Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Вентиляция. Часть 1. Учебно-методическое пособие для студентов направления подготовки 08.03.01 «Строительство», профиль «Теплогазоснабжение и вентиляц
.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
ДОНЕЦКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ДОНБАССКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ»
А.Я. Орлова, Б.Р. Романенко, О.В. Михайская
ВЕНТИЛЯЦИЯ
ЧАСТЬ 1
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
Макеевка 2019
УДК 697.9
ББК 38.712
О 66
Рекомендовано к изданию Ученым советом
ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ДОНБАССКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ»
16 января 2019 г., протокол № 10
Рецензенты:
А.А. Олексюк – доктор технических наук, профессор кафедры
«Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция» ГОУ ВПО «ДОННАСА»;
Д.В. Выборнов – кандидат технических наук, доцент кафедры
«Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция» ГОУ ВПО «ДОННАСА»;
О 66 Орлова А.Я. Вентиляция. Часть 1 : учебно-методическое пособие для
студентов направления подготовки 08.03.01 «Строительство», профиль
«Теплогазоснабжение и вентиляция» / А.Я. Орлова, Б.Р. Романенко, О.В.
Михайская. – Макеевка: ГОУ ВПО «ДОННАСА», – 2019. – 96 с.
Учебно-методическое пособие подготовлено на основе чтения курса
«Вентиляция» студентам ГОУ ВПО «Донбасская национальная академия
строительства и архитектуры», обучающимся по направлению 08.03.01
«Строительство», профиль «Теплогазоснабжение и вентиляция».
Данное пособие является второй частью лабораторного практикума по
вентиляции, в котором приведены краткие теоретические сведения
соответствующих разделов лекционного курса, излагаются методика и порядок
выполнения лабораторных работ, содержатся основные правила техники
безопасности при выполнении лабораторных работ.
Пособие предназначено студентам для подготовки к лабораторным
работам по вентиляции.
УДК 697.9
ББК 38.712
А.Я. Орлова, Б.Р. Романенко
О.В. Михайская, 2019
© ГОУ ВПО «ДОННАСА», 2019
3
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ....................................................................................................................... 5
ОБЩИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ................................................................ .. 6
1.1 Классификация систем вентиляции ........................................................................ 6
1.2 Свойства влажного воздуха .................................................................................... 9
1.3 I – d диаграмма влажного воздуха ........................................................................ 13
1.4 Аэродинамические основы организации воздухообмена в помещении ............. 20
1.4.1 Классификация приточных струй ...................................................................... 21
1.4.2 Свободная изотермическая струя ...................................................................... 23
1.4.3 Тепловые струи ................................................................................................... 25
1.5 Понятие требуемого воздухообмена и основные принципы его расчета ........... 29
1.6 Схемы движения воздуха в вентилируемых помещениях .................................. 31
1.7 Испытание и наладка систем вентиляции ............................................................ 35
2 Приборы для технического контроля за работой систем вентиляции ...................... 44
3 Определение метеорологических условий в помещении .......................................... 54
4 Исследование изотермической свободной турбулентной струи» ............................. 61
5 Определение кратности воздухообмена и воздушного баланса в помещении» ....... 66
6 Построение эпюр давлений и скорости в воздуховоде прямоугольного сечения .... 70
7 Определение расхода воздуха в воздуховоде круглого сечения ............................... 73
8 Определение удельной потери давления в воздуховоде ............................................ 77
9 Определение коэффициента местного сопротивления тройника .............................. 81
10 Определение коэффициента местного сопротивления отвода ................................ 87
ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ
РАБОТ ............................................................................................................................. 92
ПОДГОТОВКА К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ И ЗАЩИТА ОТЧЕТА ...................... 93
4
ЛИТЕРАТУРА ................................................................................................................ 94
ПРИЛОЖЕНИЕ А ........................................................................................................... 95
5
ВВЕДЕНИЕ
Вентиляция - отрасль техники и прикладной науки, разрабатывающей и
изучающей принципы создания и расчета мероприятий и устройств,
обеспечивающих наилучшие условия для высокопроизводительного труда,
повышения творческой активности, а также полноценного отдыха людей.
Существенна роль вентиляции и в защите окружающей среды от промышленных
загрязнений.
В результате работы систем вентиляции увеличивается производительность
труда, снижается себестоимость изделий, уменьшаются брак и отходы производства,
сокращаются расходы на заработную плату, сырье, материалы и т. п.
Курс вентиляции дает основные определения и положения современного
состояния теории и практики прикладной аэродинамики и вентиляции.
Поэтому данное учебно–методическое пособие предназначено для
ознакомления студентов с методами измерений основных параметров воздуха и
методикой исследования работы вентиляционных установок и оборудования систем
вентиляции.
Целью данного лабораторного практикума является:
овладение методами измерения параметров воздуха;
освоение необходимых методик самостоятельного исследования
эффективности работы вентиляционных установок;
развитие практических навыков, необходимых для решения задач в области
вентиляции, связанных с будущей профессиональной деятельностью.
Данное учебно–методическое пособие является первой частью лабораторного
практикума по вентиляции. В пособии содержатся сведения о контрольно–
измерительных приборах, приведены методы измерения параметров воздуха и
методики определения аэродинамических характеристик вентиляционной сети
воздуховодов.
6
ОБЩИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Основная цель вентиляции—поддержание допустимых параметров воздуха в
помещении — может быть достигнута различными путями. Например, для
обычного помещения с избытками теплоты поддержание необходимых условий
можно осуществить и естественным проветриванием, и организацией в
помещении воздухообмена с помощью вентиляторов, и подачей в помещение
специально обработанного (охлажденного) воздуха. Способы подачи и удаления
воздуха весьма разнообразны.
Вентиляционная система служит для обработки, транспортирования, подачи и
удаления воздуха.
1.1 Классификация систем вентиляции
По назначению системы вентиляции подразделяются на приточные и
вытяжные, обеспечивающие либо общеобменную, либо местную вентиляцию
[1,2].
Приточная система вентиляции — это система, подающая воздух в
помещение.
Вытяжная система — это система, удаляющая загрязненный воздух из
помещения.
Приведенное деление достаточно условно, так как кроме чисто приточных и
вытяжных систем, которые являются прямоточными, существуют смешанные
системы с рециркуляцией воздуха, которые фактически являются приточновытяжными. Чисто рециркуляционная система, работающая при 100%
рециркуляции, не подает и не удаляет воздух из помещения — она просто
обеспечивает циркуляцию внутреннего воздуха. Тем не менее, систему относят к
приточному или вытяжному типу в зависимости от того, подает или удаляет она
воздух от обслуживаемого оборудования или зоны.
Общеобменная вентиляция — это вентиляция, предназначенная для
вентилирования всего помещения или его рабочей зоны.
7
Местная вытяжная вентиляция — это вентиляция, предназначенная для
удаления воздуха непосредственно от оборудования (источника вредных
выделений).
Местная приточная вентиляция — это вентиляция, предназначенная для
подачи воздуха в какую-либо определенную часть помещения (на рабочее место).
При общеобменной вентиляции вентилируется все помещение или его
рабочая зона при наличии рассредоточенных источников вредных выделений, то
есть вентиляция называется общеобменной.
Удаление воздуха непосредственно от оборудования—источника вредных
выделений—или подача воздуха в какую-либо определенную часть помещения
носит название местной вентиляции. Местная вытяжная вентиляция может быть
эффективнее общеобменной вентиляции, так как удаляет вредные выделения от
мест их образования и с большей концентрацией.
По способу побуждения движения воздуха системы вентиляции
подразделяются на системы с механическим побуждением (с применением
вентиляторов, эжекторов и пр.) и системы с естественным побуждением (с
использованием естественных сил — воздействия ветра и гравитации). При этом
вентиляция помещения может осуществляться через разветвленную сеть каналов
(воздуховодов) — канальные системы вентиляции или через проемы в наружных
ограждениях—бесканальная вентиляция.
В зависимости от конкретных условий следует выбирать такой тип системы,
при котором обеспечивалось бы выполнение поставленных задач при
минимальных затратах.
Воздухообмен в помещениях можно организовать различными путями. В
некоторых случаях воздухообмен обеспечивается за счет разности давлений,
создаваемых действием ветра и разности плотности воздуха внутри помещения и
наружного, причем поступление и удаление воздуха происходит через
неплотности и поры наружных ограждений.
Инфильтрация — проникновение воздуха в помещение через неплотности в
ограждающих конструкциях за счет разности давлений наружного и внутреннего
8
воздуха.
Недостатком ифильтрации является невозможность регулирования
количества проникающего воздуха.
Под влиянием тех же факторов воздухообмен может происходить, кроме
того, через открытые отверстия окон или форточек. Такой способ вентилирования
принято называть проветриванием. Проветривание помещений создает довольно
быструю смену воздуха.
Аэрация — способ вентилирования помещения, при котором
проветривание происходит непрерывно, а количество воздуха регулируется
степенью открытия фрамуг.
В тех случаях, когда воздух подается или извлекается из помещения по
специальным каналам, движение воздуха по ним происходит либо за счет
разности давлений столбов воздуха снаружи и внутри здания, либо при помощи
вентиляторов, на работу которых затрачивается электрическая энергия. В первом
случае вентиляция называется гравитационной, во втором—механической.
Комплекс устройств для перемещения воздуха, в который входит
подогреватель или вентилятор, или какое-либо другое устройство, приводящее
воздух в движение, носит название вентиляционной установки. Если
вентиляционная установка служит для подачи воздуха в помещение, она
называется приточной, если для удаления его, то вытяжной.
Совокупность вентиляционных установок, обеспечивающих вентиляцию в
помещении или группе помещений, называется вентиляционной системой.
В целом ряде случаев при устройстве вентиляции помещений в качестве
приточного воздуха используют не только наружный, но и извлеченный из
помещения воздух после соответствующей его обработки. Такое повторное
использование извлекаемого воздуха принято называть рециркуляцией.
В заключение отметим, что, поскольку все способы смены воздуха в
помещении, за исключением инфильтрации и проветривания форточками,
поддаются регулировке, обеспечивающей постоянство количеств подаваемого и
удаляемого из помещения воздуха, им присвоены наименования организованного
притока или организованной вытяжки (в зависимости от того, обеспечивают они
9
подачу воздуха в помещение или удаление его).
1.2 Свойства влажного воздуха
Окружающий нас атмосферный воздух является смесью газов. Он
практически всегда бывает влажным.
Свойства воздуха определяются его тепловлажностным состоянием, газовым
составом и содержанием вредных газов, паров и пыли.
Влажный воздух – это смесь сухого воздуха и водяного пара.
Сухая часть влажного воздуха обычно содержит 78% по объему азота, около
21% кислорода, около 0,03% углекислоты, незначительное количество инертных
газов (аргон, неон, гелий, ксенон, криптон), водорода, озона и др. [3].
Учитывая, что при вентиляции помещений состав сухой части воздуха
практически не изменяется, а может изменяться только количество влаги, в
вентиляции принято рассматривать влажный воздух как бинарную смесь,
состоящую только из двух компонентов: сухой воздух и водяные пары.
Водяные пары могут находиться в воздухе как в перегретом, так и в
насыщенном состоянии.
Термодинамические параметры определяют состояние влажного воздуха и
определенным образом связаны друг с другом. Особыми, не термодинамическими
параметрами, являются подвижность, то есть скорость воздуха, и концентрация
вещества (кроме влаги). Они никак не связаны с остальными термодинамическими
параметрами и могут быть любыми независимо от них.
Под воздействием различных факторов влажный воздух может изменять
свои параметры.
Рассмотрим термодинамические параметры влажного воздуха [3, 4].
При расчете вентиляции влажный воздух удобно рассматривать как бинарную
смесь (смесь двух газов), состоящую из водяных паров (газа с молярной массой
Мп=18 кг/моль) и сухого воздуха (условного однородного газа с молярной массой
М
=29 кг/моль).
с.в
Согласно закону Дальтона, общее давление смеси равно сумме парциальных
давлений нескольких газов, образующих эту смесь. Так как влажный воздух
10
V
RT
v
VM
RTm
p
i
i
i
i
i
i
i
i
M
R
R
V
m
;
Т
М
R
р
V
m
всвсвс
вс
...
.
Т
Т
RТ
ВМ
вс
вс
353
10*314,8
29*101325
3
.
.
,1035,0
101325
293
2,1
.
2
.
.
Т
рр
Т
всвс
вс
представляет собой паровоздушную смесь, то общее давление атмосферного воздуха
или барометрическое давление равно сумме парциальных давлений сухой его части
Рсв и водяных паров Рвп:
Р
= Рсв + Рвп. (1.1)
б
Отдельный газ в объеме смеси V, м3, имеет температуру смеси Т, К, и
находится под своим парциальным давлением рi, Па. Характеристическое уравнение
Клапейрона для 1кг массы произвольного i-го газа в смеси имеет вид
, (1.2)
где тi - масса i-го газа, кг;
R - универсальная газовая постоянная;
М
- молярная масса газа, кг/моль;
i
vi - количество молей газа в смеси.
Универсальная газовая постоянная в системе СИ R = 8,314 103 Дж/ (моль К).
Уравнение состояния удобно записать, пользуясь понятиями плотности сухого
воздуха и водяного пара ρi, кг/м3, и их газовой постоянной Ri, Дж/(кг К):
Для сухого воздуха плотность ρ
, кг/м3, согласно уравнениям (1.2) и (1.3)
с.в
(1.3)
равна:
(1.4)
Величина ρс.в при атмосферном давлении (одна физическая атмосфера равна
101325 Па и р
= В) составляет
с.в
(1.5)
При стандартных условиях, за которые в вентиляционной технике приняты
давление в одну физическую атмосферу и температура в 20°С (293 К), плотность
ρ
равна 1,2 кг/м3.
с.в
При другом давлении р
, Па, и температуре Т, К, плотность сухого воздуха:
с.в
(1.6)
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]