Вентиляция специальных сооружений

Вентиляция специальных сооружений

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

«ПОЛОЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра ТГСВ

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

ПО КУРСУ «ВЕНТИЛЯЦИЯ СПЕЦИАЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ»

Новополоцк

ВЫТЯЖНЫЕ ЗОНТЫ И ЗОНТЫ - КОЗЫРЬКИ

Вытяжные зонты и зонты-козырьки относятся к местным отсосам открытого типа, широко применяемым в вентиляции. При помощи местных отсосов обеспечивается улавливание вредностей у места их образования. При таком способе вентилирования помещений достигаются высокие технико-экономические показатели вентиляции при минимальных воздухообменах.

Вытяжным зонтом называется местный отсос, имеющий форму усеченного конуса или пирамиды и располагающийся обычно над тепловым источником на некотором расстоянии от него. Угол раскрытия зонта принимается не более 60 °, так как при большей величине наблюдается значительная неравномерность поля скоростей по всасывающему сечению зонта.

Вытяжные зонты-козырьки устанавливают над рабочими отверстиями термических и кузнечных печей, сушил и другого подобного им оборудования для удаления выбивающихся из этого оборудования газов. Необходимо учитывать, что рабочее отверстие технологического оборудования, использующего электрическую энергию, находится под переменным давлением, в результате чего через нижнюю часть отверстия в оборудование входит воздух, а через верхнюю - наружу выходят горячие газы.

Рассчитать зонт над конвективным источником теплоты

Дано: размер теплового источника в плане, м, А - длина и Б - ширина; температура поверхности источника теплоты , °С; расстояние от верха источника теплоты до нижнего сечения зонта z, м; отношение площади сечения зонта к площади теплового источника в плане ; скорость воздуха в узком сечении зонта , м/с. Температуру внутреннего воздуха принять  20°С для всех вариантов.

Определить: объем удаляемого зонтом воздуха, м3/ч; размеры зонта: длину Аз, ширину Бз, м, и высоту hз, м; скорость воздуха в приемном сечении зонта Vсеч, м/с.

Таблица 1 - Исходные данные для расчета зонта над конвективным источником теплоты

Решение:

. Конвективная составляющая источника теплоты определяется по формуле:

 (1)

где  - коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/(м2°С), для горизонтальных поверхностей

 (2)

и = А´Б=1,5´1,0=1,5 - площадь источника теплоты, м2;

∆t = tп - tв =180-20=160- избыточная температура источника теплоты, °С.

.

.

Конвективная составляющая источника теплоты с учетом зависимости (2) может быть определена по формуле

 (3)

. Объем удаляемого зонтом воздуха рассчитывается по формуле

. (4)

3. Размеры зонта равны:

длина зонта:

; (5)

ширина зонта:

; (6)

высота зонта при угле раскрытия 60°:

-, (7)

где в - размер узкого сечения зонта, м, равный

; (8)

Тогда высота зонта с учетом (8) равна:

-; (9)

. Скорость воздуха vсеч, м/с, в приемном сечении зонта

; (10)

-=0,279.

Рассчитать зонт-козырек у рабочего отверстия электрической термической печи

Исходные данные: размер рабочего отверстия, мм, ширина в и высота h; температура, °С, воздуха рабочей зоны tв (для всех вариантов tв = 20 °С), в рабочем пространстве печи tо и смеси воздуха и выбивающихся газов, удаляемой зонтом-козырьком tсм.

Определить: размеры зонта-козырька lз, вз, м, и объем воздуха, удаляемого им Lсм, м3/ч.

Решение:

. Находим коэффициент к определяющий часть рабочего отверстия, работающего на приток, по формуле:

), (11)

где То = 273 + to =273+550=823К и Тв = 273 + tв =273+20=293К - абсолютная температура воздуха (газа), выбиваемого из печи и внутреннего, °К.

) = 0,585.

. Определяем высоту рабочего отверстия hв, м, работающего на приток:

в = к·h (12)в = 0,585·0,7=0,410.

. Находим среднее по высоте отверстия избыточное давление ∆р, Па, заставляющее газы выбиваться из печи:

- , (13)

где  - плотность воздуха, соответствующая температурам tв и to, кг/м3 определяется по формулам

; и ;= 9,81 м2/с - ускорение свободного падения;

- 1,561.

. Рассчитываем скорость выбивания воздуха vo, м/с, из рабочего отверстия по формуле

, (14)

5. Определим объемный расход воздуха Lo,м3/ч, выбиваемого из рабочего отверстия:

, (15)

.

. Используя уравнение теплового баланса

находим расход смеси и заменяя отношение плотностей воздуха через отношение его абсолютных температур:

- - , (16)

где Tсм = 273 + tсм=273+80=353 -абсолютная температура воздушной смеси, К;

плотность воздуха, соответствующая температуре tсм,кг/м3;

ср - удельная теплоемкость воздуха, 1 кДж/(кг°С).

- -  

. Рассчитываем площадь зонта-козырька Fв,м2, задаваясь скоростью воздуха в его рабочем сечении vз = (1-6) м/с, но не менее vо:

. (17)

8. Ширину зонта вз, м, по конструктивным соображениям принимаем равной

- . (18)

- .

. Определяем вылет зонта-козырька lз, м:

. (19)

БОРТОВЫЕ ОТСОСЫ

Бортовой отсос - это местный щелевой отсос, занимающий промежуточное положение между отсосами "открытого" и "закрытого" типа. Воздухоприемная щель бортового отсоса располагается вдоль фронта вредных выделений в вертикальной (простые отсосы) или в горизонтальной (опрокинутые отсосы) плоскости. В некоторых случаях для более эффективного улавливания вредных выделений бортовой отсос снабжается поддувом воздуха (отсос с передувкой). Для уменьшения количества удаляемого через бортовой отсос воздуха поверхность испарения может быть укрыта пеной или различными плавающими телами, например пластмассовыми шариками диаметром 10-12 мм. В настоящее время для нормализированных гальванических и травильных ванн применяются специальные опрокинутые одно- и двухбортовые отсосы без и с передувкой воздуха.

Рассчитать двухбортовой без передувки отсос от промышленной гальванической ванны.

Исходные данные (табл.3): размер ванны; температура раствора tр,°С; технологический процесс и условия его проведения. Температура внутреннего воздуха помещения для всех вариантов tв =20 °С.

Определить количество удаляемого через бортовой отсос воздуха L, м3/ч, и скорость воздуха в живом сечении отсоса v,м/с.

Таблица 3 - Исходные данные для расчета бортовых отсосов

Решение:

. Количество воздуха L, м3/ч, отсасываемого через двухбортовой отсос от нормализированной гальванической ванны, определяем по формуле:

 (20)

здесь Lo - количество удаляемого воздуха, м3/ч, при значении поправочных коэффициентов  равных единице (табл. 4); k∆t - коэффициент, учитывающий разность температур раствора (см. табл. 3) и воздуха помещения tв, определяемый по табл.5; kТ - коэффициент, учитывающий токсичность и интенсивность выделения вредных веществ (табл. 6); k1, k2, k3 - коэффициенты, учитывающие соответственно наличие воздушного перемешивания в ванне, укрытие поверхности испарения плавающими телами, укрытие поверхности испарения пеной (для двухбортовых отсосов без передувки k1 =1,2, k2 = 0,75, k3 = 0,5).

. Скорость воздуха в сечении бортового отсоса v, м/с, определяется по формуле

, (21)

где вщ - ширина щели отсоса, для всех вариантов вщ = 0,05 м, l - длина ванны, мм (см. табл.3)

Таблица 4 - Расходы воздуха удаляемого, м3/ч, и подаваемого м3/ч, для нормализированных ванн, оборудованных двухбортовыми отсосами

Таблица 5-Коэффициент учета разности температур раствора и воздуха помещения

Таблица 6 - Коэффициент учета токсичности вредных веществ

Рассчитать двухбортовой отсос с передувом воздуха от промышленной гальванической ванны.

Исходные данные: см. условие задачи № 3.

Определить расход удаляемого воздуха, расход воздуха на поддув, скорость воздуха в сечении отсоса.

Решение.

. Расход воздуха L, м3/ч, отсасываемого двубортовым отсосом с передувом воздуха от нормализированной гальванической ванны, определяем по формуле (22):

, (22)

где Lо - расход удаляемого воздуха, м3/ч, при значении коэффициента = 1 (см. табл.4);. - коэффициент, учитывающий разность температуры раствора tр и воздуха помещения tв для отсоса с передувом (см. табл. 5).

. Расход воздуха, идущего на поддув, определяем по формуле (11)

, (23)

где Lп/ - расход воздуха, идущего на поддув при значении коэффициента =1 (см. табл.4).

. Скорость воздуха в сечении отсоса v, м/с, находим по формуле (21).

,

где вщ - ширина щели отсоса, для всех вариантов вщ = 0,05 м, l - длина ванны, мм (см. табл.3)

РАСЧЕТ ВОЗДУХООБМЕНА ПОМЕЩЕНИЙ

Проблема обоснованного расчета воздухообмена помещений остается одной из важнейших задач вентиляционной техники. В настоящее время с ростом размеров вентиляционных систем, увеличением количества перемещаемого воздуха и удорожанием единицы его объема эффективность использования приточного воздуха становится еще более актуальной.

В силу закона сохранения массы воздуха применительно к отдельному помещению при наличии в нем m приточных и n вытяжных проемов имеем:

где  - общее количество приточного воздуха, кг/ч; - общее количество удаляемого из помещения воздуха, кг/ч.

По закону сохранения тепловой энергии помещения и по закону сохранения массы вещества для каждого помещения могут быть составлены уравнения балансов теплоты (полной или явной), влаги и различных примесей:

баланс по полной теплоте:

- ; (25)

баланс по явной теплоте:

- ; (26)

баланс по влаге:

-3 - -3 = 0; (27)

баланс по какой-либо примеси в воздухе при неизотермических условиях:

 -  = 0; (28)

баланс для какой-либо примеси в воздухе при изотермических условиях:

 -  = 0; (29)

где , - теплоизбытки или недостатки соответственно полной и явной теплоты, Вт; - массовый расход приточного и удаляемого воздуха, кг/ч;  - удельное теплосодержание приточного и удаляемого воздуха, кДж/кг; - содержание примесей соответственно в приточном и удаляемом воздухе, г/м3;  - удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг·К);  - температура приточного и удаляемого воздуха, °С; - общие влаговыделения в помещении, кг/ч;  - влагосодержание приточного и удаляемого воздуха, г/кг;  - количество примесей, выделяющихся в воздух помещений, г/ч;  - плотность приточного и удаляемого воздуха, кг/м;  - объемный расход соответственно приточного и удаляемого воздуха, м3/ч.

Рассчитать для холодного периода года путем совместного решения уравнений воздушного и теплового балансов воздухообмен производственного помещения с недостатками теплоты.

Исходные данные (табл. 7): недостатки теплоты в помещении, Qн, Вт; количество воздуха, м3/ч, удаляемого из рабочей (местные отсосы) Lм.о.. и верхней зон помещения, подаваемого местным притоком (воздушные души) Lм.п.; температура воздуха, °С: наружного по параметрам А tн, рабочей зоны tр.з. и местного притока tм.п., общеобменной механической приточной вентиляции tп., коэффициент воздухообмена кl. Подача приточного воздуха общеобменной вентиляции предусматривается в верхнюю зону помещения компактными прямоточными струями.

вытяжной зонт воздухообмен баланс

Таблица 7 - Исходные данные для расчета воздухообмена в помещении с недостатками теплоты в холодный период года

Решение:

1. Температура воздуха верхней зоны , °С, определяется зависимостью:

. (30)

. Находится плотность воздуха, кг/м3, рабочей  и верхней  зон и местного притока ., определяемая по формуле:

; , ,

. Составляется уравнение воздушного баланса для рассматриваемого случая:

 (31)

 (32)

где- количество приточного воздуха общеобменной вентиляции, подаваемого механическим путем, кг/ч:

 кг/ч.

. Составляется уравнение теплового баланса для рассматриваемого случая:

, (33)

. Совместное решение уравнений (32) - (33) определяет температуру приточного воздуха:

°С (34)

 кг/м3- плотность воздуха при температуре ,.

. Объемный расход приточного воздуха , м3/ч, равен:

 м3/ч (35)

АВАРИЙНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ

В помещениях с производствами категорий А, Б, Е, а также в помещениях, где возможно внезапное поступление взрывоопасных или токсичных паров и газов, предусматривают аварийную вентиляцию с целью интенсивного проветривания помещений.

Аварийная вентиляция - это, как правило, вытяжная механическая вентиляция, не компенсируемая организованным притоком. Величина воздухообмена аварийной вентиляции зависит от количества вредных веществ, выделившихся при нарушении технологического процесса, и времени ее работы для снижения концентраций вредных веществ до предельно-допустимых значений. Время , ч, в течение которого при действии аварийной вентиляции концентрация вредного вещества снизится до предельно допустимой, определяется по формуле

 (36)

где - объем помещения, м3;  - производительность аварийной вентиляции, м3/ч; - концентрация вредного вещества максимальная в начальный период аварии, в приточном воздухе и предельно-допустимая в воздухе рабочей зоны, мг/м3;  - поток вредных веществ в период аварии, мг/ч. Для упрощения формулы (36) вводятся следующие безразмерные параметры:

; (37)

; (38)

; (39)

Тогда формула (36) преобразуется к виду:

. (40)

При заданном времени работы аварийной вентиляции для снижения концентрации вредных веществ до допустимых значений расчет аварийной вентиляции заключается в определении ее производительности и кратности воздухообмена , 1/ч:

. (41)

Определить производительность вытяжной аварийной вентиляции в производственном помещении при заданном времени ее работы.

Исходные данные (табл.8): предельно-допустимая концентрация вредного вещества , мг/м3; концентрация вредного вещества в приточном воздухе , мг/м3; концентрация вредного вещества в начальный период аварии , мг/м3; поток вредных веществ, мг/ч; время снижения концентрации вредного вещества до предельно-допустимых значений , ч; объем помещения V, м3, для всех вариантов V = 3780 м3.

Таблица 8 - Исходные данные по расчету аварийной вентиляции

Решение:

Вычисляются параметры  и  по формулам (37) и (38):

 мг/м3

 ч

Определяется параметр  м3/ч по номограмме рис.3.

Находится производительность аварийной вентиляции из формулы:

 м3/ч. (42)

Определяется кратность воздухообмена при аварийной вентиляции по формуле (41):

1/ч

Рис. 3 - Номограмма для расчета воздухообмена аварийной вентиляции

ТЕАТРЫ

В помещениях культурно-зрелищных учреждений проектируют приточно-вытяжную вентиляцию с механическим побуждением.

В зрительных залах театров в зонах размещения зрителей параметры воздуха должны быть обеспечены системой вентиляции или кондиционирования воздуха в соответствии с нормативно-технической документацией. При применении рециркуляции в системах вентиляции или кондиционирования воздуха для зрительных залов количество подаваемого наружного воздуха должно составлять не менее 20 м3 на 1 человека. Систему вентиляции зрительных залов допускается проектировать по схеме с двумя вентиляторами. Производительность рециркуляционно-вытяжного вентилятора должна быть принята равной минимальному объему рециркуляционного воздуха.

Для помещений обслуживания сцены, а также административно-хозяйственных помещений следует предусматривать раздельные системы приточно-вытяжной вентиляции.

Самостоятельные приточные системы необходимо проектировать для следующих комплексов помещений: зрительных залов, вестибюлей, фойе, кулуаров, светопроекционных, звукоаппаратных, светоаппаратных, кабин для директора и переводчиков, артистических уборных, репетиционных залов, творческого персонала и художественного руководства, помещений административно-хозяйственных, технической связи и радиовещания, производственных мастерских. Самостоятельные вытяжные системы должны быть предусмотрены также для помещений курительных, санузлов, подсобных помещений при буфетах, светопроекционной, звукоаппаратной, кабин дикторов, холодильной станции, мастерских, складов, аккумуляторной.

Вентиляцию курительной и санузлов допускается объединять в одну систему. Для проекционных необходимо проектировать отдельные вытяжные и приточные вентиляционные системы. К вытяжным системам этих помещений можно присоединить вытяжные каналы от стойки (шкафа) оконечных усилителей, перемоточных и кабины переводчика.

В зрительном зале театра с глубинной колосниковой сценой необходимо обеспечивать подпор в размере 10% объема приточного воздуха. Количество удаляемого воздуха соответственно принимается равным 90% приточного (включая рециркуляцию), из них 17% удаляется через сцену.

В помещениях доготовочных, моечных буфета, санитарных узлов, курительных и мастерских необходимо организовывать системы вытяжной вентиляции с механическим побуждением; в служебно-хозяйственных помещениях допускается предусматривать вентиляцию с естественным побуждением.

Помещения для размещения вентиляционного оборудования, оборудования систем кондиционирования воздуха, компрессорных, холодильных установок не рекомендуется располагать непосредственно за ограждающими конструкциями зрительного зала.

В стенах, разделяющих зрительные залы многозальных зданий, не допускается устройство вентиляционных каналов и прокладка воздуховодов через помещения зрительных залов, проекционной и перемоточной, если эти воздуховоды предназначаются для других помещений.

ЛИТЕРАТУРА

1.   СНБ 4.02.01-03 Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Мин. Архитектуры и строительства РБ, Мн., 2004.

2.      Сборник задач по расчету систем кондиционирования микроклимата зданий / Под общ. ред. Э.В. Сазонова: Учеб. Пособие. - Воронеж: изд.-во ВГУ. 1988 г.

.        Внутренние санитарно-технические устройства., в 2-х ч. Под ред. И.Г. Староверова, изд. 3е. ч. 2. Вентиляция и кондиционирование воздуха. - М.: Стройиздат. 1978. 509с. (Справочник проектировщика).

.        Сазонов Э.В. Вентиляция общественных зданий. Воронеж, 1991г.

.        Проектирование промышленной вентиляции: Справочник/ Торговников Б.М., Табачник В.Е., Ефанов Е.М.- Киев, 1983.

.        Внутренние санитарно-технические устройства., в 3-х ч. Под ред. канд. тех. наук Павлова Н.Н., инж. Шиллера Ю.И., изд 4-е. ч. 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. - М.: Стройиздат. 1992. 320с. (Справочник проектировщика).