Вентиляция промышленного здания

Основная задача выполнения проекта промышленной вентиляции - обеспечение эффективности работы вентиляционных систем, способствующих улучшению условий труда, повышения его производительности и качества выпускаемой продукции, производственного травматизма и профессиональных заболеваний, защита окружающей среды от производственных загрязнений.

Эффективность работы систем во многом зависит от правильности выполнения инженерных расчетов, применения новейшего оборудования, средств автоматизации, условий эксплуатации.

Технологические процессы, связанные с производством и переработкой пластмасс, сопровождаются, как правило, тепло-, пыле-, газовыделениями и производственным шумом.

Наличие вредных выделений в сочетании с повышенной температурой воздуха, шумом и другими неблагоприятными факторами обуславливает неблагоприятную санитарно-гигиеническую обстановку на некоторых предприятиях, связанных с производством или переработкой пластмасс.

Для прессовых цехов характерны высокая температура воздуха рабочей зоны (до 36 ⁰С), тепловое облучение рабочих мест (до 250 Вт/м²). На участках подготовки пресс- материалов (растирка, таблетирование) отмечается повышенная запылённость, в 5-7 раз выше допустимой.

Литьевые машины и экструзионные цехи отличаются повышенным уровнем шума. Переработка пластмасс сопровождается высвобождением связанных и образованием новых химических веществ, чаще очень токсичных. Поэтому, чтобы состояние воздушной среды отвечало требованиям нормативных документов, необходимо выполнить комплекс различных мероприятий, включающих технологические, объемно-планировочные и вентиляционные решения.

1 Выбор параметров воздуха

При проектировании систем вентиляции и отопления механического цеха параметры в рабочей зоне принимаются в зависимости от характера и категории работы, а также от величины избытков теплоты. Работы, выполняемые в этом цехе, относятся к категории работ средней тяжести (а).

В соответствии с заданием в курсовом проекте рассматривается цех пластмасс, находящийся в городе Иваново. Фасад здания ориентирован на запад.

1.1 Выбор расчетных параметров наружного воздуха

Расчетные параметры наружного воздуха принимаются в соответствии с (1, прил.7): для теплого периода по параметрам А; для холодного периода - по параметрам Б. Все данные сводим в таблицу 1.

1.2 Выбор расчетных параметров внутреннего воздуха

Расчетные параметры внутреннего воздуха принимаем в соответствие с (1, прил. 2), но температура внутреннего воздуха не должна быть более указанных в (1, прил. 2). Все данные сводим в таблицу 2.

Для теплого периода года она рассчитывается по формуле

^оС, (1.1)

где - температура наружного воздуха определяемая по параметру А, ^оС.

t_в = 21,8 + 4 = 25,8 ^оС.

2 Отопление

2.1 Теплопотери через наружные ограждающие конструкции здания

При выполнении курсового проекта потери теплоты через наружные ограждающие конструкции здания определяют по укрупненные показателям, Вт, на весь объем помещения, по формуле

Q =q∙( t_в - t_н )∙V_н, (2.1)

где q - удельная тепловая характеристика здания,(принимается в зависимости от объема здания по (3, прил.4 )), Вт/(м^{3 о}C);

t_в - температура воздуха внутри помещения, °С;

t_н - температура наружного воздуха по параметру Б, °С;

V_н- наружный объем здания, м³.

Q= 0,53 ∙6318 ∙(18 - (-39)) = 223278 , Вт.

2.2 Теплопотери на нагрев инфильтрующегося воздуха

Исходные данные:

1.Рассчитать расход теплоты на нагревание ирфильтрующегося через окно воздуха в помещении механического цеха.

2.Высота здания от уровня земли до верха карниза H = 6 м.

3.Высота окна равна 4,2 м., ширина 5 м., расстояние от пола до верха окна – 5,4м.

4.Для остекления значение К = 0,4

5.Плотность наружного воздуха при t_н = -39, ρ= 1,5 кг/м³.

6.Коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструкциях равен к = 1.

7.Коэффициент учета изменения скоростного давления ветра равен К_н= 0,8.

8.Удельный вес наружного воздуха при t_н= -39°С определяем по формуле

γ_н = , и он составляет 13,4н/м, и внутреннего воздуха при = 19 °С как γ_н = = 14,8н/м.

9.Аэродинамические коэффициенты С_н= 0,8 С_п = -0,6.

10.Скорость ветра ν = 3,2 м/с.

Пример расчета:

1.Определяем разность давлений воздуха на наружную и внутреннюю поверхности ограждения, ∆P, Па по формуле:

∆P = (H-h)∙(γ_н- γ_в )+0,5∙ ν²∙ ρ_н ( К (2.2)

- для окна:

∆P = (6-2,7)∙(14,8-11,9)+0,5∙1,5∙3,2²(0,8+0,6)∙0,4=13,9Па

Аналогично расчет ведется и для дверных проемов

- для двери:

∆P =15,9Па

2.Вычисляем расход инфильтрующего воздуха ∑ G_и , кг/ч по формуле:

∑ G_и = + ∑А₂G(∆p/∆p₁)^0,67 + 3456∙∑А∙∆Р^0,5 (2.3)

G = кг/ч

3.Вычисляем расход теплоты для нагревания инфильтрующего воздуха Q_и, Вт:

Q_и = 0,28∙∑ G_и∙(t_в-t_н)∙k (2.4)

Q_и = 0,28∙∑ G_и∙(t_в-t_н)∙k = 0,28∙1917 (18+39)∙0,8=24479 Вт

2.3 Теплопотери на нагрев автотранспорта

Задаваясь маркой автомашины и значениями и , расход теплоты, Вт, на нагревание автотранспорта определяется по формуле

, (2.5)

где - расход теплоты на нагрев автотранспорта от температуры до (принимается в зависимости от вида транспорта по (6, табл.2.34)), Вт;

- коэффициент, для первого часа (рекомендуется принимать равным 0,5);

- время, в течение которого автомашины находятся в цехе или помещении (принимаем равное мин.), мин.

, Вт.

2.4 Теплопотери на нагрев материала поступающего в цех

По известным значениям и , и количества материала поступающего в цех, можно определить расход теплоты ,Вт, на нагревание этого материала в цеху по формуле

, (2.6)

где G_м – масса поступающих однородных материалов в течении одного часа, кг

β – коэффициент учитывающий поглощение теплоты по времени, (принимаем =0,5)

С_м – удельная теплоемкость материала, (для металла = 0,46)

3 Вентиляция

3.1 Расчет тепловыделений от оборудования

Теплопоступления от оборудования, Вт, рассчитываются в зависимости от вида оборудования, стоящего в помещении.

Механический цех

, (3.1)

где N_у – мощность электродвигателя;

k_п – коэффициент полноты загрузки электродвигателя (6,стр.43) ;

k_T – коэффициент перехода теплоты в помещение (6,стр.43) ;

k_с – коэффициент учитывающий тип станка (6,стр.43);

₁ – КПД электродвигателя при данной загрузке (6,табл.2.11).

Пример:

Пресс однокривошипный.

;

Пресс.

;

Голтовочный барабан.

Станок отрезной, 2 шт.

Ножницы.

Автомат токарно-револьверный.

Автомат токарно-револьверный, 6 шт.

Дальнейший расчет аналогичный, суммарное значение сводим в таблицу 3.

3.2 Расчет теплопоступлений от солнечной радиации

Расчет солнечной радиации выполняется на ПВЭМ. В результате расчета получили максимальные величины теплопоступлений в помещение через стены, окна, покрытие.

Результаты расчета для расчетных помещений приводятся в приложении А.

3.3 Расчет теплопоступлений от остывающего материала

Тепловыделения от остывающих материалов и изделий поступающих в цех можно определить по формуле

, (3.2) где G – масса материала, кг, (по заданию);

β – коэффициент учитывающий интенсивность теплоотдачи по времени, (принимаем =0,5)

С_м – удельная теплоемкость материала, (для металла = 0,46)

t_н, t_к – соответственно температура металла вначале и конце остывания.

Для теплого периода ,

Для холодного периода ,

3.4 Тепловой баланс расчетных помещений

Тепловой баланс составляют на основе расчетов теплопоступлений и теплопотерь в холодный и теплый период года. Результатом теплового баланса являются значения избытков или недостатков теплоты, которые получают как разность между общим количеством теплопоступлений и теплопотерь.

Тепловой баланс расчетных помещений представлен в виде таблицы 3.

3.5 Местная вентиляция

В качестве местной вытяжной вентиляции применяем местные отсосы. Расход воздуха для устройств местных отсосов для станков с известными значениями диаметров заточных кругов определяется по формуле

, (3.3) Пример:

Механический цех

Заточной станок d_кр=300мм, 4 шт.

,

Расчет местной вытяжной вентиляции сводим в таблицу 4.

3.6 Расчет воздухообмена

- по вредностям

Количество воздуха, м³/ч, подаваемого в помещение для обеспечения требуемых параметров воздушной среды в рабочей зоне, следует определять, учитывая массу вредных веществ, по формуле

, (3.4)

где G – количество вредных паров или пыли, поступающих в воздух помещения,

мг/ч;

L_м.о. - количество воздуха, удаляемого из рабочей зоны, в том числе местными

отсосами, м³/ч;

с_р.з. – предельно допустимая концентрация вредных веществ в рабочей зоне

помещения, мг/м³ , определяемая по (4, табл.1);

с_о – концентрация вредных веществ в воздухе, подаваемом в помещение,

мг/м³ , (30% ПДК рабочей зоны или фон заводской площадки);

с_ух - концентрация вредных веществ в воздухе, удаляемом из помещения,

мг/м³ , (с_ух= с_рз).

Механический цех

Основной вредностью выделяемой станками и прессами, являются пары масел.

Определим количество выделяемых паров масла от всего оборудования, исходными данными для расчета служат:

где 334,92 – мощность всего оборудования, кВт;

0,2 – количество выделений на 1 кВт установочной мощности.

G = 334,92∙0,2 = 66,984 г/ч=66984 мг/ч,

- по выделяющимся избыткам явной теплоты

Расход воздуха, м³/ч, подаваемого в помещение для обеспечения нормируемых параметров воздушной среды в рабочей зоне в теплый период года, определяется по формуле с учетом избытков явной теплоты

, (3.5)

где Q – количество поступающего в помещение избыточного явного тепла, Вт,

(тепловыделения от оборудования, солнечной радиации, материала);

L_м.о. - количество воздуха, удаляемого из рабочей зоны, в том числе местными

отсосами, м³/ч;

с – теплоемкость воздуха, равная 1,2 кДж/(м^3оС);

t_р.з. – температура рабочей зоны помещения, ^оС;

t_пр- температура приточного воздуха, ^оС;

t_ух – температура уходящего воздуха, ^оС.

Механический цех

;

Для теплого периода за расчетное значение принимаем расход воздуха по выделяющимся избыткам явной теплоты с учетом добавления 40% от местных отсосов.

Для холодного периода за расчетное значение принимаем расход воздуха по вредностям с учетом добавления 40% от местных отсосов.

3.7 Воздушный баланс помещений

Воздушный баланс производственных помещений или цехов составляют для двух периодов года и выполняют в табличной форме (табл.5).

3.8 Расчет дежурного отопления

В холодный период года в цехах предусматривается дежурное отопление, совмещенное в рабочее время с вентиляцией.

Для расчета дежурного отопления необходимо определить количество тепла, сообщаемого помещению в холодный период года Q_д.о. , Вт, с целью поддержания температуры воздуха в нерабочее время не ниже +5 ^оС.

, (3.6)

где - температура внутреннего воздуха, ^оС;

- температура наружного воздуха по параметру Б, ^оС;

- теплопотери через ограждающие конструкции, Вт;

- теплопотери на нагрев инфильтрующегося воздуха, Вт;

Механический цех

Температура приточного воздуха определяется по формуле

, (3.7)

где ,

- недостатки тепла;

Для механического цеха

3.9 Расчет аэрации

При известном воздухообмене цель расчета аэрации – определение потребной площади аэрационных проемов для обеспечения заданной температуры воздуха в рабочей зоне в теплый период года.

Определяем площадь аэрационных проемов по формуле

(3.8)

где - количество приточного воздуха, кг/ч;

- потери давления на проход воздуха через приточные проемы, Па,

здесь - естественное (гравитационное) давление, Па,

- расстояние между центром приточных и вытяжных проемов

в фонаре, (верхние створки окон);

- плотность наружного (приточного) и удаляемого воздуха, кг/м³;

- коэффициент местного сопротивления приточных проемов, для

двойных обе створки на верхнем подвесе (одна – наружу,

другая – внутрь);

;

;

;

- площадь одного расчетного проема.

Для 5 проемов:

данный воздухообмен может быть обеспечен естественной общеобменной вентиляцией в теплый период года.

3.10 Расчет воздушной тепловой завесы

Воздушные завесы предназначены для предотвращения поступления наружного воздуха через открытые проемы ворот и дверей здания.

1) Определяем количество воздуха, подаваемого завесой, кг/ч, по формуле

(3.9)

где - характеристика завесы, = 0,6;

- коэффициент, учитывающий расход воздуха, проходящего через

проем при работе завесы:

для боковых завес = 0,25;

- площадь открываемого проема, оборудованного завесой, м³,

= 4∙4 = 16 м³;

- расчетная разность давления, Па,

,

здесь - расстояние от середины проема, оборудованного завесой

до нейтральной зоны, м;

- плотности внутреннего и наружного воздуха, кг/м³;

- плотность смеси воздуха, проходящего через открытый проём при

работе средней тяжести =12 ^оС;

;

;

;

2) Рассчитываем температуру воздуха, подаваемого завесой, , ^оС

, (3.10)

где - отношение количества теплоты, теряемой с воздухом,

уходящим через открытый проем наружу , к тепловой

мощности (6,табл.4.28).

^оС;

3) Вычисляем суммарную тепловую мощность воздухонагревателей (калориферов) , Вт

, (3.11)

где с – теплоемкость воздуха, равная 1,2 кДж/(м^3оС);

- температура воздуха, забираемого на завесу, ^оС, при расположе-

нии вентилятора завесы на полу и заборе воздуха на уровне его

всасывающего отверстия ;

Вт;

4) Определяем ширину воздуховыпускной зоны

, (3.12)

где - высота щели, равная высоте ворот (проема), м;

5) Находят скорость воздуха на выходе из щели, м/с

, (3.13)

=10,51 м/с < =25 м/с => условие выполняется

6) Определяем дополнительные теплопоступления, необходимые для компенсации теплопотерь помещения вследствие врывания воздуха через открытые ворота или технологические проемы, Вт

, (3.14)

где - продолжительность открывания ворот (проема) в пределах

1часа(60мин);

По рассчитанным значениям подбираем марку воздушно-тепловой завесы по (9,табл.4.4).

Тип установки А10

Марка электродвигателя АО2-51-6 N=5,5кВт; n=980 об/мин

Воздухораздаточный короб: 1000х1000; b_щ=200мм; =12; =10,5м/с

Расход воздуха =39000 кг/ч

Калорифер типа КВБ4-П-01 (4 шт.) Q=325,6 кВт

4 Аэродинамический расчет систем вентиляции

4.1 Аэродинамический расчет системы П1

Определяем коэффициенты местных сопротивлений для каждого участка системы П1. Численные значения коэффициентов местных сопротивлений для элементов сети принимаем по (8,ч.3, кн.2).

Подбор приточного оборудования для системы П1 рассчитываем на ЭВМ, расчет сводим в виде приложения Б.

4.2 Аэродинамический расчет системы В1

Данная система вентиляции предназначена для удаления загрязненного воздуха от заточных станков.

Определяем коэффициенты местных сопротивлений для каждого участка системы В1. Численные значения коэффициентов местных сопротивлений для элементов сети принимаем по (8,ч.3, кн.2;9,табл.9.11.,рис.9.6.,9.7.,9.8.)

Воздух, загрязненный вредными газами, парами и аэрозолями, даже при удалении его местными отсосами, как правило, не очищается перед выбросом его наружу. Во избежание загрязнения воздушного бассейна вблизи предприятия удаляемый вентиляцией воздух обычно отводят в возможно более высокие слои атмосферы (подробнее см. УНИРС).

Аэродинамический расчет системы В1 сводим в таблицу 7.

Подбираем вытяжной вентилятор.

1. Требуемое давление

2. Требуемая подача

3. Выбираем вентилятор

Вентилятор радиальный ВЦ 4-75-4 (исполнение 2).

Обозначение Е4.090-2

η=0,74

V=26,3 м/с

n_в= 1390 об/мин

D_ном=90

Двигатель типа 4A71А4

Мощность Ny=0,55 кВт

N_дв= 1390 об/мин

Масса вентилятора (с двигателем) 61,8 кг.

4.3 Аэродинамический расчет системы В2

Данная система вентиляции является общеобменной. Определяем коэффициенты местных сопротивлений для каждого участка системы В2.

Проверяем увязку воздуховодов по формуле

(4.1)

Воздуховод увязан.

Подбираем вытяжной вентилятор.

1. Требуемое давление

2. Требуемая подача

3. Выбираем вентилятор

Вентилятор крышный ВКР12,5-01.

n_в= 380 об/мин

Двигатель типа 4А112МВ6

Мощность Ny=4,00 кВт

N_дв= 950 об/мин

Подбираем вытяжной вентилятор.

1. Требуемое давление

2. Требуемая подача

3. Выбираем вентилятор

Вентилятор радиальный ВЦ 4-75-2,5 (исполнение 1)

Обозначение Е2,5.090-1

η=0,68

V=16,3 м/с

n_в= 1380 об/мин

D_ном=90

Двигатель типа 4AА50А4

Мощность Ny=0,06 кВт

N_дв= 1380 об/мин

Масса вентилятора (с двигателем) 24 кг.

Аэродинамический расчет вытяжной системы аспирации А 1

В данном курсовом проекте аэродинамический расчет вытяжной системы аспирации считается для отрезных станков и галтовочного барабана, которые расположены в механическом цехе. Вредным веществом, выделяющимся от этих станков, является пыль.

Подбираем вытяжной вентилятор.

1. Требуемое давление

2. Требуемая подача

3. Выбираем вентилятор

Вентилятор радиальный ВЦ 4-75-2,5 (исполнение 2)

Обозначение Е2,5.105-2

η=0,66

V=39,8 м/с

n_в= 2840 об/мин

D_ном=105

Двигатель типа 4А71А2

Мощность Ny=0,75 кВт

N_дв= 2840 об/мин

Масса вентилятора (с двигателем) 36,3 кг.

Подбираем Циклон.

1. Требуемое давление

2. Требуемая подача

3. Выбираем циклон

Циклон марки ВЦНИИОТ №6

Lр=2 тыс.м³/ч

Масса установки (с бункером) 169,4 кг.

Таблица 10 – Расчет системы аспирации