Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Методы обеспечения комфортных условий труда. Учебное пособие
.pdf
вытяжным устройством (дефлектором), установленным на
кровле здания;
3) воздействия ветрового давления.
Аэрация применяется в цехах со значительными
тепловыделениями, если концентрация пыли и вредных газов в
приточном воздухе не превышает 30% предельно допустимой
в рабочей зоне. Аэрация не применяется, если по технологии
производства требуется предварительная обработка
приточного воздуха или приток наружного воздуха может
вызывать образование тумана или конденсата.
В системах естественной вентиляции, в которых
перемещение воздуха создается за счет разности движений
воздушного столба, минимальный перепад по высоте между
уровнем забора воздуха из помещения и его выбросом через
дефлектор должен быть не менее 3 м. При этом рекомендуемая
длина горизонтальных участков воздуховодов не должна быть
более 3 м, а скорость воздуха в воздуховодах – не превышать 1
м/с.
Воздействие ветрового давления выражается в том, что на
наветренных (обращенных к ветру) сторонах здания
образуется повышенное, а на подветренных сторонах, а иногда
и на кровле, - пониженное давление (разрежение).
Если в ограждениях здания имеются проемы, то с
наветренной стороны атмосферный воздух поступает в
помещение, а с заветренной – выходит из него, причем
скорость движения воздуха в проемах зависит от скорости
ветра, обдувающего здание, и, соответственно, от величин
возникающих разностей давлений.
Преимуществом систем естественной вентиляции является
простота исполнения, отсутствие больших расходов на
оборудование и электрическую энергию.
К недостаткам данных систем можно отнести сильную
зависимость эффективности от переменных факторов, вроде
11
температуры и влажности воздуха, направления и скорости
ветра.
Механическая вентиляция
В механических системах вентиляции используются
оборудование и приборы (вентиляторы, электродвигатели,
воздухонагреватели, пылеуловители, автоматика и др.),
позволяющие перемещать воздух на значительные расстояния.
Затраты электроэнергии на их работу могут быть довольно
большими. Такие системы могут подавать и удалять воздух из
локальных зон помещения в требуемом количестве,
независимо от изменяющихся условий окружающей
воздушной среды. При необходимости воздух подвергают
различным видам обработки (очистке, нагреванию,
увлажнению и т. д.), что практически невозможно в системах с
естественным побуждением.
Часто на производстве используется смешанная
вентиляция, которая представляет собой одновременное
применение и механической, и естественной вентиляции. Для
каждого конкретного проекта определяется тип используемой
вентиляции в зависимости от санитарно-гигиенических,
технических и экономических требований .
Приточная вентиляция
Приточные системы вентиляции служат для подачи в
вентилируемые помещения чистого воздуха взамен
удалённого. Приточный воздух, когда это необходимо,
подвергается специальной обработке (очистке, нагреванию,
увлажнению и т. д.).
12
Вытяжная вентиляция
Вытяжная вентиляция удаляет из помещения
загрязнённый или нагретый воздух. В помещении может
предусматриваться как приточная, так и вытяжная системы
вентиляции. Их производительность должна быть
сбалансирована с учётом поступления воздуха. Также в
помещении может быть предусмотрена только вытяжная или
только приточная система. В таком случае воздух поступает в
это помещение снаружи или из смежных помещений через
специальные проёмы или удаляется из данного помещения
наружу, или перетекает в смежные помещения. Как приточная,
так и вытяжная вентиляция может местной или
общеобменной.
Местная вентиляция
Местной приточной вентиляцией называется та, при
которой воздух подается в определенное место.
К местной приточной вентиляции относятся: воздушные
души, которые подают чистый воздух к рабочему месту,
снижают температуру окружающего воздуха и обдувают
рабочих, подвергающихся тепловому излучению; воздушные
завесы, создающие воздушные перегородки или изменяющие
направление воздушных потоков.
Местной вытяжной вентиляцией называется та, при
которой воздух удаляется только от места образования
вредных выделений. Она применяется, когда выделение газов
или тепла имеет четкую локализацию в производственном
помещении и нельзя допустить их распространение по всему
объему помещения.
Как правило, местные вытяжные системы имеют высокую
эффективность, так как удаляют вредные вещества
13
непосредственно от места их выделения, не давая им
распространиться в помещении. Однако, местные системы не
могут решить поставленные перед ними задачи, если вредные
выделения рассредоточены на значительной площади, а также,
если работа производится на всей площади помещения, либо
ее характер связан с перемещением.
Общеобменная вентиляция
Общеобменные системы вентиляции — как приточные,
так и вытяжные, — предназначены для осуществления
вентиляции в помещении в целом или в значительной его
части.
Общеобменные вытяжные системы равномерно удаляют
воздух из всего помещения, а общеобменные приточные
системы подают воздух и распределяют его по всему объёму
вентилируемого помещения.
Общеобменная приточная вентиляция устраивается для
ассимиляции избыточного тепла и влаги, разбавления вредных
концентраций паров и газов, не удалённых местной и
общеобменной вытяжной вентиляцией, а также для
обеспечения расчётных санитарно-гигиенических норм и
свободного дыхания человека в рабочей зоне.
При поступлении вредных выделений в воздух цеха
количество приточного воздуха должно полностью
компенсировать общеобменную и местную вытяжную
вентиляцию.
Простейшим типом общеобменной вытяжной вентиляции
является вентилятор с электродвигателем на одной оси,
расположенный в окне или в отверстии стены. Такая установка
удаляет воздух из ближайшей к вентилятору зоны помещения,
осуществляя лишь общий воздухообмен.
Часто, в промышленных зданиях, где присутствуют
различного рода вредные выделения невозможно обойтись
14
только одной системой и в определенных случаях
дополнительно к механическим системам добавляются
системы с естественным побуждением.
Канальная и бесканальная вентиляция
Системы вентиляции имеют разветвлённую сеть
воздуховодов для перемещения воздуха (канальные системы),
либо каналы (воздуховоды) могут отсутствовать, например,
при установке вентиляторов в стене, в перекрытии, при
естественной вентиляции и т. д. (бесканальные системы).
Таким образом, любая система вентиляции может быть
охарактеризована по указанным выше четырём признакам: по
назначению, зоне обслуживания, способу перемешивания
воздуха и конструктивному исполнению.
3. Методы расчета местной вытяжной системы
вентиляции в производственных помещениях
Местная вытяжная вентиляция является наиболее
эффективным средством для удаления всех видов вредных
выделений, поскольку улавливание у места выделения
предупреждает их распространение по помещению, не
допускает перемешивания с большими объемами воздуха, тем
самым эффект действия вентиляции достигается при
минимальных воздухообменах. Местные отсосы должны
уловить возможно большее количество вредности у места ее
образования, чтобы обеспечить соблюдение санитарно-
гигиенических норм на рабочих местах или чтобы самые
минимальные количества вредностей поступали в помещение
на растворение приточным воздухом.
Для выполнения этого требования необходимо возможно
более точно рассчитать количество воздуха, требуемое для
15
улавливания вредных выделений и удаления местным отсосом.
При выполнении работы было изучено состояние научных
разработок и инженерных исследований по вопросам расчета и
конструирования местных отсосов, предназначенных для
локализации теплогазовыделений в местах их образования. На
базе законов аэродинамики, теплопередачи, теории
тепломассообмена создан ряд методов расчета местной
вытяжной вентиляции. Систематизация, обобщение и анализ
научно-технической литературы позволили оценить
обоснованность существующих методов расчета местных
отсосов от теплогазовыделяющего оборудования и их
применимость в тех или иных условиях.
В первом приближении все методы расчета
производительности местной вытяжной вентиляции от
теплогазовыделяющего оборудования могут быть разделены
на три группы:
- расчеты по скоростям во всасывающих отверстиях и
проемах укрытий [5, 15];
- расчеты, основанные на закономерностях
распространения конвективных струй, без учета подвижности
воздуха в помещении и наличия газовой составляющей [7, 19,
20, 23];
- расчеты с учетом процессов турбулентной диффузии
газов [11, 12, 23].
По первому способу (расчеты по скоростям во
всасывающих отверстиях и проемах укрытий) значения
скоростей во всасывающих отверстиях местных отсосов и в
проемах укрытий принимаются исходя из отдельных опытных
данных, либо в зависимости от величины предельно-
допустимых концентраций (ПДК) образующихся вредных
выделений, либо в зависимости от проводимых
технологических операций.
В первом случае первого способа может получиться, что
при малых концентрациях высокотоксичных веществ
16
принимается завышенный расход воздуха, удаляемого от
местного вытяжного устройства, а при высоких концентрациях
менее вредных веществ расход воздуха может оказаться
недостаточным и концентрации на рабочих местах превысят
предельно допустимые.
Во втором случае первого способа можно избежать
ошибок в назначении скорости, присущих первому способу.
Но эти рекомендации пригодны только для конкретных
технологических процессов, и их невозможно распространить
на другие виды производств. Этот способ расчета является
чисто эмпирическим. Основной элемент расчета - определение
скорости во всасывающем сечении - теоретически
необоснован.
Этот способ применяется нечасто. Он лежит в основе
расчетов производительности местных отсосов при
неустойчивой конвективной струе. Неустойчивость
определяется по значению скорости на оси конвективной
струи. Из формул следует, что это явление возможно у
источников малой мощности при большой площади или
протяженности, что встречается довольно редко.
По второму способу (расчеты, основанные на
закономерностях распространения конвективных струй) объем
воздуха, удаляемого местным отсосом (L
), рассчитывается
отс.
пропорционально количеству воздуха в конвективной струе на
уровне всасывания (Lк):
где С
L
отс=С1Lк
- коэффициент пропорциональности, учитывающий
1
(3.1)
влияние совокупности геометрических и физических
параметров, характеризующих работу местного отсоса
(условия подтекания воздуха к местному отсосу, конструкцию
приемника вредностей и источника, взаимное расположение
местного отсоса и источника).
17
Определение коэффициента С1 возможно двумя путями.
Первый заключается в экспериментальном определении его
для различных конструкций местных отсосов. При этом
проверяется концентрация вредностей на рабочем месте,
одновременно выявляется необходимое количество
удаляемого воздуха, оптимальные размеры местного отсоса.
Результаты эксперимента позволяют сделать вывод
относительно возможности применения исследуемой
конструкции местного отсоса для данного источника
вредности. Этот путь надежен и достоверен, однако он требует
проведения в каждом конкретном случае сложных и
обширных исследований, так как результаты каждого
отдельного эксперимента не могут быть обобщены на все
возможные случаи.
Второй путь определения коэффициента С
решении задачи взаимодействия конвективной струи и
всасывающего факела местного отсоса [7, 19, 20, 23]. Знание
закономерностей взаимодействия конвективных струй вблизи
всасывающих отверстий дает возможность заранее определить
производительность местного отсоса заданной конструкции у
теплогазовыделяющего оборудования. Решается задача о
взаимодействии потенциального потока к местному отсосу с
турбулентной струей методом наложения в различных формах.
Используются приемы сложения величин скоростей
составляющих потоков, квадратов величин скоростей или
кубов. Приемы сложения величин скоростей являются
приближенными и позволяют получить лишь в некоторой
степени качественно верную картину течения. До разработки
более обоснованного метода расчета турбулентного движения
метод наложения остается достаточно эффективным. Кроме
этого, делается ряд допущений, которые ограничивают
применение полученных формул. Например, весьма часто
всасывающее отверстие или источник вредности заменяют
точечным или линейным стоком. В случае, когда местный
состоит в
1
18
отсос и источник удалены друг от друга на значительное
расстояние, такая замена правомерна, но при близком
расположении источника и отсоса (что и применяется на
практике) делать этого нельзя.
В основу третьего способа расчета (с учетом процессов
турбулентной диффузии газов) местной вытяжной вентиляции
от теплогазовыделяющего оборудования положено уравнение
распределения примесей во встречном потоке воздуха за счет
турбулентной диффузии. Необходимая скорость в отверстиях
местного отсоса определяется как функция от концентрации
газов внутри местного отсоса, ПДК в рабочей зоне,
коэффициента турбулентного обмена, расстояния, на котором
происходит процесс турбулентной диффузии во встречном
потоке воздуха.
Методика этого расчета сложна, концентрации вредных
веществ в укрытии неоднородны и в большинстве случаев
неизвестны. Теоретические и экспериментальные
исследования по этому способу немногочисленны [12, 14, 23,
24]. Расчеты сделаны для точечного диффузионного
источника, совмещенного с точечным стоком, а также для
линейного источника и совмещенного с ним линейного стока,
т.е. рассмотрено распространение примеси в
недеформированном плоскопараллельном потоке. Тем не
менее, этот способ единственный, в котором учитываются
выделения газов от теплогазоисточников.
4. Расчеты вентиляционных систем, основанные на
закономерностях распространения конвективных струй
Подавляющее большинство теоретических и
экспериментальных исследований относятся ко второй группе,
т.е. разработаны методы расчета, основанные на
закономерностях распространения конвективных струй [1-3, 5,
7, 13, 22 - 24].
19
Расчеты основываются на существовании прямой
пропорциональности между минимально необходимым
количеством удаляемого воздуха и количеством воздуха в
конвективной струе на уровне всасывающих отверстий.
Источник тепловыделений, помещенный в неподвижный
воздух, нарушает его равновесное состояние и приводит в
общее движение, в котором различаются восходящий поток и
направленное к нему медленное течение окружающего
воздуха.
Если тепловым источником служит нагретая поверхность,
теплота от нее передается прилегающим слоям воздуха,
которые, расширяясь, становятся менее плотными и
вытесняются окружающей средой вверх; воздух из
окружающего пространства, заняв место у нагретой
поверхности, в свою очередь нагревается, увеличивается в
объеме и вытесняется вверх более плотным окружающим
воздухом. Так образуется регулярный восходящий
конвективный поток (струя), посредством которого от
теплового источника непрерывно отводятся конвективные
тепловыделения.
Совместно с приточными струями конвективные потоки
определяют характер общей циркуляции воздуха в
помещении, распределение в нем температуры и влажности,
скорости движения и концентрации вредных примесей.
При достаточной мощности источника тепловыделений
возбужденный им конвективный поток турбулентен, т.е.
интенсивно перемешивается с окружающей средой. В
результате перемешивания окружающая среда вовлекается в
поступательное движение: через каждое последующее
поперечное сечение конвективного потока протекает больше
воздуха, чем через предыдущее. В поперечных сечениях
конвективной струи формируются характерные профили
скорости и температуры с наибольшими значениями на оси и
постепенным их уменьшением к границам.
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]