Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Вентиляция. Учебное пособие.pdf
где Pf – периметр источника задымления; принимают как периметр очага
возгорания, м;
Q – конвективная составляющая мощности очага пожара – это часть
тепловыделения пожара, идущая на нагрев продуктов горения, кВт.
Зная величину расхода удаляемого дыма, возможно вычислить
требуемую площадь отверстий дымоудаления
F =
(
·
..
,
,
)
·
где ρ
– плотность продуктов горения, кг/м3;
пр.гор.
μ – коэффициент расхода устройства дымоудаления; в практических
расчётах μ = 0,6.
Если устройства дымоудаления размещены в покрытии помещения, то
располагаемый перепад давления
ΔP
= g · (H - Z) · (ρ
расп
наруж.
– ρ
пр.гор.
),
2
где g – ускорение свободного падения; g = 9,81 м/с
ρ
– плотность наружного воздуха, кг/м3.
наруж.
;
Плотности продуктов горения и воздуха вычисляют по их температурам
ρ
пр.гор.
=
,
;
..
ρ
наруж.
=
,
.
.
Температуру наружного воздуха при расчёте систем с естественным
побуждением тяги берут для тёплого периода года. Температуру продуктов
горения находят из уравнения теплового баланса
81
t
пр.гор.
= t
наруж.
+
·
.
Конвективная составляющая мощности пожара
Q = Q
· (1 - φ) = (1 - φ) · η · Ψ
пожар
удельн.
· Q
сгорание
· F
горение
,
где c – удельная изобарная теплоёмкость дымовых газов, при температуре
горения различных веществ, кДж/(кг · К);
Q
– тепловая мощность очага пожара, кВт;
пожар
φ – доля тепла, которое отдаёт очаг горения ограждающим конструкциям; φ
= 0,5;
η – коэффициент полноты сгорания; η = 0,9;
Ψ
Q
F
– удельная скорость выгорания, кг/(с · м2);
удельн.
сгорание
горение
– теплота сгорания, кДж/кг;
– площадь горения, м2.
Иногда известна тепловая мощность очага пожара. При горении одного
легкового автомобиля, например, Q
= 5 МВт. Тогда конвективная
пожар
составляющая мощности пожара
Q = Q
пожар
· (1 - φ).
Если исходных данных для расчёта t
3
помещений объёмом не более 10 000 м
температуру продуктов горения
недостаточно, то для
пр.гор.
принимают равной +600 °С – при горении газов и жидкостей; +450 °С – при
горении твёрдых материалов; +300 °С – при горении волокнистых веществ;
+220 °С – для книгохранилищ, библиотек, складов бумаги.
Физические свойства дымовых газов при различных температурах
приведены в таблице 7.
82
Таблица 7 – Физические свойства дымовых газов
t
пр.гор.
, °С
c, кДж/(кг · К)
v · 10
6
, м2/с
ρ
пр.гор.
, кг/м
3
1 2 3
4
600
1,2
93,6
1,2
450
1,17
53,1
0,5
300
1,12
45,8
0,6
200
1,1
32,8
0,8
3
Для помещений объёмом более 10 000 м
средняя плотность газов
ρ
пр.гор. > 10
= 0,01 · (V
помещение
- 10) + ρ
пр.гор.
,
где V
ρ
помещение
пр.гор.
материала для помещения объёмом более 10 000 м
– объём помещения, тыс. м3;
– плотность продуктов горения при горении соответствующего
3
.
Объёмный часовой расход удаляемого дыма
L =
·
..
, м
3
/ч.
Расчёт системы дымоудаления с естественной тягой воздуха считают
законченным, когда определяется площадь дымовых люков в перекрытии, или
площадь оконных проёмов, которые открывают при задымлении, например, с
помощью электроприводов, или площадь противопожарных клапанов, которые
устанавливают на каналы дымоудаления. Указанные площади дымоприёмных
устройств определяют
Если применение вентиляции с естественным побуждением невозможно,
например, по требованиям СНиП, то расчёт проводят аналогично расчёту
F =
(
·
83
..
.
,
)
·
вентиляции с естественной тягой, но в результате таких расчётов определяют
характеристики вентилятора дымоудаления – расход воздуха, L, и потерю
давления в воздуховодах, ΔP. Расход воздуха, L, считают, применяя
зависимость
L =
·
..
, м
3
/ч,
а потери давления в системе противодымной вентиляции, ΔP, определяют при
проведении аэродинамического расчёта, как и в случае обычной механической
вентиляции. В результате аэродинамического расчёта подбирают сечение
воздуховодов механической системы дымоудаления.
Аэродинамический расчёт противодымной вентиляции. Цель
аэродинамического расчёта – это определение размеров поперечного сечения
воздуховодов системы дымоудаления при максимально допустимой скорости
перемещения в них газов до 15 м/с.
Расчётный расход удаляемой смеси
L
расч.
где L
– сетевой расход удаляемых газов, м3/ч.
сеть
Расчётные потери давления
ΔP
расч.
где ΔP
– сетевые потери давления, Па.
сеть
Сетевые потери давления
ΔP
сеть
= ΔP
= L
= ΔP
мест.сопр.
·1,2, м3/ч,
сеть
· 1,2, Па,
сеть
+ ΔP
трение
,
84
где ΔP
мест.сопр.
крестовины;
– потери давления в местных сопротивлениях: тройники, отводы,
ΔP
– потери давления по длине воздуховода, Па.
трение
Потери давления на трение
ΔP
трение
= λ ·
.
..
,
·
где λ – коэффициент трения, который зависит от диаметра воздуховода,
скорости и шероховатости воздуховода;
l – длина участка воздуховода, м;
d
– эквивалентный диаметр воздуховода на участке, м;
эквив.
v – скорость воздуха на участке, м/с;
ρ
– плотность дымовых удаляемых газов, кг/м3.
пр.гор.
Коэффициент сопротивления трению
λ = (
·
.
.
)
0,25
· 0,11,
где Re – критерий О. Рейнольдса;
k
– абсолютная эквивалентная шероховатость поверхности воздуховода.
эквив.
Re =
·
..
,
где ν
– кинематическая вязкость дымовых газов, м2/с.
пр.гор.
Потери давления в местных сопротивлениях
ΔP
мест.сопр.
= ρ · ∑ξ ·
, Па,
85
где ∑ξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке;
коэффициенты местных сопротивлений на границе двух участков относят к
участку с меньшим расходом.
Задавшись расходом воздуха на участке, м
3
/ч, и скоростью движения
воздуха в воздуховоде или канале, м/с, определяют предварительную площадь
поперечного сечения воздуховода или канала
F
пред.
=
·
, м
2
,
где L – расход воздуха, м
v – скорость дымовых газов и воздуха, м
3
/ч; принимают по расчётам дымоудаления;
2
.
СНиП 60.13330.2020 «Отопление, вентиляция и кондиционирование
воздуха» регламентирует размеры воздуховодов и каналов типовыми
стандартными размерами и толщину их стенки.
После определения окончательных геометрических размеров воздуховода
по СНиП 60.13330.2020 «Отопление, вентиляция и кондиционирование
воздуха» пересчитывают скорость в воздуховоде на фактическую
v =
·
,
.
где F
– диаметр воздуховода или фактическая площадь поперечного
факт.
сечения, м.
Рассчитанную скорость движения воздуха в канале подставляют в
формулы
ΔP
трение
= λ ·
.
..
·
и
86
ΔP
Материал стенок воздуховодов
K
эквив.
, мм
1
2
кирпичная кладка со штукатуркой и протиркой поверхности
6
кирпичная кладка каналов в стенах
10
шлакобетонные плиты
1,5
листовая сталь
0,1
мест.сопр.
= ρ · ∑ξ ·
Если канал имеет прямоугольное сечение
, Па.
· ·
d =
,
где a и b – геометрические размеры воздуховода или канала, м.
Для воздуховодов необходимо вводить поправочный коэффициент n,
который зависит от скорости движения воздуха и абсолютной эквивалентной
шероховатости воздуховодов k
стенок воздуховодов, k
, мм, изготовленных из различных материалов,
эквив.
. Значения абсолютной шероховатости
эквив.
приведены в таблице 8.
Таблица 8 – Абсолютная шероховатость стенок воздуховодов,
изготовленных из различных материалов
1.11 Энергосбережение в системах вентиляции
Основная задача энергосбережения в системах вентиляции – это
определение оптимального объёма вентиляционного воздуха для здания.
Системы вентиляции потребляют энергию на обработку воздуха: нагрев,
охлаждение, увлажнение, осушка. Также энергия расходуется на привод
вентиляторов, которые перемещают воздух по сети. Для нагрева и охлаждения
воздуха необходимо специальное оборудование – это также связано с
затратами. Так как расход вентиляционного воздуха связан с
87
энергопотреблением и затратами, то важно не допускать избыточного
воздухообмена. Расчётный объём вентиляционного воздуха должен
соответствовать балансу этих факторов.
Основные энергосберегающие мероприятия в системах вентиляции.
Существуют специфические виды вентиляции:
– модели на базе рециркуляции (частичное возвращение потока газов);
– применение модели рекуперации (возвращение части энергии или
материалов для повторного использования в том же технологическом
процессе);
– модели с электродвигателями, нейтрализующие «мёртвые зоны»;
– применение грунтовых теплообменников.
Существуют гибридные модели, использующие канальные установки с
энергосбережением, организовывая приточно-вытяжные и рекуперационные
комплексы.
Применение систем на базе рекуперации. Основной принцип, который
применяют в вентсистемах с энергосбережением – это рекуперация тепла. Он
основан на использовании вытяжных воздушных потоков. Они отдают тепло за
счёт специальных обменных агрегатов и изменяют внутрикомнатную
температуру. Эффект от установок заметен в осенне-зимний период, когда
воздух на улице холоднее, чем в помещениях. Рекуперация позволяет
минимизировать теплопотери, уменьшая необходимость дополнительного
обогрева помещений. Свежий воздух, подающийся внутрь, нагревается без
каких-либо затрат. Потребление энергии уменьшается, а с ним и расходы
средств. Для установок применяют несколько типов рекуперационного
оборудования:
А) Системы, основной элемент которых – ротор с регулируемой
скоростью.
Б) Организуют систему каналов, стенки которых сделаны из
алюминиевых пластин. За счёт их теплопроводности эффективно передают
температуру приточным массам. У металла на поверхности есть покрытие,
88
которое оптимизирует эксплуатационные характеристики. В системе
предусматривают байпас и два клапана, которые управляются с одного
двигателя.
В) Системы с жидкостным теплоносителем, обычно на этиленгликоле. Их
располагают в вытяжном и приточном каналах.
Г) Тепловые трубы: передача происходит при изменении агрегатного
состояния носителя. Тепловые трубы широко применяют в системах
вентиляции и кондиционирования для энергосбережения. Такое оборудование
лучше работает в комплексах с большими помещениями высокой
проходимости – кинотеатры, магазины, концертные залы, спортивные и
учебные заведения, офисные центры, рестораны. Возможно применение и в
индивидуальном строительстве домов.
Рециркуляция и двигатели для «мёртвых зон». С помощью этого
распространённого метода организуют энергосберегающие системы
вентиляции, так как особые двигатели и рециркуляция снижают общие затраты.
Но необходимо соблюдать условия:
– не более 30 % от максимально допустимых концентраций вредных
примесей может содержаться во вновь поступающих в помещения воздушных
масс;
– 10 % должно приходиться на приточный воздух допустимой теплоты;
– не допустимо применение установок в помещениях, где есть вещества с
классами опасности, чтобы не было повышения количества взрывоопасных
газов или паров.
Энергосберегающее оборудование служит не менее 20 лет и достаточно
быстро окупается.
89
2 Вентиляция на промышленных предприятиях
2.1 Классификация систем промышленной вентиляции
На производствах вентиляции помещений отводят большую роль.
Системы промышленной вентиляции представляют собой совокупность
мер, технических средств и организации её установки и эксплуатации. От
правильного вентилирования промышленных мест зависят условия труда
работников и исправность оборудования и механизмов. В зависимости от
организации устройства различают три вида производственной вентиляции:
– механическая, т. е. искусственная;
– естественная;
– смешанная.
Естественная система функционирует за счёт физических свойств
колебания температур и давления воздуха в помещении и за его пределами.
Естественную систему различают:
– неорганизованная;
– организованная.
Неорганизованная – когда воздух попадает в помещение через
негерметичные зазоры в конструкции здания.
Организованную систему вентиляции называют аэрация. В
промышленных помещениях её выполняют посредством вытяжных шахт,
каналов, форточек, с помощью которых контролируют силу и количество
поступаемого воздушного потока. Над шахтами вентилирования устраивают
зонт или дефлектор – это специальные устройства для увеличения тяги.
Вентиляция, которая создана искусственно на производстве, т. е.
механическая, обеспечивает удаление и поступление воздушных потоков с
помощью вентиляторов. Организация механической системы требует вложения
энергоресурсов и экономических затрат. Преимущества:
90