ПОЛНЫЙ КОНСПЕКТ

Рис. 4. Механическая вентиляция

Воздухозаборного устройства (воздухоприемника) 1 для забора чистого воздуха, устанавливаемого снаружи здания в тех местах, где содержание вредных веществ минимально (или они отсутствуют вообще); воздуховодов 2, по которым воздух подается в помещение; наиболее часто воздуховоды делаются металлическими, реже – бетонными, кирпичными, шлакоалебастровыми и т.п; фильтров 3 для очистки воздуха от пыли; калориферов 4, где воздух нагревается (наибольшее распространение получили калориферы, в которых теплоносителем является горячая вода или пар; используются также и электрокалориферы); вентилятора 5; приточных отверстий или насадков 6, через которые воздух попадает в помещение (воздух может подаваться сосредоточенно или равномерно по помещению); регистрирующих устройств , устанавливаемых в воздухоприемном устройстве и на ответвлениях воздуховодов.

Фильтр, калориферы и вентилятор обычно устанавливают в одном помещении, в так называемой вентиляционной камере. Воздух подается в рабочую зону, причем скорости выхода воздуха ограничены допустимым шумом и подвижностью воздуха на рабочем месте.

3.2. Вытяжная вентиляция. Установки вытяжной вентиляции состоят (рис.4, б) из вытяжных отверстий или насадков 7, через которые воздух удаляется из помещения; вентилятора 5, воздуховодов 2; устройства для

51

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

очистки воздуха от пыли или газов 8, устанавливаемого в тех случаях, когда выбрасываемый воздух необходимо очищать с целью обеспечения нормативных концентраций вредных веществ в выбрасываемом воздухе и в воздухе населенных мест, а также в приточном воздухе, подаваемом в производственные здания; устройства для выброса воздуха (вытяжной шахты) 9, которое должно быть расположено на 1 – 1,5 м выше конька крыши.

При работе вытяжной системы чистый воздух поступает в помещение через неплотности в ограждающих конструкциях. В ряде случаев это обстоятельство является серьезным недостатком данной системы вентиляции, так как неорганизованный приток холодного воздуха (сквозняки) может вызвать простудные заболевания.

3.3.Приточно-вытяжная вентиляция. В этой системе воздух подается

впомещение приточной вентиляцией, а удаляется вытяжной вентиляцией (рис. 4, а и б), работающими одновременно. Место расположения приточных и вытяжных воздуховодов, отверстий и насадков, количество подаваемого и вытягиваемого воздуха выбирается с учетом требований, предъявляемых к системе вентиляции.

Место для забора свежего воздуха выбирается с учетом направления ветра, с наветренной стороны по отношению к выбросным отверстиям, вдали от мест загрязнений.

Приточно-вытяжная вентиляция с рециркуляцией (рис. 4,в) характерна тем, что воздух, отсасываемый из помещения 10 вытяжной системой, частично повторно подают в это помещение через приточную систему, соединенную с вытяжной системой воздуховодом 11. Регулировка количества свежего, вторичного и выбрасываемого воздуха производится клапанами 12. В результате такой системы вентиляции достигается экономия расходуемой теплоты на нагрев воздуха в холодное время года и на его очистку.

Для рециркуляции разрешается использовать воздух помещений, в которых отсутствуют выделения вредных веществ или выделяющиеся вещества относятся к 4-му классу опасности, причем концентрация этих веществ в подаваемом в помещение воздухе не превышает 0,3 q пдк.

Кроме того, применение рециркуляции не допускается, если в воздухе помещений содержатся болезнетворные бактерии, вирусы, имеются резко выраженные неприятные запахи.

Вентиляторы – это воздуходувные машины, создающие определенное давление и служащие для перемещения воздуха при потерях давления в

вентиляционной сети не более кПа. Наиболее распространенными являются осевые и радиальные (центробежные) вентиляторы.

Осевой вентилятор (рис. 5,а) представляет собой расположенное в цилиндрическом кожухе лопаточное колесо, при вращении которого поступающий в вентилятор воздух под действием лопаток перемещается в осевом направлении. Это наиболее простая конструкция осевого вентилятора. Широко применяются более сложные вентиляторы, снабженные направляющими и спрямляющими аппаратами. Преимуществами осевых вентиляторов являются простота конструкции, возможность эффективного

52

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

регулирования производительности в широких пределах посредством поворота лопаток колеса, большая производительность, реверсивность работы. К недостаткам относятся относительно малая величина давления и повышенный шум. Чаще всего применяют эти вентиляторы при малых сопротивлениях вентиляционной сети (примерно до 200 Па), хотя возможно использование этих вентиляторов при больших сопротивлениях (до 1 кПа).

Рис. 5. Вентиляторы

Радиальный (центробежный) вентилятор (рис. 5) состоит из спирального корпуса 1 с размещенными внутри лопаточным колесом 2, при вращении которого воздух, поступающий через входное отверстие 3, попадает в каналы между лопатками колеса и под действием центробежной силы перемещается по этим каналам, собирается в корпусе и выбрасывается через выпускное отверстие 4.

В зависимости от развиваемого давления вентиляторы делят на следующие группы: низкого давления – до 1кПа (рис. 5,в); среднего давления – 1 – 3 кПа; высокого давления - - 12 кПа.

Вентиляторы низкого давления и среднего давления применяют в установках общеобменной и местной вентиляции, кондиционирования воздуха и т.п. Вентиляторы высокого давления используют в основном для технологических целей, например, для дутья в вагранки.

Перемещаемый вентиляторами воздух может содержать самые разнообразные примеси в виде пыли, газов, паров, кислот и щелочей, а также взрывоопасные смеси. Поэтому в зависимости от состава перемещаемого

53

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

воздуха вентиляторы изготовляют из определенных материалов и различной конструкции:

а) обычного использования для перемещения чистого или малозапыленного воздуха (до 100 мг/м3) с температурой не выше 80ºС; все части таких вентиляторов изготовляют из обычных сортов стали;

б) антикоррозионного исполнения – для перемещения агрессивных сред (пары кислот, щелочей); в этом случае вентиляторы изготовляют из стойких против этих сред материалов – железохромистой и хромникелевой стали, винипласта и т.д;

в) искрозащитного исполнения – для перемещения взрывоопасных смесей, например, содержащих водород, ацетилен и т.д.; основное требование, предъявляемое к таким вентиляторам, – полное исключение искрения при их работе (вследствие ударов или трения), поэтому колеса, корпуса и входные патрубки вентиляторов изготовляют из алюминия или дюралюминия; участок вала находящийся в потоке взрывоопасной смеси, закрывают алюминиевыми колпаками и втулкой, а в месте прохода вала через кожух устанавливают сальниковое уплотнение;

г) пылевые – для перемещения пыльного воздуха (содержание пыли более 100 мг/м3); рабочие колеса вентиляторов изготовляют из материалов повышенной прочности, они имеют мало (4–8) лопаток.

По типу привода вентиляторы выпускают с непосредственным соединением с электродвигателем (колесо вентилятора находится на валу электродвигателя или вал колеса соединен с валом электродвигателя при помощи соединительной муфты) и с клиноременной передачей (на валу колеса есть шкив). Радиальные вентиляторы бывают правого и левого вращения. Вентилятор считается правого вращения, когда колесо вращается по часовой стрелке (если смотреть со стороны, противоположной входу).

Взависимости от конкретных условий работы каждой вентиляционной установки выбирают привод вентилятора и направление вращения колеса, которое в любом случае будет правильным, если направлено по ходу разворота спирали кожуха.

Внастоящее время промышленность выпускает различные типы осевых (МЦ, ЦЗ–0,4) и радиальных вентиляторов (Ц4 –70, Ц4–76, Ц8–18 и т.д.) для установок вентиляции и кондиционирования воздуха промышленных предприятий.

Вентиляторы изготовляют различных размеров, и каждому из вентиляторов соответствует определенный номер, показывающий величину диаметра рабочего колеса в дециметрах. Например, вентилятор Ц4–70 №6,3 имеет диаметр колеса 6,3 дм, или 630 мм. вентиляторы различных номеров, выполненные по одной и той же аэродинамической схеме, имеют геометрически подобные размеры и составляют одну серию или тип, например,

Ц4–70.

Для подбора осевых вентиляторов, как правило, нужно знать требуемую производительность, равную количеству воздуха, определяемую расчетным

путем, полное давление. Номер вентилятора и электродвигатель к нему

54

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

выбирают по справочникам. Для подбора радиальных вентиляторов, кроме производительности и давления, необходимо выбрать их конструктивное исполнение.

Полное давление ρв, развиваемое вентилятором, расходуется на преодоление сопротивлений во всасывающем и нагнетательном воздуховодах, возникающих при перемещении воздуха:

Pв = ∆pвс + ∆pн = ∆pп, (8)

где ∆pвс и ∆pн – потери давления во всасывающем и нагнетательном воздуховодах; ∆pп – суммарные потери давления в вентиляционной сети.

Потери давления складываются из потерь на трение (за счет

где ∆pтрi и ∆pмс i – соответственно потери давления на трение и на преодоление местных сопротивлений на расчетном i-м участке воздуховода; ∆pтрi y –потери давления на трение на 1 м длины; li –длина расчетного участка воздуховода, м; åζ -сумма коэффициентов местных сопротивлений на

расчетном участке; υi -скорость воздуха в воздуховоде, м/с; ρ –плотность

воздуха, кг/м3.

Величины ∆pтрi y и ζ приводятся в справочниках. Порядок расчета вентиляционной сети следующий.

1.Выбирают конфигурацию сети в зависимости от размещения помещений, установок, оборудования, которые должна обслуживать вентиляционная система.

2.Зная требуемое количество воздуха на отдельных участках воздуховодов, определяют поперечные размеры с учетом допустимых скоростей движения воздуха (3 – м/с).

3.По формуле рассчитывают сопротивление сети , причем за расчетную принимают наиболее протяженную магистраль.

4.По каталогам выбирают вентилятор и электродвигатель.

5.Если сопротивление сети оказалось слишком большим, размеры воздуховодов увеличивают и производят пересчет сети. Зная, какую производительность и полное давление должен развивать вентилятор, производят выбор вентилятора по его аэродинамической характеристике.

Такая характеристика вентилятора графически выражает связь между основными параметрами – производительностью, давлением, мощностью и КПД при определенных частотах вращения n (рад/с или об/мин).

При выборе типа и номера вентилятора необходимо руководствоваться

тем, что вентилятор должен иметь наиболее высокий КПД, относительно

55

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

небольшую скорость вращения (u = πDn/60), а также чтобы частота вращения колеса позволяла осуществить соединение с электродвигателем на одном валу.

Рис. 6 Эжектор

Принцип действия эжектора заключается в следующем. Воздух, нагнетаемый расположенным вне вентилируемого помещения компрессором или вентилятором высокого давления, подводится по трубе 1 к соплу 2 и, выходя из него с большой скоростью, создает за счет эжекции разрежение в камере 3, куда подсасывается воздух из помещения. В конфузоре 4 и горловине 5 происходит перемешивание эжектируемого (из помещения) и эжектруемого воздуха. Диффузор 6 служит для преобразования динамического давления в статическое. Недостатком эжектора является низкий КПД, не превышающий

0,25.

4. Определение необходимого количества воздуха при общеобменной вентиляции

В соответствии с санитарными нормами все производственные помещения должны вентилироваться. Необходимое количество воздуха при этом может быть определено различными методами в зависимости от назначения помещения и вида вредных выделений.

1. При выделении паров или газов в помещении необходимое количество воздуха определяют, исходя из разбавления до допустимых концентраций. Предположим, что в помещении с внутренним объемом V (м3) выделяются вредные пары или газы в количестве G(мг/ч). Для обеспечения нормальных санитарно-гигиенических условий труда в помещение должно поступать и одновременно удаляться L (м3/ч) воздуха.

Допуская, что вредные вещества распределяются равномерно по помещению и при длительной работе вентиляции изменения их содержания не происходит, искомое количество воздуха определяем из условия баланса поступающих в помещение и удаляемых из него вредных веществ: G + Lqпр = Lqвыт, где q пр и qвыт – концентрация вредных веществ в приточном и удаляемом

56

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

воздухе; L – количество приточного и удаляемого воздуха, L = G / (q выт-qпр). Если наружный воздух не содержит вредных веществ, то L = G/qвыт.

Концентрация qвыт (мг/м3) не должна превышать предельно допустимую концентрацию, т.е. qвыт≤ qПДК (иначе будет нарушение санитарных норм), а концентрация qпр должна быть по возможности минимальной (тогда количество воздуха будет относительно небольшим); по санитарным нормам qпр ≤ 0,3qПДК.

При одновременном выделении в воздух рабочей зоны нескольких вредных веществ, не обладающих однонаправленным действием, количество воздуха допускается принимать по тому вредному веществу, для которого требуется подача чистого воздуха в наибольшем количестве.

В тех случаях, когда происходит одновременное выделение нескольких вредных веществ однонаправленного действия (например, различные кислоты, щелочи, спирты), расчет общеобменной вентиляции выполняют путем суммирования количеств воздуха, необходимого для разбавления каждого вещества до его предельно допустимой концентрации С при совместном действии вредных веществ (эти концентрации С меньше нормируемых qПДК). Такими допустимыми считаются концентрации С, отвечающие формуле

2. при выделении избыточной явной теплоты количество воздуха определяют из условий ассимиляции избытков этой теплоты. Количество приточного воздуха (м3/ч)

где Qизб – избыточное выделение явной теплоты, определяемое по формуле (1); с – удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении,

равная 1 кДж/(кг·К); tвыт – температура удаляемого воздуха, ºС; tпр – температура приточного воздуха, ºС.

Температуру воздуха, удаляемого из помещения, определяют по формуле

tвыт = t рз + ∆t(H - 2), где t рз – температура в рабочей зоне, которая не должна превышать допустимую по нормам, т.е. tрз≤ tдоп; ∆t- температурный градиент по

высоте помещения, ∆t = 0,5 – 1,5 ºС/м; Н – расстояние от пола до вытяжных проемов, м; 2 – высота рабочей зоны, м.

Температура проточного воздуха при наличии избытка явной теплоты должна быть на 5 – 8 ºС ниже температуры воздуха в рабочей зоне.

3. При выделении влаги количество приточного воздуха Lпр = Gвп /ρ(dвыт –dпр) , где Gвп – масса водяных паров, выделяющихся в помещении, г/ч; dвыт – содержание влаги в воздухе, удаляемого из помещения, г/кг; dпр – содержание влаги в наружном воздухе, г/кг.

Санитарными нормами не предусматривается допустимое влагосодержание, а указываются только относительная влажность воздуха и температура помещения, на основании которых и определяют dвыт с помощью i – d-диаграммы.

57

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

При одновременном выделении в помещении вредных веществ, теплоты и влаги принимают наибольшее количество воздуха, полученное в расчетах для каждого вида производственных выделений.

4. метод определения необходимого количества воздуха по кратности воздухообмена применяют для ориентировочных расчетов, когда неизвестны виды и количество выделяющихся вредных веществ.

Кратность воздухообмена к (1/ч) показывает, сколько раз в час меняется

Величина k обычно составляет 1 -10 (большие величины для помещений небольшого объема).

Необходимо подчеркнуть, что проектируемое на основе этих четырех методов количество приточного воздуха при возможности естественного проветривания помещения должно быть не менее 30 м3/ч на одного человека при объеме помещения, приходящегося на него, не менее 20 м3/ч соответственно при объеме 20 м3 и более. Если же в помещениях невозможно естественное проветривание, то в такие помещения нужно подавать не менее 60 м3/ч воздуха на одного человека.

5.Местная вентиляция

5.1.Местная приточная вентиляция служит для создания требуемых условий воздушной среды в ограниченной зоне производственного помещения.

Кустановкам местной приточной вентиляции относятся воздушные души и оазисы, воздушные и воздушно-тепловые завесы.

Воздушное душирование применяют в горячих цехах и на рабочих

местах, характеризуемых воздействием лучистого потока теплоты интенсивностью 350 Вт/м2 и более. Воздушный душ представляет собой направленный на рабочего поток воздуха. Скорость обдува составляет 1 – 3,5 м/с в зависимости от интенсивности облучения. Действие воздушного потока основано на увеличении отдачи теплоты человеком при возрастании скорости движения обдувающего воздуха.

58

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Рис. 7 Местная приточная вентиляция

Установки воздушного душирования бывают стационарные (рис.7), когда воздух на фиксированное рабочее место подается по системе воздуховодов с приточными насадками, и передвижные (рис. , б), в которых используется осевой вентилятор. Эффективность таких душирующих агрегатов повышается при распылении воды в струе воздуха.

Воздушные оазисы позволяют улучшить метеорологические условия на ограниченной площади помещения, которая отделяется со сторон легкими передвижными перегородками и заполняется воздухом более холодным и чистым, чем воздух помещения.

Воздушные и воздушно-тепловые завесы устраивают для защиты людей от охлаждения проникающим через ворота холодным воздухом. Завесы бывают двух типов: воздушные с подачей воздуха без подогрева и воздушно-тепловые с подогревом подаваемого воздуха в калориферах.

Работа завес основана на том, что подаваемый воздух к воротам или проемам через специальный воздуховод со щелью выходит с большой скоростью (до 10 -15 м/с) под определенным углом навстречу врывающемуся холодному потоку и смешивается с ним. Полученная смесь более теплого воздуха поступает на рабочие места или (при недостаточном нагреве) отклоняется в сторону от них. При работе завес создается дополнительное сопротивление проходу холодного воздуха через ворота. В зависимости от места выпуска воздуха завесы устраивают с нижней подачей воздуха (рис. , г) по высоте ворот, причем последние наиболее широко распространены.

5.2. Местная вытяжная вентиляция. Применение ее основано на улавливании и удалении вредных веществ непосредственно у источника их образования. Так, если борьба с пылью при помощи обменной вентиляции дает малый эффект, то местная вентиляция позволяет полностью устранить запыленность помещения.

Устройства местной вытяжной вентиляции делают в виде укрытий или местных отсосов.

Количество воздуха Lу (м3/ч, который необходимо удалить от укрытий и отсосов, определяют по формуле L = Fоυ3600 (14), где Fо – площадь открыты проемов, отверстий, неплотностей, через которые засасывается воздух, м2; υ – скорость воздуха в этих проемах и отверстиях, величина которой зависит от типа вытяжного устройства и характера вредных веществ, м/с.

Укрытия с отсосом характерны тем, что источник вредностей находится внутри них; они могут быть выполнены как укрытия-кожухи, полностью или

59

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

частично заключающие оборудование (вытяжные шкафы, витринные укрытия, кабины и камеры). Внутри укрытий создается разрежение, в результате чего вредные вещества не могут попасть в воздух помещения. По отсасывающим воздуховодам они удаляются из укрытия. Такой способ предотвращения выделений вредных веществ помещении называется аспирацией. Аспирационные системы обычно блокируют с пусковыми устройствами технологического оборудования с тем, чтобы отсос вредных веществ производился не только в месте их выделения, но и в момент образования.

Полное укрытие машин и механизмов, выделяющих вредные вещества, наиболее совершенный и эффективный способ предотвращения попадания их в воздух помещения. Важно еще на стадии проектирования разрабатывать технологическое оборудование таким образом, чтобы такие вентиляционные устройства органически входили бы в общую конструкцию, не мешая технологическому процессу и одновременно полностью решая санитарногигиенические задачи.

При интенсивных пылевыделениях, например при приготовлении смесей в литейном производстве, наиболее эффективные укрытия – кожухи с отсосом пыли, которые полностью закрывают очаг пылеобразования.

Рис. 8 Укрытия и кожухи

Защитно-обеспыливающими кожухами оборудуются станки, на которых обработка материалов сопровождается пылевыделениями и отлетанием крупных частиц, которые могут нанести травму (рис.8). это шлифовальные, обдирочные, полировальные, заточные станки по металлу, деревообрабатывающие станки и др.

Количество воздуха L (м3ч), удаляемого от заточных, шлифовальных и полировальных станков, определяется в зависимости от диаметра круга по формуле L = kpdкр (15), где dкр – диаметр круга, мм; kp – размерный коэффициент, значение которого зависит от диаметра круга (kp = 1,6 -2 м3/(ч· мм) соответственно для заточных и шлифовальных станков kp = 600 и 250 мм; для полировальных станков с войлочными и матерчатыми кругами kp = 4 -6). Удаляемый от станков запыленный воздух проходит затем соответствующую очистку, например в циклонах.

60

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com