Расчет общеобменной вентиляции производственных помещений

3.2.2. Расчет общеобменной вентиляции производственных помещений

Производственный процесс стирки и глажения белья сопровождается выделением пара и тепла. Распространение этих вредных выделений в помещении приводит к изменению состава и состояния воздушной среды, что сказывается на здоровье работников и неблагоприятно влияет на производительность труда. Поэтому разрабатывается ряд мероприятий, направленных на создание необходимых метеорологических условий для выполнения трудовых процессов. Одно из таких мероприятий – установка общеобменной вентиляции в производственных помещениях.

Рационально организованная вентиляция производственных помещений – это совокупность мероприятий и устройств, обеспечивающий необходимый воздухообмен в помещении. Общие требования к системам вентиляции, кондиционированию воздуха и воздушного отопления производственных, складских и вспомогательных помещений устанавливаются ГОСТом 12.4.021-75 «Системы вентиляционные. Общие требования».

Произведем расчет общеобменной вентиляции для цеха стирки и глажения белья.

Проектируется только приточная общеобменная система в предположении, что вытяжка осуществляется через расположенные в цехе аспирационные отсосы.

Приточные воздуховоды круглого поперечного сечения прокладываются вдоль цеха из стены на высоте не менее трех метров с раздачей воздуха через каждые три метра короткими отверстиями. Воздухопровод примыкает к вентиляционной камере. На планировку цеха воздухопровод наносится линией, а камера прямоугольником (см. рис. 3.1.)

Количество воздуха, необходимое для удаления тепло- и влаговыделений, а также для обеспечения требуемых параметров воздушной среды в рабочей зоне определяется по избыткам явного и скрытого тепла и влаги по зависимости.

L = Qn / (Jy – Jn) * P  (3.2.2.)

L = 1000 * W / (dy – dn) * p (3.2.3.)

Рис. 3.1. План вентиляционной системы

где Qn – полные тепловыделения в рабочую зону производственного помещения, кДж/ч;

W – влаговыделений, кг/ч;

Jn (Jy) – теплосодержание приточного (удаляемого) воздуха, кДж/ч;

dn (dy) - влагосодержание приточного (удаляемого) воздуха кг/мÙ3 (применяется 1,2 кг/мÙ3).

Таблица 3.2.2.

Количество тепло- и влаговыделений от технологического оборудования

Таким образом, полное тепловыделение составит:

Qn = 25260 + 22540 = 47800 кДж/ч

из них явное тепловыделение от людей и оборудования Qл = 25260 кЖд/ч и скрытое Qс = 22540 кДж/ч.

Определим количество влаговыделений:

W = 1,6 + 0,7 + 6 = 8,3 кг/ч.

Удельные убытки явного тепла определяются по формуле:

q = Qл / V, где  (3.2.4.)

V – объем помещения, мÙ3.

Габариты рассматриваемого цеха – 10 х 10 х 3 м, поэтому V = 300 мÙ3.

q = 25260 / 300 = 84,2 кДж / %*мÙ3 = 23,39 Вт/мÙ3

т.е. помещение характеризуется значительными избытками явного тепла – больше 23 Вт/мÙ3, категория работ, выполняемых в помещении средней тяжести (II-й), период года – теплый.

Температура воздуха в помещении должна быть не более, чем на 3°С выше температуры наружного воздуха.

Тn = 21,3, Jn = 12,2 ккал/кг

Переведем в систему СИ значений теплосодержания (1 ккал/кг = 4,19 Жд/кг)

По J-d диаграмме определим остальные показатели:

j = 70%, dn = 118 г/кг сухого воздуха.

Рассчитаем параметры воздуха в помещении:

tр.3. = 21,3 + 3 = 24,3 °С.

Определим направление луча процесса изменения параметров приточного воздуха под воздействием тепло- и влаговыделений.

e = Qn / W (3.2.5.)

e = 44800 / 8,3 = 5397,6 кДж/кг

На J-d диаграмме соединим т. А, имеющую координаты t = 0, d = 0 с т.Б (e = 5397,6 кДж/кг), расположенной на оси e.

Температуру удаляемого воздуха определим по зависимости:

ty = t р.з. + D (Н – 2), (3.2.6.)

где D - градиент температуры по высоте помещения, °С/м;

Н – вертикальное расстояние от пола до горизонтальной оси отверстия, через которое удаляется воздух из производственного помещения.

ty = 24,3 + 0,3 (2,8 – 2) = 25 °С.

Из т. С J-d диаграммы, которая характеризуется параметрами:

tn = 21,3 °С, In = 51?3 кДж/кг, У = 70%, dn = 11,8 г/кг сухого воздуха, проводим прямую линию, параллельную АБ, до пересечения с линией температуры уходящего воздуха (т. Д). Находим остальные параметры уходящего воздуха:

Jу = 59 кДж/кг, У = 61%, dy = 13,1 г/кг сухого воздуха (рис. 3.2.)

Определим воздухообмен, необходимый для нейтрализации тепловыделений по формулам

L = 47800 / (59 – 51,3) * 1,2 = 5173,16 мÙ3/ч;

L = 1000 * 8,3 / (13,1 – 11,8) * 1,2 = 5320,5 мÙ3/ч.

Более высокий воздухообмен принимаем за расчетный, L = 5320,5 мÙ3/ч.

Б 5397,6

Д

25

21,3 С 59 кДж/кг

А

51,3 кДж/кг

11,8 13,1

Рис. 3.2. Процесс изменения параметров приточного воздуха, подаваемого в производственные помещения, под действием тепло- и влаговывделений.

Расчет воздухопровода

Задаемся при расчете воздухопровода для всех его участков скоростью 10 м/с и необходимые диаметры подсчитаем по формуле:

pd Ù2 * 10 Ù6 * u/L = L / 3600, (3.2.7.)

_____

откуда d = ÖL / V , (3.2.8.)

где d - диаметр, мм;

L - воздухообмен, мÙ3/ч

V – скорость, м/с.

Потери давления для каждого участка в Па определим по формуле:

Р = (l* l/d + Se)uÙ2 r/2, (3.2.9.)

l – длина участка, м.;

d – диаметр участка, мм;

l - коэффициент трения (принимается в среднем равным 0,02);

Se - суммарный коэффициент местных сопротивлений, определяемый изменением скорости или изменением направления потока. Для расчетов принимается на выход e = 1, на поворот при ответвлении e = 0,2, на переход от одного участка к другому e = 0,1; потери давления в воздцухозаборной шахте 50 Па, в фильтре и калорифере 100 Па;

u - скорость воздуха, м/с (10 м/с);

r - плотность воздуха, кг/мÙ3 (1,2 кг/мÙ3).

Путем суммирования потерь давления в последовательно соединенных участках определим полную потерю давления в воздухопроводе. Расчеты сведем в таблицу 3.2.3.

Вентилятор подбираем в соответствии с подсчитанным общим расходом воздуха L и общей потерей давления SР = 355 Па.

Для системы вентиляции цеха выбираем вентилятор ЦУ4-70 № 4 с коэффициентом полезного действия h=0,82 и скоростью вращения 165 рад/с = 1650 об/мин.

Мощность двигателя определяется как ближайшее большее по сравнению с рассчитанной величиной по формуле:

N = L* Sh* k/3600 * 1000 *h hn hp, (3.2.10)

Таблица 3.2.3.

Расчет воздухопровода

где L – общий расход воздуха, производительность вентилятора, мÙ3/ч.;

Sr - общая потеря давления в системе (давление вентилятора), Па;

h- КПД вентилятора по характеристике;

hn – КПД, учитывающий механические потери в подшипниках вентилятора, в среднем 0,95;

hр – КПД, учитывающий механические потери в передаче от вентилятора к двигателю (в среднем – 1,0);

k – коэффициент запаса (для вентилятора типа ЦУ4-70 принимать 1,25).

N = (5321 * 355 * 1,25) / (3600 * 1000 * 0,8 * 0,95 * 1) = 0,86 кВт.

Выбираем электродвигатель А-31-2 с частотой вращения w = 2850 об/мин и мощностью N = 1,0 кВт.

Изобразим на рисунке 3.3 расчетную схему вентилятора.

шахта

фильтр калорифер

3 3 3

d = 435 мм d = 355 мм d = 250 мм

вентилятор ЦУ4-70 №4 L= 5321 мÙ3/ч

SР = 355 Па, w = 1650 об/мин

эл. Двигатель А-31-2, N – 1 кВт, w = 2850 рад/с

Рис. 3.3. Расчетная схема вентилятора