9. Расчет воздухообмена
9.1. Расчет воздухообмена для насосного зала
Для насосного зала (рис. 9.1), проведем расчет воздухообмена для общеобменной приточной и вытяжной вентиляции по концентрации опасных паров легких фракций нефти, которые выделяются при нормальной работе контактных уплотнений приводных валов насоса.
Рис.9.1. Планировка насосного зала с приточной и вытяжной общеобменной вентиляционной системой.
Рис.9.2. Аксонометрическая схема приточной вентиляции насосной.
Выделение вредных веществ через уплотнения движущихся частей насоса.
,
(9.1)
где G- количество вредных поступлений , г/час;
В – опытный коэффициент берется 0,25 для лигроина, керосина, бензина; 0,5 для
высокоагрессивных нефтепродуктов (полибензолы, алкилаты и др).
d – диаметр штока, мм (90мм);
Р- давление перекачки (18 кГ/см2)
n-количество насосов
Для легкой фракции возьмем максимальный коэффициент 0,5
G=
3,14·0,25·3·90·
=900
г/ч
,
(9.2)
где L – Расход воздуха при общеобменной вентиляции, м3/час;
СПДК – Предельная допустимая концентрация вредных выделений для бензина 300 мг /м3 ; СФ =0 – Фоновая концентрация вредных выделений в окружающем воздухе, мг/м3.
Определим расход на приточную вентиляцию.
9.2. Пример аэродинамического расчета вытяжной общеобменной вентиляции
Воздухообмен для
насосного зала примем равное приточной
вентиляции т.е. 3000
.
Проведем расчет потерь давления в
системе вытяжной вентиляции (рис.9.3.).
Расходы воздуха 3000
по всасывающим воздуховодам примем
одинаковые т.е. по 1000
и
разабъем систему воздуховодов вытяжной
вентиляции на участки с указанием
расхода, длины и диаметра : 1)-1000
;
2)-2000
;
3)-3000
;
4)-3000
;
5)-1000
;
6) -1000
.Температура
воздуха +20°С. Длины участков: 1)- 5,0 м; 2)-
3,0 м; 3)-3,0м; 4)-4,0м; 5)-2,0м ; 6)-2,0м.
Рис.9.3.Аксонометрическая схема вытяжной вентиляционной системы В - 1
Решение. На участках определяют коэффициенты местных сопротивлений. Воздуховоды стальные, круглого сечения. Используя расчетную схему и задаваясь рекомендуемыми скоростями (для производственных зданий в ответвлениях вентсистемы, скорость воздушного потока принимаем υ р ≤10 м/с. Подберем стандартные размеры воздуховодов по таблице 9.1.
ТАБЛИЦА 9.1. СТАНДАРТНЫЕ РАЗМЕРЫ КРУГЛЫХ ВОЗДУХОВОДОВ ИЗ ЛИСТОВОЙ СТАЛИ
-
d,мм
Площадь поперечного сечения, м 2
Периметр,
мм
Площадь поверх-
ности 1 м2
d,мм
Площадь поперечного сечения, м 2
Перметр,
мм
Площадь поверх-
ности 1 м2
100
0,0079
314
0,314
500
0,196
1570
1,57
125
0,0123
392
0,392
560
0,246
1760
1,76
140
0,0154
440
0,44
630
0,312
1978
1,98
160
0,02
502
0,502
710
0,396
2230
2,23
180
0,0255
566
0,566
800
0,501
2512
2,51
200
0 0314
628
0,623
900
0 , 635
2830
2,83
225
0,0397
706
0,706
1000
0,785
3140
3.14
250
0,1049
785
0,785
1120
0,985
3520
3,52
280
0,0615
879
0,879
1250
1,23
3930
3,93
315
0,078
990
0,990
1400
1,54
4400
4,4
355
0,099
1115
1,115
1600
2,01
5030
5, 03
400
0,126
1256
1,26
1800
2,54
5652
5,65
450
0,159
1413
1,41
2000
3,14
6280
6,28
Необходимо учитывать, что на концевых участках воздуховодах при небольших расходах рекомендуется скорость 4-8 м/с;
тогда
,
м ² (9.3)
где L-расчетный расход воздуха на участке, ;
υ
р- рекомендуемая скорость, м/с;
F
=1000/(3600*7)=
0,03968 м². По подобранному сочетанию
определяют действительную скорость по
выбранному стандартному сечению диаметр
воздуховода 225 мм с площадью сечения
S=0,0397 м 2 движения
воздуха:
(9.4.)
.
Определим динамическое давление приняв удельную плотность воздуха
=1,2 кГ/м 3 (P d):
,
Па (9.5)
Определим коэффициент гидравлического трения по формуле:
(9.6)
где Rе – критерий Рейнольдса.
(9.7)
где
-
средняя кинематическая вязкость воздуха.
,
Определим удельные потери давления на трение R, Па/м по формуле:
(9.8)
d – диаметр воздуховода м;
По справочным данным в таблицах подбирают коэффициенты местных сопротивлений всасывающих устройств, поворотных колен, тройников, козырьков и т.д.
Далее рассчитывают потери давления в местных сопротивлениях:
,
Па (9.9)
где
ξ-сумма
коэффициентов местных сопротивлений
на участке.
Определяют сумму потерь давлений по участкам. Участком называют отрезок воздуховода где не меняется расход воздуха и диаметр воздуховода :
,
Па ; (9.10)
ТАБЛИЦА 9.2. ЗНАЧЕНИЯ МЕСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ζ о БОКОВЫХ ОТВЕРСТИЙ
FОТВ
1
2
В режиме всасывания |
|||||||||||
Одно отверстие ζ О
|
F ОТВ / F о |
||||||||||
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0.5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
1,4 |
1,8 |
|
65,7
|
30,0
|
14,9
|
9,0
|
6,27
|
4,54
|
3,54
|
2,7
|
2,28
|
-
|
- |
|
Два отверстия ζ О |
- |
- |
17,0 |
12,0 |
8,75 |
6,85 |
5,5 |
4,54 |
3,84 |
2,01 |
2,9 |
Первый участок
Примем два всасывающих отверстия, первого участка местное сопротивление по таблице 1 ξ=2,01
Сопротивление для поворотного колена на угол 90 о примем по таблице 9.3. ξ= 0,17
ТАБЛИЦА 9.3. ЗНАЧЕНИЯ МЕСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ζ о ОТВОДА ГНУТОГО ИЛИ ШТАМПОВАННОГО КРУГЛОГО СЕЧЕНИИ
α о |
0 |
20 |
30 |
45 |
50 |
75 |
90 |
110 |
120 |
150 |
180 |
При R/d ЭU = 1 |
|||||||||||
ζ о |
0 |
0,06 |
0,09 |
0,13 |
0,16 |
0,19 |
0,21 |
0,24 |
0,25 |
0,27 |
0,29 |
При R/d ЭU = 1,5 |
|||||||||||
ζ о |
0 |
0,05 |
0,08 |
0,1 |
0,13 |
0,15 |
0,17 |
0,19 |
0,2 |
0,22 |
0,24 |
При R/d ЭU = 2,0 |
|||||||||||
ζ о |
0 |
0,05 |
0,07 |
0,09 |
0,12 |
0,14 |
0,15 |
0,17 |
0,18 |
0,19 |
0,21 |
Примечание. При прямоугольном сечении ζ о следует умножить на значение С, принимаемое по примечанию к табл. 12.35.
|
|||||||||||
Второй участок
υП
=
,м/с
,
Определим коэффициент гидравлического трения по формуле:
где Rе – критерий Рейнольдса.
где - средняя кинематическая вязкость воздуха.
Определим удельные потери давления на трение R, Па/м по формуле:
Определим сопротивления тройника на проходе используя таблицу 9.4.
ТАБЛИЦА 9.4.. ЗНАЧЕНИЯ МЕСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ζ ПРИ СЛИЯНИИ ПОТОКА (ДЛЯ ВЫТЯЖНОЙ ВЕНТСИСТЕМЫ)
1. Тройник при слиянии потоков
|
|
|||||||||||
α , град
|
|
|
|
|||||||||
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
1.2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
2 |
||||
15 |
1 |
1 |
0,6 |
0,55 |
0.45 |
0,3 |
0,1 |
-0,15 |
-0,45 |
-0,85 |
-1,3 |
|
|
2 |
1.41 |
0,3 |
0,3 |
0,25 |
0,15 |
0 |
-0,2 |
-0,4 |
-0,65 |
_1 |
|
|
4 |
2 |
0,15 |
0,15 |
0,1 |
0,05 |
0 |
-0,15 |
0,3 |
-0,45 |
-0,65 |
|
|
9 |
3 |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
0,0 |
0 |
-0.1 |
-0.15 |
-0,25 |
-0,35 |
|
|
16 |
4 |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
0 |
0, 0 |
-0,05 |
-0.1 |
-0,2 |
|
30 |
1 |
1 |
0,6 |
0,6 |
0,55 |
0,45 |
0,3 |
0,1 |
-0,15 |
-0,4 |
-0,75 |
|
|
2 |
1,41 |
0,3 |
0,355 |
0,3 |
О,25 |
0,15 |
0,1 |
-0.15 |
-0,4 |
-0,6 |
|
|
4 |
2 |
0,15 |
0,15 |
0,15 |
0,1 |
0,05 |
-0,05 |
-0,15 |
-0,3 |
-0,45 |
|
|
9 |
3 |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
0,0 |
-0,05 |
0,1 |
-0,15 |
-0,.25 |
|
|
16 |
4 |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
0 |
0 |
-0,05 |
-0,1 |
|
45 |
1 |
1 |
0,65 |
0,65 |
0,65 |
0,6 |
0,5 |
0,35 |
0,2 |
0 |
-0,2 |
|
|
2 |
1,41 |
0,35 |
0,35 |
0,35 |
О,3 |
0,25 |
0,15 |
0,05 |
-0,1 |
-0,25 |
|
|
4 |
2 |
0,15 |
0,2 |
0,15 |
0,15 |
0,1 |
0,05 |
0 |
-0,1 |
-0,2 |
|
|
9 |
3 |
0,05 |
0,1 |
0,1 |
0,05 |
0,05 |
0 |
0 |
-0,05 |
-0,15 |
|
|
16 |
4 |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
0 |
6 |
-0,05 |
0,1 |
|
|
|
|||||||||||
α, град |
|
|
|
|||||||||
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
2,0 |
||||
15 |
1 |
1 |
-4,15 -4,15 |
-1,35 |
-0,4 |
0 |
0,5 |
0,35 |
0,4 |
0,45 |
0,45 |
|
|
2 |
1,41 |
-4,75 |
-1,55 |
-0,5 |
0 |
0,3 |
0,4 |
0,45 |
0,5 |
0,55 |
|
|
4
|
2
|
-5
|
-1 ,65
|
-0,55
|
0
|
0,3
|
0,4
|
0,5
|
0,55
|
0,6
|
|
|
9 |
3 |
-5,15 |
-1,75 |
-0,55 |
0 |
0,3 |
0,45 |
0,55 |
0,6 |
0,65 |
|
|
16 |
4 |
-5,15 |
-1,75 |
-0,55 |
0 |
0,35 |
0,45 |
0,55 |
0,65 |
0,7 |
|
30 |
1 |
1 |
-4,05 |
-1,25 |
-0,3 |
0,1 |
0,35 |
0,45 |
0,5 |
0,55 |
0,55 |
|
|
2 |
1,41 |
-4,7 |
-1,6 |
-0,4 |
0,05 |
0,35 |
0,45 |
0,5 |
035 |
0,6 |
|
|
4 |
2 |
-4,95 |
-1,6 |
-0,5 |
0,0 |
0,35 |
0,45 |
0,55 |
0,6 |
0,65 |
|
|
9 |
3 |
-5,1 |
-1 ,7 |
-0,5 |
0 |
0,35 |
0,45 |
0,55 |
0,65 |
0,7 |
|
|
16 |
1 |
-4,05 |
- 5 |
-0,55 |
0,15 |
0,4 |
0,45 |
035 |
035 |
0,7 |
|
45 |
1 |
1 |
-4,05 |
-1,3 |
-0,3 |
0,15 |
0,4 |
0,45 |
0,5 |
0,6 |
0,6 |
|
|
2 |
1,41 |
-4,7 |
- 1,45 |
-0,4 |
0,1 |
0,35 |
0,45 |
0,5 |
0,6 |
0,6 |
|
|
4 |
2 |
-4,95 |
-1,6 |
0,45 |
О,05 |
0,35 |
0,45 |
0,55 |
0,6 |
0,65 |
|
|
9 |
3 |
-5,1 |
-1,7 |
-0,5 |
0,05 |
0,4 |
0,5 |
6,6 |
0,65 |
0,7 |
|
|
16
|
4
|
-5,15
|
-1,7
|
-055
|
0
|
О,35
|
0,45
|
035
|
0,65
|
0,7
|
|
Третий участок
υ П= ,м/с ,
м/с
Определим коэффициент гидравлического трения по формуле:
где Rе – критерий Рейнольдса.
где - средняя кинематическая вязкость воздуха.
Определим удельные потери давления на трение R, Па/м по формуле:
Определим сопротивления тройника на проходе используя таблицу 9.4.
Четвертый участок
Возьмем сопротивление диффузора от центробежного вентилятора по
таблице 9.5. и вытяжной шахты с зонтом по таблице 9.6.
ТАБЛИЦА 9.5. ЗНАЧЕНИЯ МЕСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ζ1 ДИФФУЗОРА ПИРАМИДАЛЬНОГО ЗА ЦЕНТРОБЕЖНЫМ ВЕНТИЛЯТОРОМ
-
F O /F1
Значение ζ1, при α о
10
15
20
25
30
0,25
4
7
9,3
10,2
10,9
0,3
2,6
4,7
6,1
6 9
7,3
0,4
1,3
2,3
3
3,4
3,6
0.5
0,7
из
1,7
1,9
2,1
0,6
0,4
0,7
1
1,1
1,2
Пр и м е ч а н ие. ζ1, — к скорости в большем ечении υ1.
ТАБЛИЦА 9.6. ЗНАЧЕНИЯ МЕСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ζ о ПРИТОЧНОЙ И ВЫТЯЖНОЙ ШАХТЫ С ЗОНТОМ
h/do |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4
|
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
От1 ДО ∞ |
ζ o Приточная
|
2,63 |
1,83 |
1,53 |
1,39 |
1,31 |
1.19 |
1,15 |
1,08 |
1 ,07 |
1,05 |
ζ o Вытяжная |
4,0 |
2,3 |
1,5 |
1,3 |
1,18 |
1,1 |
1,05 |
1,05 |
1,05 |
1,05 |
Расчетные данные вытяжной вентиляции приведем в сводной таблице 9.7. с расходом 3000 м3/ч
Сводная таблица расчета вытяжной приточной вентиляции В - 1 таблица 9.7.
Учас- ток
|
L, М 3/ч |
ℓ, м |
υ, м /с |
d, мм |
Рд
=
Па |
R, Па/м |
Rℓ, Па |
∑ς |
Z=Pд · ∑ς, Па |
Rℓ + Z, Па |
Σ (Rℓ + Z), Па |
|||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
12 |
13 |
|||||
1
|
1000 |
5 |
7,0 |
225 |
29,4 |
2,42 |
12,1 |
2,01 +0,17=2,18 |
64,09 |
76,19 |
76,19 |
|||||
2 |
2000 |
3 |
6,7 |
315 |
26,9 |
1,43 |
4,29 |
0,25 |
6,73 |
11,02 |
87,21 |
|||||
3 |
3000 |
3 |
6,63 |
400 |
26,37 |
1,11 |
3,33 |
0,1 |
2,64 |
5,97 |
93,18 |
|||||
4 |
3000 |
4 |
6,63 |
400 |
26,37 |
1,11 |
4,44 |
0,4+1,05=1,45
|
38,24 |
42,68 |
135,86 |
|||||
Потери давления в расчетной ветви, т.е. требуемое давление вентилятора Σ (Rℓ + Z)=1,1*135,86=149,45 Па
|
||||||||||||||||
5 |
1000 |
2,0 |
7,0 |
225 |
29,4 |
2,42 |
4,84 |
2,01+0,05+0,2=2,26 |
66,44 |
71,24 |
|
|||||
Невязка
|
||||||||||||||||
6 |
1000 |
2,0 |
7,0 |
225 |
29,4 |
2,42 |
4,84 |
2,01+0,0+0,2=2,21 |
64,97 |
69,81 |
|
|||||
Невязка
|
||||||||||||||||
,
Пятый участок
Для второго
отвода возьмем диаметр воздуховода
225 мм S=0,03974 м 2
υ 0= ,м/с ,
Для ответвления на пятом участке воздуховода определим по таблице 9.4. используя выше представленные соотношения конструктивных параметров ξ=0,05.
Сопротивление всасывание воздуха через два отверстия возьмем по таблице 9.2. для отвода круглого сечения в 120 0 , чтобы повернут отвод на 90 0 ξ=0,2
Невязка или погрешность расчета составит 6,44 %, это меньше десяти процентов, что допустимо.
Шестой участок
Для второго отвода возьмем диаметр воздуховода 225 мм S=0,03974 м 2
υ 0= ,м/с ,
Определим удельные потери давления на трение R, Па/м по формуле:
d – диаметр воздуховода м;
Для ответвления на шестом участке воздуховода определим по таблице 9.4 используя выше представленные соотношения конструктивных параметров ξ=0,0.
Сопротивление всасывание воздуха через два отверстия возьмем по таблице 9.2 для отвода круглого сечения в 120 0 , чтобы повернут отвод на 90 0 ξ=0,2
Поскольку невязка составляет 19,95 %, поэтому для регулирования
всасывающих воздушных поток либо можно уменьшить диаметр воздуховода либо поставит регулирующий клапан по таблице 9.8. с углом поворотом двух лопаток на 10 0 сопротивление составит ξ=0,4.
6 |
1000 |
2 |
7,0 |
225 |
29,4 |
2,42 |
4,84 |
2,01+0,0+0,2=2,21 |
64,97 |
69,81 |
|
Невязка %
|
|||||||||||
6 |
1000 |
2 |
7,0 |
225 |
29,4 |
2,42 |
4,84 |
2,01+0,0+0,2+0,4=2,61 |
76,73 |
81,57 |
|
Невязка
|
|||||||||||
%
Определим сопротивления тройника на проходе используя таблицу 9.4.
По таблице 9.8. выбираем клапан с сопротивлением который позволяет уравнять расходы в вытяжной системе т.е. два клапана с поворотом на 10 0 ξ = 0,4.
ТАБЛИЦА 9.8.. ЗНАЧЕНИЯ ζ о ДРОССЕЛЬ-КЛАПАН
VoFo
Число створок n |
Значение ζ О при α ° |
|||||||||
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
|
1 |
0,04 |
0,3 |
1,1 |
2,5 |
8 |
20 |
60 |
200 |
1500 |
8000 |
2 |
0,07 |
0,4 |
1,1 |
2,5 |
5,5 |
12 |
30 |
90 |
160 |
7000 |
3 |
0,12 |
0,12 |
0,8 |
2,0 |
5 |
10 |
19 |
40 |
160 |
7000 |
4 |
0, 13 |
0,25 |
0,8 |
2 ,0 |
4 |
8 |
15 |
30 |
110 |
6000 |
5 |
0,15 |
0,2 |
0,7 |
1,8 |
3,5 |
7 |
13 |
28 |
80 |
5000 |
Потери давления в расчетной вентиляционной системе составит с учетом 10% запаса Σ (Rℓ + Z)=1,1*135,86=149,45 Па, т.е. требуемое давление вентилятора.