Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Вентиляция. Учебное пособие.pdf
η
= 100 % · Ф(x) = 100 % · 0,932 = 93,2 %.
циклон
4. Определим концентрацию пыли в воздухе на выходе из циклона и аспирационной
системы
C
конц.
%
=
%
· Cн =
% , %
%
· 2 = 0,1 г/м3.
Расчёт и выбор побудителя тяги.
1. Определим производительность вентилятора с учётом подсосов
Q
вент.
= Q
выход
= Q
· 1,1 = 2 500 · 1,1 = 2 750 м3/ч.
циклон
2. Определим полное давление, развиваемое вентилятором
P
вент.
= (P
циклон
+ P
) · 1,1 = (1 140,2 + 922) · 1,1 = 2 268,4 Па.
система
3. По рабочим характеристикам v и P
подбираем вентилятор. Марка …. .
циклон
Определим потребляемую мощность вентилятора
N =
·
.
·
.
=
· ,
, ·
= 3 767 кВт.
По потребляемой мощности и числу оборотов выберем электродвигатель. Марка …. .
1.8 Основы аэродинамики. Неорганизованный воздухообмен
Обтекание здания воздушным потоком. При набегании воздушного потока
на здание перед ним и за ним образуется область отравного течения – это зона
аэродинамического следа или застойная область. Здание является плохо
обтекаемым телом. При набегании на препятствие нижние слои потока воздуха
затормаживаются, и кинетическая энергия этой части потока переходит в
потенциальную, следовательно, статическое давление увеличится. Увеличение
статического давления происходит постепенно по мере приближения к зданию,
начинаясь за восемь калибров до здания; калибр здания – это средний размер
фасада. Максимальное значение статическое давление достигает на
поверхности поветренного фасада. Набегающий поток воздуха образует зону
циркуляции у поверхности здания. Вихри, которые здесь образуются,
дополняют форму здания до удобообтекаемой и уменьшают потери энергии
основного потока. В этой зоне постоянно происходит обмен воздуха,
71
совершающего вихреобразные движения и уходящего на заветренную сторону
здания. Набегающий поток воздуха обтекает здание и зону циркуляции с боков
и сверху. Обтекающий здание поток воздуха из-за его некоторого поджатия
имеет скорость несколько больше, чем скорость ветра. Этот поток увлекает
воздух с заветренной стороны здания, где в результате этого давление
уменьшается. Воздух, уносимый из заветренной зоны, компенсируется
приземными слоями потока, в которых воздух заторможен и может изменять
направление своего движения. На заветренной стороне здания образуется
несколько вихрей. Если очистка удаляемого из здания загрязнённого воздуха
невозможна, то выбрасывать такой воздух необходимо на высоте выше высоты
зоны аэродинамического следа, так как при попадании вредных веществ в зону
их концентрация в ней может превысить допустимый уровень. Воздухозабор
устраивают на боковых фасадах или главных фасадах в местах, примыкающих
к торцам здания, так как здесь происходит вихревой поток воздуха с
наветренной стороны, подпитывающий зону аэродинамического следа на
заветренной стороне здания.
Определение величины давления ветра на здание. Ветровое давление на
препятствие
W = ρ · 0,5 · 2 · V, Па,
где ρ – плотность воздуха, кг/м
3
; ρ = 1,2 кг/м3;
0,5 – коэффициент обтекания или коэффициент сопротивления;
V – скорость ветра, м/с.
Внутреннее избыточное давление. Внутреннее избыточное давление – это
разность давлений внутри и снаружи здания на одном и том же уровне
P
избыт.
= P
внут.
– P
наруж.
.
72
Величина избыточного давления может быть положительной и
отрицательной величиной. Внутреннее избыточное давление по направлению
вверх от любой горизонтальной плоскости увеличивается, а по направлению
вниз – уменьшается. Если избыточное давление меньше нуля, то воздух будет
поступать в помещение, а если оно равно нулю, то движение воздуха через
отверстие прекратится. Если избыточное давление в какой-то плоскости
больше нуля, то, наоборот, через отверстие воздух будет выходить наружу.
Плоскость, в которой внутреннее избыточное давление равно нулю, называют
нейтральная плоскость или нейтральная зона.
Причины неорганизованного воздухообмена в зданиях. Неорганизованная
вентиляция происходит из-за поступления воздуха в помещение и его вывод
наружу естественным образом. Воздухообмен осуществляется за счёт разницы
температур за окном и в помещении, повышения и понижения атмосферного
давления, наличия ветра и его скорости. Неорганизованный воздухообмен
создаётся от форточек, дверей, окон, которые периодически люди открывают
для проветривания.
Последовательность расчёта воздушного режима помещений. Формула
для расчёта вентиляции по кратности
L = V · n, м
3
/ч,
3
где L – расход воздуха, м
V – объём помещения, м
/ч;
3
;
n – нормируемая кратность воздухообмена, ч.
Расчёт по площади помещения. Данный расчёт производят на основании
3
норм, которые регламентируют подачу свежего воздуха в размере 3 м
/ч на 1 м
2
площади пространства
∑L = 3 · ∑S
73
помещ.
.
Расчёт по количеству людей. В данном расчёте учитывают людей,
которые постоянно находятся в данном помещении
L = 60 · n,
где n – количество человек;
60 м
3
/ч – нормативный объём притока свежего воздуха на одного человека.
1.9 Аэрация. Организованный воздухообмен в зданиях
Аэрация – это организованный естественный воздухообмен, т. е.
естественное проветривание для насыщения воздуха кислородом.
Конструктивные решения аэрации. Её осуществляют через специальные
предусмотренные отверстия с определённой площадью в наружных
ограждениях с естественным побудителем движения воздуха – это
гравитационные силы (фрамуги, окна, форточки, вентиляционные фонари) и
ветер.
Задачи расчёта аэрации. При расчёте аэрации рассматривают три задачи
воздушного режима здания:
1) краевая задача – это определение характеристик сопротивления
воздухопроницанию через аэрационные проёмы, составление уравнения
воздушного баланса, определение площадей аэрационных проёмов;
2) внешняя задача – это определение располагаемых давлений,
обеспечивающих естественный воздухообмен;
3) внутренняя задача – это расчёт полей скоростей, концентраций и
температур вредных выделений.
Допущения при расчёте аэрации:
1) тепловой и воздушный режимы здания считают установившимися;
2) изменение температуры воздуха по высоте помещения подчиняется
линейному ступенчатому закону;
74
3) при составлении баланса воздуха помещения не учитывают
неорганизованный воздухообмен;
4) при определении расхода воздуха через аэрационные проёмы не
учитывают их высоту, пренебрегая изменением разности давлений по
вертикали.
Расчёт аэрации помещения основывается на принципе сообщающихся
сосудов, когда воздух, имеющий большую плотность, вытесняет воздух,
имеющий меньшую плотность. Впервые основы аэрации теоретически
обосновал Ломоносов М.В. Расчёт аэрации зданий состоит в определении
площади проёма, через который проходит воздух при воздухообмене – это
прямая задача аэрации. При проверочных расчётах решают обратную задачу:
расчёт воздуха, проходящего через заданную площадь проёма.
Для перетекания воздуха через какое-либо отверстие или проём
необходимо создать разность давления, ΔP, по обе стороны этого проёма
ΔP = P
– P2,
1
где P
P
– давление с одной стороны проёма, Па;
1
– давление в той же плоскости с другой стороны проёма, Па.
2
Для отверстий, в которых толщина стенки меньше проёма, потери на
трение можно не учитывать и считать, что всё давление ΔP расходуется только
на преодоление местного сопротивления
ΔP = V
2
· ξ ·
,
где V – средняя скорость воздуха в проёме, м/с;
ξ – коэффициент местного сопротивления проёма.
Выбор расчётного давления при аэрации. Давление, заставляющее воздух
двигаться при аэрации
75
P = h · (ρ
внут.
– ρ
наруж.
), Па,
где h – вертикальное расстояние от центра вытяжного проёма до центра
приточного проёма, м;
ρ
ρ
– плотность воздуха внутри помещения, кг/м3;
внут.
– плотность воздуха снаружи помещения, кг/м3.
наруж.
При уменьшении скорости движения воздуха снаружи здания на
наветренной стороне образуется зона избыточного давления, над кровлей и на
подветренной стороне – зона пониженного давления, т. е. разрежения. Поэтому
из-за этой разности давлений наружный воздух через одни проёмы наветренной
стороны попадает в помещения, а удаляется через другие с противоположной
подветренной стороны.
1.10 Аварийная и противодымная вентиляция
Аварийная вентиляция – это вентиляционная система, которую
устанавливают на случай аварийной ситуации, связанной с удалением из
помещения вредных примесей.
Конструктивные особенности аварийной вентиляции. Аварийную
вентиляцию предусматривают в помещениях, в которые возможно внезапное
поступление вредных паров, аэрозолей, газов. Расход воздуха для аварийной
вытяжной вентиляции должен обеспечить восьмикратный воздухообмен за 1
час, а в помещениях высотой более 6 м – удалять воздух 50 м
3
/ч на 1 м
площади пола помещения. Аварийную вентиляцию в помещениях делают с
искусственным побуждением. Для аварийной вытяжной вентиляции
применяют:
2
1) системы аварийной вытяжной вентиляции в дополнение к основным
системам с резервным вентилятором;
76
2) основные системы вытяжной общеобменной вентиляции с резервными
вентиляторами для аварийного расхода воздуха;
3) только системы аварийной вытяжной вентиляции, если использование
основных систем нецелесообразно или невозможно;
4) только системы аварийной приточной вентиляции для одноэтажных
зданий.
Вытяжные устройства (решётки, патрубки) для удаления воздуха
системами аварийной вентиляции размещают в рабочей зоне при выделении
газов и паров, имеющих при поступлении их в помещение удельный вес
больше удельного веса воздуха в рабочей зоне; в верхней зоне при выделении
газов и паров с меньшим удельным весом. Норма кратности воздухообмена в
час
L = S · n · H,
где S – площадь помещения;
n – норма кратности воздухообмена;
H – высота помещения.
Особенности подбора оборудования аварийной вентиляции. Систему
вентиляции для обезвреживания аварийных ситуаций конструируют в виде
вытяжной трубы, обеспечивающей самостоятельное автоматическое с
помощью датчика включение и обеспечение постоянного воздухообменного
процесса помещений с помощью вентилятора.
Противодымная вентиляция – это специальная система удаления дыма и
продуктов горения из помещений. Монтируют эту систему в местах
нахождения людей.
Конструктивные особенности реализации противодымной вентиляции.
1. На каждом этаже должен быть оборудован приточный люк, створка и
клапан, через которые свежий воздух должен проникать на лестничную клетку.
77
2. Приточный вентилятор устанавливают в приточный клапан. Он должен
загонять свежий воздух снаружи внутрь здания. Свежий воздух поступает через
воздуховоды в места эвакуации людей – коридоры, лестничные клетки,
переходы между зданиями, подъезды, шахты лифтов, т. е. в помещения,
которые являются эвакуационными путями.
3. Магистральный канал от подвала до чердака здания. Его задача – это
аккумулировать воздушные потоки, которые отходят от каждого здания.
4. Промежуточные каналы, которые соединены с главным центральным
каналом. Их задача – это создать вытяжку с конкретных мест.
5. Противопожарные клапаны устанавливают в местах подключения
промежуточных каналов к центральному каналу. Их задача – это не дать
распространиться огню, если на каком-то из них появился удалённый очаг
возгорания.
6. Вентилятор устанавливают на центральный вытяжной канал. Его
задача – это создать тягу вытяжки дыма. Эти вентиляторы должны работать в
экстремальных условиях, т. е. при температуре выше +600 °С в течение
минимум 2-х часов.
7. Блок управления. Назначение такого элемента – это открывать
клапаны, створки, люки, включать вентиляторы.
Особенности подбора оборудования противодымной вентиляции.
Обязательно монтируют дымовыводящие клапаны, равномерно распределяют
по всей территории и располагают под потолком. Кроме клапанов и люков
систему оборудуют дымососными устройствами и зонируют на дымовые
секции. Приточную противодымную вентиляцию применяют в виде
дополнительной и присоединяют к основной вытяжной. Отдельно приточный
вид не применяют. Кроме удаления дыма, эти системы также справляются с
отведением мелких частиц, которые образуются при пожаре, угарного газа,
пепла. Все требования к системе вентилирования в жилых и производственных
помещениях регулирует СНиП. Вентиляторы предусматривают на входе и
выходе воздуховода.
78
Оборудование:
– исправная работа в повышенном тепловом режиме не должна быть
меньше 1 часа при +600 °С;
– мощность не ниже 20 000 м
3
/ч;
– наличие защитных кожухов на оборудовании;
– устанавливают оборудование только специализированные компании, у
которых имеется специальная лицензия и допуск до этих работ.
Расчёт объёмов вытяжного воздуха противодымной вентиляции.
При возникновении очага пожара над ним образуется восходящий поток
– это конвективная колонка или конвективная струя. Поднимающиеся в
конвективной струе газы достигают потолка, растекаются по нему и образуют
подпотолочный слой продуктов горения. Если площадь очага пожара, F
очаг
ограничена, то через определённый промежуток времени величина расхода
дыма, G
, который поступает в подпотолочный слой с конвективной струёй,
конв.
стабилизируется во времени. Чтобы высота незадымляемой зоны, Z, оставалось
,
постоянной, необходимо соблюдение равенства массовых расходов дыма,
который удаляется из помещения, G
подпотолочный слой из конвективной струи, G
, и дыма, который поступает в
удал.
. Задача расчёта – это
конв.
определение площади устройства дымоудаления, при которой соблюдается
условие G
удал.
= G
при заданной высоте незадымляемой зоны Z.
конв.
Рассмотрим систему дымоудаления с естественным побуждением тяги в
помещении при небольшом очаге пожара (рисунок 5).
79
Рисунок 5 – К расчёту параметров системы дымоудаления,
обеспечивающей незадымлённую зону в нижней части помещения
Z – высота незадымляемой зоны, м; Fг – площадь очага пожара, м2; H – высота
помещения от пола до места выброса дыма, м; hс – толщина слоя дыма, м; Fy – площадь
проёма дымоудаления, м
слой из конвективной струи, кг/с; Gy – массовый расход удаляемого дыма, кг/с; P
давление снаружи помещения, Па; Pв – давление внутри помещения, Па; ΔP
располагаемый перепад давления – это разность давлений внутри помещения и вне его на
2
; Gk – массовый расход дыма, который поступает в подпотолочный
– полное
нар
–
расп
уровне проёма дымоудаления, Па.
Расход дыма, который поступает в подпотолочный слой с конвективной
струёй
или
G
G
= Pf · 0,2 · Z
k
3/5
= Q
k
· 0,03 · Z,
80
3/2