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: mвр.= 1,2 кг/час пыли, Qяизб.= 26 кВт. Параметры помещения: 9´26´6 м. Температура воздуха: tп.= 21 °С, tу.= 24 °С. Допустимая концентрация пыли Сд.=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.
Рис 3.1. Схема воздуховодов
вытяжной вентиляции.
Расчет:
LП – потребное
количество воздуха для помещения, м3/ч;
LСГ - потребное количество воздуха исходя из обеспечения
в данном помещение санитарно-гигиенических норм, м3/ч;
LП – тоже исходя из норм
взрывопожарной безопасности, м3/ч.
Расчет значения LСГ 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 LСГ
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 ty и tп – температуры
удалённого и поступающего в помещение воздуха
При наличии выделяющихся вредных веществ (пар, газ,
пыль твр мг/ч) в помещении потребный расход определяют по формуле:
где Сд –концентрация конкретного вредного вещества,
удаляемого из помещения, мг/м3
Сп
–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 Снк = 60 г/м3
– нижний концентрационный предел распространения пламени по пылевоздушным
смесям.
Найденное значение уточняют по минимальному
расходу наружного воздуха:
Lmin=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 LМ = 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:
xпов –
коэффициент местного сопротивления поворота (табл. 6 [2]);
SxВТ
= xВТ × n – суммарный коэффициент местного сопротивления
вытяжных тройников;
xСП –
коэффициент местного сопротивления при сопряжении потоков под острым углом, xСП =
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/dэ =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 xг =
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 xд = 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
|
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
|
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
Lпотр =
34286 м3/ч и РI = 1186 Па выбран
вентилятор Ц-4-76 №12.5 Qв – 35000
м3/ч, Мв – 1400 Па, hв = 0,84, hп = 1.
Отсюда установленная мощность электродвигателя составляет:
где Qв –
принятая производительность вентилятора, Nв – принятый напор вентилятора, hв=h - кпд вентилятора, hп – 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.