Расчет воздухообмена в рабочей зоне

Вредные вещества загрязняют воздух рабочей зоны при выполнении многих сельскохозяйственных работ. Так, в воздухе рабочей зоны механизатора могут присутствовать пыль, пары нефтепродуктов, выпускные газы двигателя, пары и аэрозоли пестицидов и удобрений. В животноводческих помещениях воздух загрязнен аммиаком, сероводородом, в кормоцехах и на зернотоках присутствует минеральная пыль и мучная, которые не только вредны для человека, но при определенных концентрациях создают взрывоопасные смеси.

Таким образом, присутствие вредных веществ в воздухе рабочей зоны требует проведения комплекса мероприятий для защиты работающих от заболеваний, отравлений и возможности травмирования.

Предельно допустимые концентрации пыли в воздухе рабочей зоны (ПДК) зависят от содержания в ней двуокиси кремния и представлены в приложении 10.

С целью удаления пыли, газов, аэрозолей и других вредных веществ из рабочей зоны помещений применяют естественную и механическую вентиляцию. Для расчета и проектирования вентиляции необходимо знать воздухообмен, который при естественной вентиляции определяют следующим образом:

1. Определяют тепловой напор Н_Т (Па)

(15)

где h - высота вытяжной шахты, м; - плотность наружного воздуха и воздуха внутри помещений, кг/м³.

2. Плотность воздуха рассчитывают по формуле:

(16)

где t - температура наружного воздуха или воздуха внутри помещения, ⁰С.

3. Рассчитывают скорость воздушного потока в вытяжной шахте (м/с):

(17)

где φ - коэффициент, учитывающий сопротивление воздуха в вытяжной шахте.

4.Находят необходимый воздухообмен (м³/ч)

(18)

где F - площадь сечения вытяжной шахты (м²).

Пример. Рассчитать воздухообмен в помещении через вытяжную шахту естественной вентиляции.

Сечение шахты - 0,25м², ее высота - 4м, температура воздуха внутри помещения – 20 ⁰С, температура наружного воздуха –5 ⁰С, коэффициент сопротивления шахты - 0,6

Задание 1.

1. Используя показатели из таблицы 17, рассчитать воздухообмен для своего варианта.

2. Дать характеристику основных вредностей в рабочих зонах сельскохозяйственных предприятий, указать их влияние на организм человека и меры безопасности на рабочих местах.

1. Определить величину расхода воздуха, движущуюся через вытяжную шахту естественной вентиляции. Сечение шахты - Fм², ее высота - h_м, коэффициент сопротивления - φ. Температура внутреннего и наружного воздуха, соответственно, - t_в и t_н.

Таблица 17 Показатели для расчёта воздухообмена

№ вари- анта	показатели					№ вари- анта	показатели
	F м2	h м	φ	tВ	tН		F м2	h м	φ	tВ	tН
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.	0,25 0,30 0,16 0,09 0,04 0,36 0,20 0,15 0,12 0,03 0,15 0,06	5,0 4,0 3,5 2,7 3,5 3,3 2,9 2,5 4,0 5,5 3,2 3,0	0,6 0,5 0,4 0,7 0,5 0,4 0,7 0,6 0,5 0,3 0,4 0,5	18 22 17 21 16 19 20 24 19 16 18 17	-5 -15 -17 -10 -8 -6 -5 +2 +6 -10 -18 -12	13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25	0,20 0,06 0,08 0,10 0,16 0,25 0,30 0,09 0,15 0,21 0,24 0,16 0,36	4,5 3,7 3,2 2,9 3,1 4,5 5,5 6,0 5,3 4,2 6,0 5,7 3,3	0,5 0,4 0,3 0,4 0,5 0,3 0,6 0,7 0,5 0,4 0,4 0,3 0,6	19 21 20 23 20 17 15 14 21 19 22 17 19	-10 -7 -15 +6 +8 -14 -19 +7 +12 -14 -18 -10 -8

Задание 2.

Расчет мощности электродвигателя для привода вентилятора вытяжной вентиляции.

Механическая вентиляция применяется в случаях, когда естественная вентиляция не обеспечивает требуемую чистоту воздуха. Вытяжная вентиляция устраивается в помещениях, где необходимо активно удалять загрязненный воздух.

Расчет выполняют в такой последовательности:

1. Находят воздухообмен в помещении по избытку пыли (м³/ч)

(19)

где - количество выделяющейся пыли, м³/ч;

- допустимое содержание пыли в воздухе, мг/м³;

- содержание пыли в приточном воздухе, мг/м³.

2. Определяют производительность вентилятора, м³/ч:

где К_З – коэффициент запаса.

3. Рассчитывают потери напора на прямых участках труб, Па:

(20)

где - коэффициент сопротивления труб.

- длина трубы, м,

- плотность воздуха, кг/м³,

- средняя скорость воздуха, м/с,

- диаметр трубы, м.

4. Рассчитывают местные потери напора в коленах, переходах

(21)

где - коэффициент местных потерь напора

5. Определяют суммарные потери напора Па

(22)

где - напор вентилятора.

6. Рассчитывают мощность электродвигателя для вентилятора, квт.

(23)

где - полное давление (напор) вентилятора, Па,

- коэффициент полезного действия вентилятора,

- коэффициент полезного действия передачи.

Пример. Рассчитать мощность электродвигателя для привода вентилятора вытяжной вентиляции в кормоцехе при следующих условиях: объем помещения V = 800 м³,кратность воздухообмена К = 3, концентрация пыли в воздухе С_П = 13 мг/м³, содержание двуокиси кремния в пыли SiO₂ = 8%. Концентрация пыли в приточном воздухе С_Н = 2 мг/м³, = 0,02, = 1500 м, = 1,2 кг/м³, V = 4 м/с, = 0,5 м, = 1,1, = 0,90, = 0,95, К_З = 1,5.

Решение.

1. Находят содержание пыли в воздухе помещения

13 • 800 =10400 мг

2. Находят количество выделяющейся пыли в течение часа с учетом кратности воздухообмена.

10400 •3 = 31200 мг

3. Находят ПДК пыли при содержании SiО₂ 8% по таблице 10 приложения. ПДК = 4 мг/м³

4. Находят воздухообмен:

5. Определяют производительность вентилятора:

6. Рассчитывают потери напора на прямых участках труб.

7. Рассчитывают местные потери напора

8. Определяют напор вентилятора:

9. Рассчитывают мощность электродвигателя:

Задание №1. Рассчитать мощность электродвигателя для привода вентилятора вытяжной вентиляции в кормоцехе для своего варианта, используя показатели из таблицы № 18.

Таблица № 18 Задания для расчёта электродвигателя по вариантам

№ вари анта	п о к а з а т е л и
	V	К	Cп	SiО2	Сн	К3	Lт	dт	Ψт	ρВ	Ψм	υ	ηп	ηВ
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
1.	800	3	15	6	2	2,0	1200	0,3	0,02	1,15	1,15	4,5	0,91	0,95
2.	1200	2	8	4	0	1,5	1500	0,5	0,01	1,22	1,17	3,2	0,87	0,93
3.	400	4	16	12	1	3,0	250	0,4	0,03	1,14	1,19	4,1	0,90	0,97
4.	2000	2	6	7	3	1,4	1100	0,2	0,05	1,16	1,13	3,7	0,93	0,94
5.	1500	3	14	2	4	1,7	1200	0,6	0,04	1,27	1,15	4,0	0,94	0,96
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
6.	650	2	5	8	2	2,0	300	0,3	0,02	1,15	1,19	3,9	0,90	0,93
7.	2500	4	17	6	0	1,1	1400	0,2	0,01	1,12	1,20	8,2	0,89	0,94
8.	450	5	20	12	1	1,3	250	0,4	0,03	1,24	1,16	3,7	0,93	0,92
9.	1300	2	8	8	2	1,2	650	0,5	0,02	1,15	1,19	6,4	0,91	0,95
10.	900	3	10	2	3	1,7	500	0,3	0,01	1,22	1,30	3,3	0,88	0,97
11.	1100	5	18	7	0	1,8	700	0,6	0,01	1,18	1,22	3,9	0,92	0,94
12.	750	4	16	0	0	1,6	450	0,2	0,01	1,23	1,15	5,5	0,94	0,92
13.	850	3	15	9	2	1,4	400	0,4	0,02	1,24	1,14	3,0	0,88	0,98
14.	1000	2	7	3	3	1,3	650	0,3	0,03	1,19	1,10	4,4	0,91	0,94
15.	650	4	15	7	1	1,2	400	0,5	0,02	1,20	1,17	5,1	0,90	0,93
16.	320	5	18	9	4	1,5	250	0,6	0,01	1,22	1,22	3,9	0,93	0,95
17.	1400	2	10	15	3	2,2	800	0,3	0,02	1,17	1,13	4,4	0,92	0,93
18.	950	4	14	0	2	2,7	750	0,5	0,01	1,27	1,32	5,0	0,91	0,96
19.	350	2	10	6	0	2,8	220	0,6	0,01	1,18	1,15	4,1	0,87	0,95
20.	600	5	22	4	1	2,2	420	0,3	0,02	1,30	1,14	4,7	0,89	0,94
21.	720	3	12	7	0	3,0	380	0,4	0,03	1,21	1,71	5,3	0,92	0,93
22.	950	2	7	13	2	1,7	620	0,2	0,03	1,24	1,32	8,0	0,90	0,92
23.	700	4	15	6	0	1,2	400	0,6	0,01	1,22	1,15	6,7	0,93	0,95
24.	650	3	12	4	3	1,6	350	0,8	0,01	1,27	1,27	7,2	0,88	0,94
25.	830	5	20	10	0	1,3	550	0,3	0,02	1,18	1,15	3,3	0,91	0,95

Обозначения:

V – объем помещения, м³,

К – кратность воздухообмена, 1/ч,

С_п -концентрация пыли в воздухе помещения, мг\м³,

S_I О₂ -содержание двуокиси кремния в пыли, %,

С_н -концентрация пыли в наружном воздухе, мг\м³,

К₃ -коэффициент запаса,

L_т -длина вытяжных труб в помещении, м,

d_т -диаметр вытяжных труб, м,

Ψ_т -коэффициент сопротивления труб,

ρ -плотность воздуха кг\м³,

Ψ_м -коэффициент местных потерь напора,

ν -средняя скорость движения воздуха, м\с,

η_п -к.п.д передачи,

η_в -к.п.д. вентилятора.

Задание №2. Дать описание устройства и схемы приточной, вытяжной и приточно-вытяжной вентиляции.

Практическая работа № 6