Проектирование и расчет системы механической вентиляции

Цель работы - ознакомиться со способами организации воздухообмена в производственных помещения, спроектировать и рассчитать систему метеорологических условий в производственных помещениях, освоить методику контроля параметров микроклимата с помощью контрольно- измерительных приборов и оценить их на основании ГОСТ12.1.005- 88

3.1 Общие сведения:

Для обеспечения установленных санитарными нормами СанПиН 2.2.4.548- 96 метеорологических условий и чистоты воздуха в производственных помещениях предусматривается, как правило, общеобменная механическая и местная вытяжная вентиляция.

Вентиляция- это организованный воздухообмен в помещениях. В зависимости от способа перемещения воздуха вентиляция может быть естественной или механической. В зависимости от назначения вентиляция может быть приточной и вытяжной. По характеру охвата различают общеобменную и местную вентиляцию.

Если в производственных помещениях выделяются тепло, влага, вредные вещества, газы, пыль, то производится расчет воздухообмена с целью обоснования выбора системы вентиляции.

Количество воздуха, подаваемого в помещение, следует определять отдельно для теплого и холодного периодов года с учетом его плотности, соответствующей нормальным условиям.

В системах механической вентиляции перемещение воздуха обеспечивается работой вентиляторов. Производительность вентилятора рассчитывается, как и в случае местной вытяжной вентиляции по формуле.

После определения производительности вентиляционных установок в зависимости от физико-химических показателей удаляемого воздуха (температуры, влажности) и содержащихся в нем примесей (дисперсности пыли, химического состава газов и т.д.), а также в зависимости от начальной (С_н) и допустимой (С_доп) концентрации вредности и эффективности очистки η при выбросе в атмосферу выбирают очистное устройство. Выбор аппаратов для очистки воздуха от пыли можно проводить по табл. 2.2.

Количество очищаемого воздуха, начальная концентрация и физико-химические показатели содержащихся в нем примесей определяются по данным технологического проекта для рабочего режима испытуемой установки. Допустимая концентрация газовых примесей на выброс в атмосферу не должна превышать максимально разовую концентрацию этой примеси для воздуха населенных мест, установленных санитарными нормами. Допустимая концентрация пыли на выбросе в атмосферу, согласно, определяется в зависимости от объема выбрасываемого воздуха L_B, м³/ч. Если объем воздуха, выбрасываемого в атмосферу, более 15 тыс. м³/ч, то С_доп ≤100 К мг/м³. При объеме 15 тыс. м³/ч и менее.

С≤(160- 4*L_B)*L,

где К- коэффициент, принимаемый в зависимости от С_пдк рабочей зоны (табл. 2. 3)

На следующем этапе проектирования вентиляции составляют схему сети воздуховодов, на которой указывают местные отсосы, местные сопротивления (колена, повороты, шиберы, расширения, сужения и т.п.) и номера расчетных участков сети. Расчетный участок- это воздуховод, по которому происходит одинаковый объем воздуха при одинаковой скорости. Далее проводят аэродинамический расчет сети.

На каждом участке воздуховода сопротивления складывается как

где R- сопротивление погонного метра воздуховода, Па/м;

l- длина участка воздуховода, м;

ζ_i- коэффициент местного сопротивления фасонной части воздуховода, определяется по таблицам 2.4 и 2.5;

V- скорость воздуха в воздуховоде, м/с;

р-плотность воздуха, кг/м³;

Н_тр- потери давления на трения, Па;

Н_мсi- потери давления в местных сопротивлениях

Величина сопротивления всей сети воздуховода корректируется коэффициентом запаса К= 1,1...1,2.

Расчет ведется по табличкой форме (табл. 2.6). По рассчитанным производительности вентилятора и полному сопротивлению всей сети воздуховода подбирают вентилятор (табл. 2.7). При этом следует руководствоваться тем, что вентилятор должен иметь высокий коэффициент полезного действия, относительно высокую скорость вращения, возможность соединения его с электродвигателем на одном валу.

Далее определяют установочную мощь электродвигателя

(2.10)

где L- количество забираемого воздуха, м³/ч;

Н- давления, создаваемое вентилятором, Па;

η_в- КПД вентилятора;

η_п- КПД передачи, принимаемый при размещении вентилятора на одном валу с электродвигателем за 1, для клиноременной передачи- 0,95, для плоскоременной передачи- 0,9;

К_д- коэффициент запаса для двигателя при размещении на одном валу с вентилятором (табл. 2.8)

По таблице 2.9 подбираем соответствующий электродвигатель.

Студентам необходимо подобрать схему воздуховодов системы местной вытяжной вентиляции для производственного помещения, размеры которого указаны на схеме (см. рис. 1.10). У каждого слушателя свой вариант. Один зонт (в качестве отсасывающего устройства) выбирается у рабочей точки М (0,5-0,8 м над ней), другой —выбирается слушателем в другом конце помещения (точка М'), а трубы воздуховодов «размещают» у потолка и наружной стены помещения (см. эскиз). В итоге студенты должны выбрать тип вентилятора и электродвигатель к нету.

Последовательность выполнения работы

1. Так как количество выделяемых вредных веществ неизвестно, торасчет воздухообмена в помещении проводим по кратности с помощью формулы (2.11)

L=K*V_п,

где k- кратность воздухообмена в 1/ч; V_п- объем помещения, м³. Величина k выбирается исходя из объёма помещения. При объёме помещения 672 м³ и менее k=6, при объеме помещения более 672 м³k= 5.

2. Для обеспечения выброса данного объёма воздуха при заданной скоростидвижения всасываемого воздуха производим расчёт площади открытого сечения вытяжного устройства, воспользовавшись формулойL_B=3600*F*V. Из неё выразим F- площадь открытого сечения вытяжного устройства:

В данной формуле V (скорость движения всасываемого воздуха) задается равной 10 м/с -для воздуховодов и 0,9 м/с -для зонтов.

Так как L = L_В, то можно найти F, задав форму сечения воздуховода, Задается форма воздуховода в виде круглой стальной трубы. Форма зонтов - квадрат.

3. Схему воздуховода разделяют на участки, имея в виду, что участок- это часть воздуховода, в котором объём и скорость проходящего воздуха постоянны.

4. Для участка 3 воздуховода объём проходящего воздуха равен объёму всего выбрасываемого воздуха, т.е. L_З= L_В, а для участков 1 и 2 L₁ и L₂= L_B/2, поэтому сечения воздуховодов на участках 1 и 2 будут одинаковы, а на участке 3 -большим: F_1,2 = (L/2)/ 3600* V; F₃ = L/3600*V; F_зонт= (L/2)/3600*V.

5. Определяется диаметр труб воздуховодов на участках, имея в виду, что у трубы круглого сечения

, где

Находим длину стороны зонта, принимая во внимание то, что сечение зонта- квадрат:

отсюда

6. По рассчитанной ранее производительности вентилятора (L_З= L_В для третьего- выходного участка воздуховода) подбирается вентилятор, для чего последовательно слева направо по табл. 2.6 рассчитывается для каждого участка потери напора воздуха (потери на сопротивление) по формуле

,

где ξ- коэффициент местного сопротивления фасонной части воздуховода, определяется по табл. 2.4.

(определяем диаметр труб воздуходов на участках 1,2)

(определяем диаметр труб воздуходов на участке 3)

(2.10)

3.2 Расчетная часть:

пеА=18м; В=16м; м;

Рассчитываем объем помещения:

м³;

(при объеме помещения более 672 м³k=5); м/с;

Рассчитываем воздухообмен в помещении по кратности:

, м³/ч

м/с (скорость движения всасываемого воздуха для зонтов)

, м²

, м²

м/с (скорость движения всасываемого воздуха для воздуховодов)

Рассчитываем открытого сечения вытяжного устройства:

, м²

, м²

Рассчитываем диаметр труб воздуховодов:

, мм; ,мм

м

Номер участка	Объем отсасываемого воздуха L, м^3/ч	Длина участка l, м	Диаметр воздуховода d, мм	Скорость воздуха в воздуховоде V, м/с	Сопротивление погонного метра воздуховода R, Па/м	Потери давления на трение HТ=R*l, Па	Сумма коэффициентов местных сопротивлений ∑ζi	Скоростное давление V^2*p/2, Па	Потери давления в местных сопротивлениях, Па	Полные потери давления Н=НТ+ Нмс, Па
		8.9			2,979	26,51	3,55			239,51
		1,9			2,979	5,66	1,7			107,66
		5,5			1,942	10,68	4,6			286,68

 

, Па/м

, Па/м

, Па; , Па

, Па

∑₁=вход+ колено+ тройник=1,2+1,2+1,15=3,55

∑₂=вход+ тройник= 1,2+ 0,5= 1,7

∑₃=колено+ колено+ выход= 1,2+ 1,2+ 2,2= 4,6

Скоростное давление: , Па

, Па

 

После расчетов мы выбрали вентилятор радиальный общего назначения Ц 4-70 с номером №5 и полным давлением 850-400Па(из таблицы 2.7).

Рассчитываем установочную мощность электродвигателя:

, кВт

(выбираем значение из табл. 2.8.)

Рассчитываем установочную мощность:

, кВт

После всех расчетов из таблицы 2.9 выбираем электродвигатель к вентилятору: тип АОЛ- 31- 4, мощность 2,2 кВт, частота вращения 1420об./мин., масса вентилятора 128кг.

Вывод: В данной работе мы ознакомились со способами организации воздухообмена в производственных помещения, спроектировать и рассчитать систему метеорологических условий в производственных помещениях.