Тема 2. Розрахунок природної та механічної вентиляції

 

Мета заняття: вивчити методику розрахунку обладнання для природного та механічного

вентилювання сільськогосподарських приміщень.

 

П л а н:

 

1. Призначення і принцип роботи обладнань для природного вентилювання приміщень.

2. Методика розрахунку природної вентиляції.

3. Розрахунок продуктивності вентиляторів для загальнообмінної вентиляції за коефіцієнтом кратності повітрообміну.

4. Розрахунок продуктивності вентиляторів для зниження запиленості в приміщенні.

5. Розрахунок продуктивності вентиляторів для зниження вмісту шкідливих газів у приміщенні.

6. Розрахунок продуктивності вентиляторів для регулювання температури у виробничих приміщеннях з високим тепловиділенням.

7. Розрахунок продуктивності вентиляторів для зниження вологості повітря в приміщеннях.

 

 

У відповідності до санітарних норм у всіх приміщеннях повинна бути передбачена природна вентиляція.

Природна вентиляція здійснюється через витяжні канали, шахти, кватирки приміщень. Вона дозволяє подавати та видаляти із приміщень великі об’єми повітря без застосування вентиляторів, тому вона дешевша від механічної.

За характером дії природна вентиляція може бути організованою та неорганізованою. Природна система вентиляції вважається організованою, якщо вона має устрій, що дає можливість регулювати напрямок повітряних потоків та величину повітрообміну. При неорганізованій вентиляції повітря подається та видаляється з приміщення за рахунок інфільтрації через нещільності та пори зовнішніх огороджень.

У сільськогосподарських виробничих приміщеннях повітря забруднюється різними шкідливими речовинами: пилом, газами, парою.

Для кожного виду приміщень установлені норми фізичного стану повітря і гранично допустимі концентрації шкідливих домішок.

Природна вентиляція являє собою труби прямокутного або круглого перерізу, що проходять через стельове перекриття і дах будівлі. Нижній кінець труб знаходиться в приміщенні, а верхній трохи вище гребеня даху будівлі. Через ці труби здійснюється природне відсмоктування повітря з приміщення. Приток чистого повітря потрапляє також через щілини у дверях, вікнах і стінах будівлі. У деяких будівлях для більш інтенсивного повітрообміну роблять припливні канали в нижній частині стін.

Переміщення повітря з приміщення по витяжних трубах відбувається за рахунок різниці об’ємної ваги зовнішнього і внутрішнього повітря. Завдяки цій різниці на вході і виході витяжних труб створюється різниця тисків, яку можна визначити за формулою

 

, (16)

 

де h – висота відкритої з обох кінців вентиляційної труби, м;

– вага 1 м³ повітря за зовнішньої температури;

– вага 1м³ повітря за внутрішньої температури

(табл. 3.1).

Об’ємну вагу повітря при заданій температурі можна визначити за формулою:

, (17)

 

де а – коефіцієнт розширення газів = 1: 273;

1,293 – об’ємна вага повітря при 0 ^оС.

 

 

Таблиця 3.1

Об’ємна вага повітря за різної температури

і різного барометричного тиску, кг/м³

 

t повітря, ^оС	Барометричний тиск, мм рт. ст.
-10	1,281	1,289	1,298	1,307	1,316	1,325	1,333	1,342	1,351	1,360
-8	1,271	1,280	1,288	1,297	1,306	1,315	1,323	1,332	1,341	1,350
-6	1,261	1,270	1,279	1,287	1,296	1,305	1,313	1,322	1,331	1,340
-4	1,252	1,261	1,269	1,278	1,286	1,295	1,304	1,312	1,321	1,330
-2	1,243	1,251	1,260	1,268	1,277	1,286	1,294	1,303	1,311	1,320
	1,234	1,242	1,251	1,259	1,268	1,276	1,285	1,293	1,302	1,310
+2	1,225	1,233	1,242	1,250	1,258	1,267	1,276	1,294	1,298	1,301
+4	1,216	1,224	1,233	1,241	1,249	1,258	1,266	1,274	1,283	1,291
+6	1,207	1,215	1,224	1,232	1,240	1,249	1,257	1,265	1,274	1,282
+8	1,198	1,207	1,215	1,223	1,232	1,240	1,248	1,256	1,265	1,273
+10	1,190	1,198	1,206	1,215	1,223	1,231	1,239	1,247	1,256	1,264
+12	1,182	1,190	1,198	1,206	1,214	1,222	1,231	1,239	1,247	1,255
+14	1,173	1,181	1,190	1,198	1,206	1,214	1,222	1,230	1,238	1,246
+16	1,165	1,173	1,191	1,189	1,198	1,197	1,213	1,222	1,230	1,238
+18	1,157	1,165	1,173	1,181	1,189	1,193	1,205	1,213	1,221	1,229
+20	1,149	1,157	1,165	1,173	1,181	1,189	1,197	1,205	1,213	1,221

 

Швидкість руху повітря у витяжних трубах обчислюють як

, (18)

 

де g – прискорення земного тяжіння, м/с².

Під час проходження по трубі повітря буде зустрічати опір, що залежить від форми і якості стінок труби, тому дійсна швидкість буде менше від розрахованої за формулою (18). При розрахунку вентиляції дійсну швидкість визначають за формулою

. (19)

За швидкістю повітря і продуктивністю вентиляції знаходять сумарний переріз витяжних труб

 

, (20)

 

де Σ F – сумарний переріз труб, м²;

L – продуктивність вентиляції, м/год;

υ – дійсна швидкість повітря в трубі, м/с.

 

, (21)

 

де Р_ф – загальна кількість шкідливих речовин;

Р₁ – ГДК шкідливої речовини;

Р₀ – вміст шкідливих речовин у чистому засмоктуваному повітрі.

Для підсилення витяжки повітря через вентиляційні труби на верхній частині труб монтують дефлектори. Конструкції дефлекторів різні. На рис. 3.1 показано вертикальний розріз дефлектора ЦАГИ, а на рис. 3.2 – конструкцію зіркоподібного дефлектора. Дефлектор підсилює витяжку повітря через вентиляційну трубу за рахунок потоку вітру, що обдуває дефлектор.

У дефлекторі ЦАГИ вітер, обтікаючи обичайку 2, створює на 5/7 його кола розрідження. Внаслідок розрідження в трубі, на якій встановлено дефлектор, створюється рух повітря, що виходить назовні через кільцеві щілини між обичайкою 2, ковпаком 1 і корпусом 3.

 

Рис. 3.1. Дефлектор ЦАГИ:

1 – ковпак, 2 – обичайка; 3 – конус; 4 – дифузор

 

У зіркоподібному дифлекторі вітер, обмиваючи вертикальні щілини на зовнішній поверхні корпуса, створює з підвітреного боку близько щілин розрідження. Останнє сприяє відсмоктуванню повітря по трубі, на якій встановлено дефлектор.

Продуктивність дефлектора знаходять за формулою

 

. (22)

 

Звідси визначаємо діаметр дефлектора

 

, (23)

де k_е – коефіцієнт ефективності, що виражає відношення

швидкості повітря в трубі і швидкості вітру

. (24)

 

 

Рис. 3.2. Зіркоподібний дефлектор:

1 – ковпак; 2 – корпус; 3 – косинка для кріплення корпуса до труби

 

Звідки

. (25)

 

Для дефлектора ЦАГИ , для зіркоподібного дефлектора .

Дефлектори встановлюють вище гребеня даху і в тому місці, де немає яких-небудь перешкод, що затримують потік повітря або змінюють його напрямок.

 

Приклад 1.

У свинарнику розміщено 60 відгодівельних свиноматок живою масою по 100 кг та 40 – по 200 кг. Тварини виділяють вуглекислоту, яку необхідно видалити природним вентилюванням приміщення. Потрібно обчислити таку вентиляцію.

 

Розв’язок.

Користуючись даними табл. 3.2 знайдемо загальну кількість вуглекислоти, що виділяє вся худоба за годину:

Р = 60 ^. 43 + 40 ^. 57 = 4860 л/год.

Продуктивність вентиляції повинна бути:

м³/год.

Таблиця 3.2