Основные этапы развития вентиляционных систем

 

На судах применяют вентиляцию с давних времен. Вначале она была предназначена для предотвращения порчи перевозимых грузов и запасов продовольствия в трюмах и неохлаждаемых кладовых. По принципу действия на первом этапе своего развития вентиляция была только естественной.

Развитие морского флота, применение на судах в качестве главных двигателей паровых машин способствовали появлению более эффективной вентиляции машинно-котельных отделений с помощью поворотных дефлекторных головок, позволяющих наиболее полно использовать энергию воздушных потоков.

Увеличение мощности энергетических установок потребовало для интенсивной работы котлов создания в котельных отделениях избыточного воздушного подпора и подачи значительных объемов воздуха. Решить эту техническую задачу с помощью естественной вентиляции оказалось невозможным. Вторым, качественно новым этапом развития вентиляционных систем был переход на искусственную (принудительную) вентиляцию с использованием в качестве привода вентиляторов высокооборотных паровых машин небольшой мощности, паровых турбин и, наконец, электродвигателей.

Благодаря широкому внедрению на судах электродвигателей, окончательно перешли к использованию искусственной вентиляции и в прочих судовых помещениях.

Выбор вида вентиляции зависит от назначения и водоизмещения судна, его энергетической установки, назначения вентилируемых помещений и установленного в них оборудования.

На морских судах водоизмещением от 500 т и более роль естественной вентиляции снижается с каждым годом вследствие ее малой эффективности, значительных габаритов, необходимости учета направления ветра и ветрового давления. Естественная вентиляция на этих судах сохраняется в качестве основного средства воздухообмена только для вспомогательных помещений без тепло- и газовыделений, расположенных, как правило, на открытых палубах. Сохраняется естественная вентиляция и на судах малого водоизмещения (до 500т).

На современном морском судне проектируют достаточно мощные и развитые вентиляционные системы. Так, например, на транспортном судне среднего водоизмещения (до 15 - 20 тыс. т) насчитывается до 50 электровентиляторов, на некоторых судах научно экспедиционного назначения - до 100 и более. Такое количество самостоятельных вентиляторов с разветвленной сетью воздухопроводов и большим количеством арматуры значительно усложняет эксплуатацию системы. В связи с этим в настоящее время на отечественных и зарубежных судах наметились две основные линии дальнейшего усовершенствования систем общесудовой вентиляции. Первая - увеличение скорости в воздухопроводах и создание единой системы вентиляции, обслуживающей большое число помещений. Вторая - применение автоматических устройств по программному управлению системой вентиляции.

Высокоскоростные системы искусственной приточно-вытяжной вентиляции получили распространение начала 70-х годов. В качестве электровентиляторов для них применяют вентиляторы с напором до 500 мм. вод. ст. В высокоскоростных вытяжных системах находят применение так называемые вытяжные агрегаты. Эти агрегаты, в состав которых входят высоконапорные вентиляторы, позволяют объединять в общую вытяжную вентиляционную систему большие группы помещений, значительно удаленных друг от друга, так как высокое давление, развиваемое электровентиляторами, обеспечивает преодоление значительных сопротивлений протяженных трубопроводов. Внедрение высокоскоростных вытяжных систем позволяет уменьшить диаметры трубопроводов, снижает пожарную опасность, сокращает количество электровентиляторов, уменьшает число устройств для выброса воздуха наружу и упрощает задачу по организации централизованного удаления воздуха. Применение этих систем значительно снижает массу общесудовой вентиляции и облегчает их эксплуатацию.

Автоматизация управления системой вентиляции па судах также находит все более широкое распространение. Автоматические программные устройства осуществляют пуск и остановку электровентиляторов в соответствии с судовым расписанием их работы. В качестве автоматических программных устройств используют командно-программные приборы КЭП-12у и другие устройства.

Классификация вентиляции

 

Судовые системы вентиляции классифицируются по следующим основным признакам:

·   По назначению - приточная и вытяжная.

·   По принципу действия - естественная, искусственная и комбинированная.

·   По скорости воздуха в воздухопроводах - низкоскоростная, среднескоростная, высокоскоростная.

Скорости воздуха в основных магистралях приводятся ниже:

Система                   Скорость, м/с

Низкоскоростная    15-17

Среднескоростная 17-22

Высокоскоростная 22-30

Скорости воздуха в ответвлениях от основной магистрали характеризуются величинами:

Система                   Скорость, м

Низкоскоростная        6-8

Среднескоростная  8-12

Высокоскоростная 12-20

·   По полному давлению, развиваемому электровентиляторами, - низкого давления-до 110 кгс/м², среднего давления до 250 кгс/м², высокого давления до 475 кгс/м².

·   По виду тепловой обработки воздуха - с охлаждением, с подогревом, без тепловой обработки.

·   По доле наружного и внутреннего (рециркуляционного) воздуховучаствующих в воздухообмене - без рециркуляции (открытые системы), с частичной рециркуляцией, с полной рециркуляцией (закрытые системы).

Рис. 2.1-Схема естественной вытяжной вентиляции

 

Естественной вентиляцией оборудуют кладовые судового снаряжения и хозяйственного назначения (рис2.1), агрегатные и помещения с расположением вспомогательного оборудования без тепло и газовыделений, аккумуляторные с малым количеством батарей небольшой мощности и другие вспомогательные помещения.

Естественной приточной и искусственной вытяжной вентиляцией оборудуют санитарно - гигиенические помещения, кладовые продовольственные, кладов судового снабжения и хозяйственного назначения, аккумуляторные помещения вспомогательных механизмов и систем, помещения электрооборудования, насосные отделения нефтеналивных судов и газовозов.

 

Рис. 2.2 Схема общесудовой вентиляции жилых и санитарно-гигиенических помещений

Рис 2.3 - Схема общесудовой вентиляции провизионных кладовых

 

Искусственной приточной и естественной вытяжной вентиляцией оборудуют машинно-котельные отделения, отдельные служебные помещения (румпельные, рубки управления лебедками), каюты (на судах без кондиционирования воздуха), мастерские и др. При этом приточная вентиляция, как правило, осуществляется с подогревом в зимнее время.

Искусственной приточной и искусственной вытяжной вентиляцией оборудуют помещения общественные, служебные (радиорубка), медицинские, агрегатные с большими тепловыделениями, камбузного блока, банно-прачечного блока, сушильные. При этом в общественные, служебные и медицинские помещения приток воздуха, как правило, осуществляется от системы кондиционирования воздуха; в помещения камбузного и банно-прачечного блоков, в сушильные в зимнее время года приточный воздух поступает с подогревом. Для камбузного блока в летнее время года на основные рабочие места подается душированный охлажденный воздух, реже охлаждается весь приточный воздух. Для агрегатных, имеющих большие тепловыделения от оборудования и аппаратуры (10 кВт н более), искусственная вытяжная и естественная приточная вентиляция подчас нецелесообразна из-за необходимости пользования электровентиляторов большой производительности. Кроме того, прокладка воздухопроводов большого сечения для такой системы бывает затруднена.

В этом случае рекомендуется применять искусственную приточную вентиляцию с охлаждением и искусственную вытяжную вентиляцию, при совместном действии которых потребное количество воздуха может быть уменьшено в четыре раза по сравнению с системами без обработки воздуха.

На судах различного назначения применяют как низкоскоростные, так и средне - и высокоскоростные системы вентиляции. При этом в практике судостроения наметились следующие тенденции: для судов малого водоизмещения с энергетическими установками небольшой мощности пригодны низкоскоростные системы, для судов большого водоизмещения (свыше 5000 т) - среднескоростные системы, а в последнее время - высокоскоростные централизованные вытяжные системы.

Большинство судовых вентиляционных систем, как правило, являются открытыми, в которых удаляемый из помещения воздух полностью замещается свежим наружным воздухом.

В отдельных системах с тепловой обработкой в целях повышения их экономичности к свежему приточному воздуху добавляется часть воздуха из помещения (рециркуляционного). Такие системы с частичной рециркуляцией целесообразны для воздушного отопления или охлаждения помещений (трюмов, служебных помещений, постов, рубок и т.п.).

 

Рис 2.4

 

Значительно реже на судах применяют закрытые вентиляционные системы, работающие на полную рециркуляцию внутреннего воздуха. С помощью этих систем охлаждаются агрегатные и посты без постоянного пребывания личного состава, в которых установлены приборы и аппараты, выделяющие большое количество тепла. При необходимости закрытые системы, как правило, могут бытья переведены на открытый режим работы.

К закрытым вентиляционным системам могут быть отнесены воздушные завесы, работающие полностью на рециркуляционном воздухе.

Расчёт системы вентиляции

 

Для проектируемой системы вентиляции должна быть определена подача вентилятора, которая равна расходу воздуха через сеть, обслуживаемую им.

Расход теплоты, расходуемой на отопление помещений можно оценить по формуле:

 

,

 

где А₁ - число членов экипажа;

А₂ - число пассажиров.

Для машинных помещений применяют смешанную вентиляцию: приточная обычно искусственная (вентилятором), а вытяжная - естественная. На стадиях эскизного и технического проектирования с целью сокращения объема расчета рекомендуется определять теплопритоки в помещения энергетической установки по удельным тепловым потокам, отнесенным к единице мощности или поверхности нагрева основного тепловыделяющего оборудования по формуле:

 

,

 

где Q-тепловой поток;удельный тепловой поток

В - характеристика основного тепловыделяющего оборудования;коэффициент, учитывающий размещение и одновременность работы вспомогательных двигателей и оборудования.

Более точно тепловыделения дизелей Q (тепловой поток), Вт, могут быть рассчитаны по приведенной формуле:

 

 

гдеa - коэффициент, учитывающий частоту вращения двигателя; принимается равным а=1,3

m - коэффициент, учитывающий изменение удельных тепловыделений у двигателей с наддувом, определяется по формуле:

 

,

 

где р_ат - атмосферное давление, Па;

Р_н - абсолютное давление наддува, Па;

 

 

 - средняя температура нагретых поверхностей двигателя, С⁰; принимается для двигателей с наддувом:

 

,

 

Где t_{ох. в} - температура охлаждающей воды на выходе из двигателя.

N - мощность двигателя, Вт;

B` - коэффициент, определяемый по формуле:

 

,

 

где - нормируемый перепад температур воздуха в помещении и наружного; принимается не более10⁰С; принимаем 10

t_н - расчётная температура наружного воздуха района или бассейна, для которого проектируется судно; принимается по ГОСТ 24389-89

 

 

Для летнего периода её значение для судов неограниченного района плавания таково: суда внутреннего плавания - 28⁰С

 

 

Расчётный расход воздуха L_T, м³/c, подаваемого для ассимиляции тепловыделений в объём помещений при искусственной вентиляции, определяется из уравнения теплового баланса:

 

;

 

где

с_р = 1004 Дж/кг.0С - изобарная теплоёмкость воздуха;

=1,2кг/м³ - плотность воздуха

 - см. выше

=1-2⁰С - нагрев воздуха в электровентиляторе

 

 

Подача вентилятора L_вент, м³/с, определяется по формуле:

 

 

Где β - практический коэффициент запаса, компенсирующий неучтённые тепловые притоки и несовершенство воздухораспределения по объёму помещений; для дизельных установок принимают β= 1,15

 

 

Подача выпускаемых промышленностью вентиляторов, установленных на речных судах, не превышает 25000 м³/ч, расход через сеть большой, с целью снижения подачи вентилятора можно установить несколько параллельно работающих машин.

Вихревая труба