Проектирование приточной и вытяжной механической вентиляции

Практическое задание №1

Проектирование приточной и вытяжной механической вентиляции

 

Вариант № 16

 

 Задание: Рассчитать механическую вытяжную вентиляцию для помещения, в котором выделяется пыль или газ и наблюдается избыточное явное тепло.

Исходные данные: Количество выделяющихся вредностей: m_вр.= 1,2 кг/час пыли, Q^я_изб.= 26 кВт. Параметры помещения: 9´26´6 м. Температура воздуха: t_п.= 21 °С, t_у.= 24 °С. Допустимая концентрация пыли С_д.=50 мг/м². Число работающих: 80 человека в смену. Схема размещения воздуховода приведена на рис.3.1. Подобрать необходимый вентилятор, тип и мощность электродвигателя и указать основные конструктивные решения.

lд=6м

Рис 3.1. Схема воздуховодов

вытяжной вентиляции.

Расчет:

L_П – потребное количество воздуха для помещения, м³/ч;

L_СГ - потребное количество воздуха исходя из обеспечения в данном помещение санитарно-гигиенических норм, м³/ч;

L_П – тоже исходя из норм взрывопожарной безопасности, м³/ч.

Расчет значения L_СГ ведут по избыткам явной или полной теплоте, массе выделяющихся вредных веществ, избыткам влаги (водяного пара), нормируемой кратности воздухообмена и нормируемому удельному расходу приточного воздуха. При этом значения L_СГ определяют отдельно для теплого и холодного периода года при плотности приточного и удаляемого воздуха r = 1,2 кг/м³ (температура 20 °С).

При наличии в помещении явной теплоты  в помещении потребный расход определяют по формуле:

где t_y и t_п – температуры удалённого и поступающего в помещение воздуха

При наличии выделяющихся вредных веществ (пар, газ, пыль т_вр мг/ч) в помещении потребный расход определяют по формуле:

где С_д –концентрация конкретного вредного вещества, удаляемого из помещения, мг/м³

С_п –концентрация вредного вещества в приточном воздухе, мг/м³

 в рабочей зоне

Расход воздуха для обеспечения норм взрывопожарной безопасности ведут по массе выделяющихся вредных веществ в данном помещении, способных к взрыву

где С_нк= 60 г/м³ – нижний концентрационный предел распространения пламени по пылевоздушным смесям.

Найденное значение уточняют по минимальному расходу наружного воздуха:

L_min=n × m × z = 80 × 25 × 1,3 = 2600 м³/ч

где m = 25 м³/ч–норма воздуха на одного работника,

z =1,3 –коэффициент запаса.

n = 80 – число работников

Окончательно L_М = 34286 м³/ч

Аэродинамический расчет ведут при заданных для каждого участка вентсети значений их длин L, м, и расходов воздуха L, м³/ч. Для этого определяют:

1.   Количество вытяжного воздуха по магистральным и другим воздуховодам;

2.   Суммарное значение коэффициентов местных сопротивлений по i-участкам по формуле:

x_пов – коэффициент местного сопротивления поворота (табл. 6 [2]);

Sx_ВТ = x_ВТ × n – суммарный коэффициент местного сопротивления вытяжных тройников;

x_СП – коэффициент местного сопротивления при сопряжении потоков под острым углом, x_СП = 0,4.

В соответствии с построенной схемой воздуховодов определяем коэффициент местных сопротивлений. Всасывающая часть воздуховода объединяет четыре отсоса и после вентилятора воздух нагнетается по двум направлениям.

На участках а, 1, 2 и 3 давление теряется на входе в двух (четырех) отводах и в тройнике. Коэффициент местного сопротивления на входе зависит от выбранной конструкции конического коллектора. Последний устанавливается под углом a = 30° и при соотношении l/d₀ = 0,05, тогда по справочным данным коэффициент равен 0,8. Два одинаковых круглых отвода запроектированы под углом a = 90° и с радиусом закругления R₀/d_э =2.

Для них по табл. 14.11 [3] коэффициент местного сопротивления x₀ = 0,15.

Потерю давления в штанообразном тройнике с углом ответления в 15° ввиду малости (кроме участка 2) не учитываем. Таким образом, суммарный коэффициент местных сопротивлений на участках а,1,2,3

Sx = 0,8 + 2 × 0,15 = 1,1

На участках б и в местные потери сопротивления только в тройнике, которые ввиду малости (0,01…0,003) не учитываем. На участке г потери давления в переходном патрубке от вентилятора ориентировочно оценивают коэффициентом местного сопротивления x_г = 0,1. На участке д расположено выпускная шахта, коэффициент местного сопротивления зависит от выбранной её конструкции. Поэтому выбираем тип шахты с плоским экраном и его относительным удлинением 0,33 (табл. 1-28 [2]), а коэффициент местного сопротивления составляет 2,4. Так как потерей давления в тройнике пренебрегаем, то на участке д (включая и ПУ) получим x_д = 2,4. На участке 4 давление теряется на свободный выход (x = 1,1 по табл. 14-11 [3]) и в отводе (x = 0,15 по табл. 14-11 [3]). Кроме того, следует ориентировочно предусмотреть потерю давления на ответвление в тройнике (x = 0,15), так как здесь может быть существенный перепад скоростей. Тогда суммарный коэффициент местных сопротивлений на участке 4

Sx₄ = 1,1 + 0,15 + 0,15 = 1,4

Определение диаметров воздуховодов из уравнения расхода воздуха:

Вычисленные диаметры округляются до ближайших стандартных диаметров по приложению 1 книги [3]. По полученным значениям диаметров пересчитывается скорость.

По вспомогательной таблице из приложения 1 книги [3] определяются динамическое давление и приведенный коэффициент сопротивления трения. Подсчитываются потери давления:

Для упрощения вычислений составлена таблица с результатами:

N участка	L, м	Sx	L1, м3/ч	d, мм	V, м/с	Па				Р, Па	РI, Па	Р, Па
а	7	1.1	8572	400	19	216	0.04	0.28	1.38	298	298	-
б	8	-	17143	560	19.4	226	0.025	0.2	0.2	45.2	343	-
в	3,5	-	34286	800	19	216	0.015	0.053	0.053	11.4	354.4	-
г	3,5	0.1	34286	800	19	216	0.015	0.053	0.153	33	387	-
д	6	2.4	25715	675	23	317	0.02	0.12	2.52	799	1186	-
1	7	1.1	8572	400	19	216	0.04	0.28	1.38	298	298	-
2	7	1.1	8572	400	19	216	0.04	0.28	1.38	298	343	45
3	7	1.1	8572	400	19	216	0.04	0.28	1.38	298	343	45
4	4	1.4	8572	400	19	216	0.04	0.16	1.56	337	799	462

Как видно из таблицы, на участке 4 получилась недопустимая невязка в 462 Па (57%).

Как видно из таблицы, на участке 2, 3 получилась недопустимая невязка в 45 Па (13%).

Для участка 4: уменьшаем d с 400 мм до 250 мм, тогда

м/с,

при этом =418 Па и = 0.08, Р = 780 Па, _ÑР = 80 Па, Þ .

Для участка 2 и 3: уменьшаем d с 400 мм до 250 мм, тогда V = 10 м/с, при этом = 226 Па и = 0.25, Р = 305 Па, _ÑР = 80 Па, Þ .

Выбор вентилятора.

Из приложения 1 книги [3] по значениям L_потр = 34286 м³/ч и Р^I = 1186 Па выбран вентилятор Ц-4-76 №12.5 Q_в – 35000 м³/ч, М_в – 1400 Па, h_в = 0,84, h_п = 1. Отсюда установленная мощность электродвигателя составляет:

где Q_в – принятая производительность вентилятора, N_в – принятый напор вентилятора, h_в=h - кпд вентилятора, h_п – кпд передачи.

Из приложения 5 книги [3] по значениям N = 75 кВт и w = 1000 об/мин выбран электродвигатель АО2-92-6 (АО» – защитное исполнение, 92 – размер наружного диаметра, 6 – число полюсов). Схема электродвигателя показана на рис.3.2.

Рис. 3.2. Схема электродвигателя А02-92-6

При этом необходимо предусмотреть установку реверсивных магнитных пускателей для реверсирования воздуха при соответствующих аварийных ситуациях в данном помещении.

Вентилятор и электродвигатель устанавливаются на железной раме при их одноосном расположении. Для виброизоляции рама устанавливается на виброизолирующие материал. На воздухоотводе устанавливают диафрагму, а между ними и вентилятором переходник.

Список использованной литературы:

1.    Бережной С.А., Романов В.В., Седов Ю.И. Безопасность жизнедеятельности: Учебное пособие. – Тверь: ТГТУ, 1996.

2.    Практикум по безопасности жизнедеятельности:/С.А.Бережной, Ю.И.Седов, Н.С.Любимова и др.; Под ред С.А.Бережного. – Тверь: ТГТУ, 1997.

3.    Калинуткин М.П. Вентиляторные установки, Высшая школа, 1979.