Егель А.Э., Савченкова Е.Э., Корчагина С.Х. Расчет необходимого воздухообмена в производственных помещениях
.pdfМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет"
Кафедра безопасности жизнедеятельности
А.Э. ЕГЕЛЬ, Е.Э. САВЧЕНКОВА, С.Х. КОРЧАГИНА
РАСЧЕТ НЕОБХОДИМОГО ВОЗДУХООБМЕНА
В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАЗДЕЛА "БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА" В ДИПЛОМНЫХ ПРОЕКТАХ
Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом государственного образовательного учреждения
высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет"
Оренбург 2004
ББК 38.762 Е 28
УДК 697.921.2 (07)
Рецензент кандидат медицинских наук А.Н. Жилин.
Егель А.Э., Савченкова Е.Э., Корчагина С.Х.
Е 28 Расчет необходимого воздухообмена в производственных
помещениях: Методические указания к выполнению раздела "Безопасность труда" в дипломных проектах. - Оренбург: ГОУ ОГУ, 2004.- 12 с.
Методические указания представляют содержание и последовательность выполнения расчета необходимого воздухообмена в производственных помещениях, содержат необходимый справочный материал.
Предназначенный студентам технических специальностей при выполнения ими раздела "Безопасность труда в дипломных проектах"
Е |
ББК 38.762 |
©Егель А.Э., 2004
©Савченкова Е.Э., 2004
©Корчагина С.Х., 2004
©ГОУ ОГУ, 2004
1 Цель работы
1.1Изучить методику определения необходимого воздухообмена в производственном помещении
1.2Определить необходимый воздухообмен. Подобрать вентиляционную установку
2 Общие сведения
В производственных помещениях воздух загрязняется различными посторонними примесями: вредными веществами, пылью, избыточным теплом. Эти выделения создают неблагоприятные условия для работающих и могут стать причиной заболевания.
Одним из способов поддержания в помещениях чистого воздуха, отвечающего санитарно-гигиеническим требованиям, являются общеобменная вентиляция.
3 Определение необходимого воздухообмена в помещениях
Необходимый воздухообмен в помещении определяется по следующим факторам: числу людей в помещении, выделению вредных веществ, избыточному теплу. Для получения достоверных данных при определении необходимого воздухообмена нужно учитывать все эти параметры и за расчетную величину принимать наибольшее значение, по которому подбирается вентиляционная установка.
3.1 Определение необходимого воздухообмена в помещении в зависимости от числа находящихся в нем людей
Необходимый воздухообмен в помещении в зависимости от числа находящихся в нем людей L , м3/ч, определяется по формуле
L = n L′, |
(1) |
где L - необходимый воздухообмен в помещении м3/ч; n - число людей в помещении;
L′- расход воздуха на 1 человека в зависимости от объема (V ) помещения, м3/ч.
При V - менее 20 м3 на одного человека L′ принимается равным 30 м3/ч. При V более 20 м3 не менее 20 м3/ч, а при отсутствии естественной вентиляцииL′принимается равным 60 м3/ч.
3.2 Определение необходимого воздухообмена по выделению вредных веществ
Необходимый воздухообмен по выделению вредных веществ L , м3/ч, определяется по формуле
L = |
G |
, |
(2) |
|
qв − qпр |
||||
|
|
|
где G - количество вредных веществ, выделяемых в помещении. мг/ч;
qв , qпр - концентрация вредных веществ в вытяжном и приточном воздухе
соответственно, мг/м3.
Концентрация вредных веществ в приточном воздухе должна быть минимальной и не должна превышать 30 % от предельно допустимой концентрации (ПДК) в воздухе рабочей зоны. Если в помещении одновременно выделяется несколько вредных веществ однонаправленного действия, их концентрация q , мг/м3 определяется из выражения
q = q1 / ПДК + q2 / ПДК +...... + qn / ПДК <1
ВеличинуG можно определить по эмпирической формуле
G = µ B K , |
(3) |
где µ- коэффициент неорганизованного воздухообмена в помещении, обычно
применяемый –2; В- объем помещения, м3;
К - средне взвешиваемая концентрация вредных веществ в помещении, мг/м3.
3.3 Определение необходимого воздухообмена по избыткам тепла
Необходимый воздухообмен по избыткам тепла L , м3/ч, определяется по формуле
L = |
Q |
, |
(4) |
C ρ (t ух −tпр ) |
где Q - избыточное тепло, выделяемое в помещении, Дж/ч;
C - удельная весовая теплоемкость воздуха, равная 1004 Дж/кг; ρ- плотность воздуха, кг/м3 (см. Приложение А);
tпр , t ух - температура приточного, температура уходящего из помещения
воздуха соответственно, °С. |
|
Температура воздуха, удаляемого из помещения t ух,°С |
определяется по |
эмпирической формуле |
|
t ух =t р.з. + ∆t(H − 2) , |
(5) |
где t р.з. - температура воздуха в рабочей зоне,°С,
∆t - градиент температуры по высоте помещения (от 1 до 5 °С); H - расстояние от пола до центра вытяжных проемов, м;
2 - высота рабочей зоны, м.
4 Определение теплоизбытков в помещении
4.1 Тепловыделение от людей
Количество тепла, выделяемого человеком Qлюдей , Дж, зависит от его
физической нагрузки и от температуры воздуха в помещении. Количество тепла, выделяемого взрослым мужчиной, можно определить из таблицы 1.
Таблица 1 - Количество тепла, выделяемого взрослым мужчиной
Физические нагрузки |
Количества тепла, Дж, выделяемого в помещении |
|||||
|
|
при температуре воздуха,°С |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
|
|
|
|
|
|
|
В покое |
586040 |
523250 |
418600 |
334880 |
334880 |
334880 |
При легкой работе |
648830 |
565110 |
544180 |
523250 |
523250 |
523250 |
При работе средней тяжести |
774410 |
753480 |
732550 |
711620 |
711620 |
711620 |
При тяжелой работе |
1046500 |
1046500 |
1046500 |
1046500 |
1046500 |
1046500 |
4.2 Тепловыделения от станков
Количество тепла, выделяемого от станков Qстанков , Дж, определяется по формуле
Qстанков =860 Nφ ϕ1 ϕ2 ϕ3 ϕ4 , |
(6) |
где 860тепловой эквивалент;
Nφ - номинальная мощность, расходуемая станками, кВт;
ϕ1 - коэффициент использования мощности (обычно принимают ϕ1 от 0,7 до
0,9);
ϕ2 - коэффициент загрузки (обычно принимают ϕ2 от 0,5 до 0,8);
ϕ3 - коэффициент одновременности работы (обычно принимают ϕ3 от 0,5
до 1,0);
ϕ4 - коэффициент ассимиляции тепла воздухом, учитывающий, какая
частота тепла затрачиваемой механической энергией передается в виде тепла воздуха помещения (колеблется от 0,1 до 1); Для определения тепловыделений в механических и механосборочных
цехах ориентировочно ϕ4 + 0,25 .
4.3 Тепловыделения от нагретого материала |
|
Количество тепла, выделяемого в помещении |
нагретым материалом |
Qн.матер. , Дж, определяется по формуле |
|
Q =Gн C(tнач −tк ) , |
(7) |
где Gн- вес материала, кг;
C - средняя теплоемкость материала, Дж (кирпич - 877,8 Дж, железо - 480,6 Дж, чугун - 418,6 Дж);
tнач- начальная температура, °С; tк - конечная температура,°С.
4.4 Тепловыделения от источников искусственного освещения
Избытки тепла в помещении от источников света Qист.св. , Дж, можно определить из выражения
Qист.св. =860 NΣ , |
(8) |
где N∑ - суммарная потребляемая мощность освещения, кВт.
Практически принимается, что вся мощность источника света переходит в тепло.
4.5Тепло, вносимое в помещение солнечной радиацией
Втеплый период года (при наружной температуре более плюс 10°С) следует учитывать солнечную радиацию. Количество тепла, поступающего от солнечной радиацииQсолн. рад. , Дж, определяется по формуле
Qсолн. рад. = Fост Kост qост , |
(9) |
где Fост- поверхность остекления, м2;
Кост - коэффициент, зависящий от характеристики остекления;
qост- солнечная радиация через 1 м2 поверхности остекления в зависимости от ориентации по сторонам света, Дж.
Таблица 2 - Значение коэффициента Кост
|
Характеристика остекления |
|
|
Значение коэффициента Кост |
|
|
|||||||||
|
Двойное остекление в одной раме |
|
|
|
|
1,15 |
|
|
|
||||||
|
Одинарное остекление |
|
|
|
|
|
|
1,45 |
|
|
|
||||
|
Обычное загрязнение стекол |
|
|
|
|
|
0,8 |
|
|
|
|||||
|
Сильное загрязнение стекол |
|
|
|
|
|
0,7 |
|
|
|
|||||
|
Побелка стекол |
|
|
|
|
|
|
|
0,6 |
|
|
|
|||
|
Остекление матовыми стеклами |
|
|
|
|
0,4 |
|
|
|
||||||
|
Внешнее зашторивание окон |
|
|
|
|
|
0,25 |
|
|
|
|||||
|
Солнечная радиация через стены не учитывается ввиду ее |
||||||||||||||
|
незначительности. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Таблица 3 - Значение коэффициента qост |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчет- |
Истинное |
|
|
|
|
|
Коэффициент |
|
|
|
|
|||
|
ная |
солнечное |
|
|
|
|
|
qост, Дж |
|
|
|
|
|||
|
геогра- |
время года |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
фическая |
до по- |
|
после |
С |
СВ |
|
В |
|
ЮВ |
Ю |
ЮЗ |
З |
СЗ |
||
|
широта, |
лудня |
|
полудн |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с.ш |
|
|
я |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5-6 |
|
18-19 |
196742 |
246974 |
263718 |
|
188370 |
113022 |
100464 |
100464 |
100464 |
||
|
|
6-7 |
|
17-18 |
246974 |
351624 |
426972 |
|
326508 |
213486 |
154882 |
159068 |
159068 |
||
|
|
7-8 |
|
16-17 |
255346 |
380926 |
464646 |
|
397670 |
272090 |
196742 |
192556 |
192556 |
||
52 |
8-9 |
|
15-16 |
242788 |
347438 |
443716 |
|
410228 |
305578 |
226044 |
205114 |
209300 |
|||
9-10 |
|
14-15 |
226044 |
284648 |
359996 |
|
397670 |
313950 |
242788 |
213486 |
217672 |
||||
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
10-11 |
|
13-14 |
217672 |
246974 |
301392 |
|
351624 |
322322 |
259532 |
217672 |
221858 |
||
|
|
11-12 |
|
12-13 |
213486 |
234416 |
259532 |
|
309764 |
326508 |
280462 |
234416 |
226044 |
||
Примечание - Данные приведены для одинарного остекления со стеклом толщиной от 2,5 до 3,5 мм.
4.6 Тепловыделения от нагретой поверхности воды
Тепловыделения от нагретой поверхности воды или других жидкостей Qпов.воды. , Дж, определяются по формуле
Qпов.воды. = (4,9 + 3,5 V )(tw −tвозд ) F , |
(10) |
где V - скорость воздуха над водной поверхностью, м/с; tw - температура воды, °С;
tвозд - температура воздуха в помещении,°С;
F - площадь водной поверхности, м2.
Определяем суммарное избыточное тепло, поступающее в помещение Qизб ,
Дж
Qизб =Qлюдей + Qн.матер. + Qстанков + Qсолн. рад. + Qистсв. + Qпов.воды (11)
Избыточное тепло с учетом тепловых потерь Qизб , Дж, определяют по формуле
Qизб =Qпост −Qт.п. , |
(12) |
где Qпост - тепло, поступившее в помещение, Дж; Qт.п. - тепловые потери, Дж.
Тепловые потери можно Qт.п , Дж, определить по формуле
Qт.п = K F(tвн −tн ) , |
(13) |
где К - коэффициент теплопередачи (для кирпичной стены К от 3348 до 3767 Дж, для бетонной К от 5441 до 6279 Дж);
F - площадь поверхности ограждения, м2;
tвн , tн- внутренняя и наружная температура воздуха в помещении
соответственно, °С.
Расчетные параметры наружного воздуха (СНиП 2.04.05-91) для Оренбурга составляют, в теплый период 26,9 °С, в холодный - 20 °С; для Орска 26,3 и 21 °С.
Подставив Qизб. в формулу (4), найдем необходимый воздухообмен в
помещении. Определив необходимый воздухообмен по фактору вредных веществ, количеству людей в помещении, избыточному теплу, принимаем за расчетную величину наибольшее количество.
Используя расчетное значение, по аэродинамическим характеристикам подбирается вентиляционная установка.
4.7 Выбор вентиляционной установки
Для этого устанавливают точку на, оси абсцисс графика требуемого расхода воздуха (см. Приложение А). Из неё восстанавливают перпендикуляр до
пересечения с заданным давлением и тем самым устанавливают частоту вращения вентилятора и его К.П.Д.
Мощность, потребления вентилятора N , определяется из выражения
N = |
Q P |
, |
(14) |
3600 102 ηв ηп |
где Q - производительность вентилятора, м3/ч;
P - давление, создаваемое вентилятором, кгс/м2; 102 - коэффициент перевода, кг·м/с в кВт;
ηв- к.п.д. вентилятора;
ηп - к.п.д. передачи (при размещении вентилятора на одном валу с двигателем
ηп =1, для клиноременной передачи 0,95, для плоскоременной - 0,9)
Установочную мощность электродвигателя N уст, - определяют по формуле
N уст =α N , |
(15) |
где α - коэффициент запаса мощности, принимается равным от 1,1 до 1,5.
Список использованных источник
1Охрана труда в машиностроении / Под редакцией Е.Я. Юдина - М.: Машино строе, 1976.- 335с.
2Охрана труда на предприятиях автомобильного транспорта / А.И. Салов - М.:
Транспорт, 1985. - 350 с.
3Безопасность технологических процессов и производств (Охрана труда): Учеб. пособие для вузов / П.П. Кукин, В.Л. Лапин, Н.И. Сердюк - М.: Высш.
шк., 2002. - 316 с.
4Строительные нормы и правила. "Отопление, вентиляция и кондиционирование". СНиП 2.04.05-91 / Под ред. Б.В. Баркалов, Т.И. Садовская, Е.Е. Карпис, М.В. Шувалова, 2000 - 123с.