламп), по формуле:

(4.1)

где Е - нормативная минимальная освещенность, 200 лк;

К - коэффициент запаса освещенности;

S - площадь освещаемого помещения, м²;

Z - коэффициент минимальной освещенности, Z = 1,1; N_n – число ламп в светильнике; u – коэффициент использования светового потока.

(4.2)

Коэффициент светового потока u показывает, какая часть светового потока светильника попадает на рабочую поверхность.

Величина коэффициента зависит от типа светильника, коэффициентов отражения стен p_с, потолка p_пот, расчетной плоскости p_р, индекса помещения i, который равен:

(4.3)

где H_п- высота подвеса светильника, H_n= 3,5 м;

A и B - длина и ширина помещения, А = 6,1 м; В = 6,2 м.

Коэффициент использования светового потока выбирается из справочника.

Значение коэффициентов использования светового потока для случаев, когда р_пот=50%, р_с=30%, р_р=10% Индекс помещения равен:

Выбираем средний коэффициент использования светового потока: u=0,5.

Выбираем лампу: пылевлагозащищенная лампа дневного света, световой поток 4320 лм, световая отдача 54 лм/Вт, во взрывобезопасном исполнении. Находим количество ламп:

Получаем 3 светильника по 2 лампы в каждом.

4.4.2. Расчет вентиляции

Вентиляционные устройства в помещениях ремонтного предприятия предназначены для улучшения условий труда, уменьшения запыленности и задымленности воздуха, повышения сохранности оборудования. Определение потребности в вентиляционном воздухе основывается на данных о количестве выделяющихся вредных примесей (газов, паров, пыли), количестве тепла и влаги в вентилируемом помещении и количестве воздуха, удаляемого через местные отсосы.

Чаще всего вентиляция бывает приточно-вытяжной. В зависимости от перемещения воздуха вентиляция подразделяется на естественную и механическую, в зависимости от способа организации воздухообмена – местную и общую. На ремонтных предприятиях наиболее распространены и необходимы местные вытяжные вентиляционные установки, которые удаляют воздух непосредственно от мест образования или выхода вредных выделений.

Определяем приведенный объем отсасываемого воздуха:

, (4.4)

где F – площадь помещений, F = 37,82 м²; h – высота помещений, h = 4 м; k – кратность обмена воздуха, k = 1,5.

Удельная масса воздуха определяется по формуле:

(4.5)

Определив по приведенным данным объем отсасываемого воздуха, можно подобрать вентилятор. Мощность (кВт), расходуемая вентилятором, подсчитывается по формуле:

(4.6)

где L – объем воздуха, перемещаемого вентилятором, L = 63360м³/ч; Н – давление, развеваемое вентилятором, H = 981 Па; η – коэффициент полезного действия вентилятора, η ≈ 0,55. Тогда,

Вентиляторы низкого давления развивают давление до 981 Па, среднего давления – до 2943 Па, высокого давления – до4905 Па.

Объем перемещаемого вентилятором воздуха увеличивается прямо пропорционально частоте вращения, давление – пропорционально квадрату, а мощность – кубу частоты вращения.

Отсасываемый от установок воздух должен компенсироваться поступлением такого же количества воздуха. Для подогрева поступающего воздуха устанавливаются различные подогревательные устройства (калориферы). Количество тепла (Дж/с), необходимое для нагревания поступающего в помещение холодного воздуха, определяется по формуле:

, (4.7)

где L – объем поступающего через калорифер воздуха, L = 17,6 м³/с;

γ – удельная масса воздуха, кг/м;³ с – теплоемкость воздуха, c=0,24 Дж/кг · градус;

Т_В – температура воздуха в помещении или температура, до которой должен быть нагрет поступающий воздух, T_B = 18 град;

Т_Н – температура поступающего воздуха в калорифер, T_H = -15град;

Зная количество тепла, необходимого для нагревания воздуха, можно определить необходимую поверхность калорифера.

(4.8)

где W – количество тепла, необходимое для нагревания поступающего

через калорифер холодного воздуха, Дж/с;

К_П – коэффициент теплоотдачи калорифера;

Т_Г – температура поступающей в калорифер воды, град; Т_об – температура выходящей из калорифера воды, град; η – коэффициент запаса калорифера, η = 1,15 – 1,2.

4.4.3. Расчет контурного заземляющего устройства

Целью расчета является определение характеристик контурного заземляющего устройства производственного корпуса.

Исходные данные:

Заземляющее устройство состоит из трубчатых электродов, размещенных по контуру производственного корпуса.

Величину сопротивления одиночного электрода определяем по формуле:

R_Э=ρΨ_В/2πℓ[ln2ℓ/D+0,5ℓn(4Н+ℓ/4Н-ℓ)], (4.9)

где D - диаметр электрода, D = 0,04 м;

ℓ - длина электрода, ℓ = 1,2 м;

d - глубина заложения вертикальных электродов до поверхности земли, а также соединительной полосы, выполненной из круглой стальной проволоки, мм; t=0, 8 м;

Ψ_в=1,4 - коэффициент сезонности для вертикальных электродов;

Ψ_г=4,5 - для горизонтальной полосы;

ρ - удельное сопротивление грунта, ρ = 100 Ом м;

H=ℓ/2+t - глубина заложения от поверхности земли до середины электрода, H = 1,4 м.

Тогда:

R_Э=100∙1,4/2∙3,14∙1,2[ln2∙1,2/0,04+0,5∙ln(4∙1,4+1,2/4∙1,4-1,2)]=3,8 Ом

Определяем методом последовательных приближений количество электродов в заземляющем контуре:

n=L/а≤R_э/R_доп.η_в, (4.10)

где R_доп=4Ом - допустимое сопротивление заземляющего устройства; L - длина соединительной полосы, равная периметру контура, L=216 м; а - расстояние между электродами, a=100 м; η_в - коэффициент использования электродов.

η_в=0,41.

Подставляя значения получим [18]: n=216/100≤ 3,8/4∙ 0,41 n=2 шт.

Определяем величину сопротивления соединительной полосы по формуле:

R¹_n=(ρΨ_г/2πL) ℓn(L²/dt), (4.11)

R¹_n=(100∙4,5/2∙3,14∙216) ∙ln(216²/2∙0,008)=4,9 Ом.

С учетом коэффициента использования η_г полосы [13] R_п будет:

R_n=R¹_n/η_г = 4,9/0,45=10,8 Ом. (4.12)

Определяем сопротивление вертикальных электродов, составляющих контур:

R_к=R_э/nη_в, Ом (4.13)

R_к=3,8/2∙0,41=4,6 Ом

Проверяем сопротивление растеканию контура:

R_u=R_кR_п/(R_к+R_п)≤ R_доп, (4.14)

R_u=4,6∙10,8/(4,6+10,8)=3,2 Ом <R_доп=4 Ом.