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 20С 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:

1. Конвективная составляющая источника теплоты определяется по формуле:

(1)

где — коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/(м2С), для горизонтальных поверхностей

(2)

Fи = АБ=1,51,0=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)

2. 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)

4. 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.

Таблица 2 — Исходные данные для расчета зонта-козырька

Решение:

1. 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.

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

hв = к· h (12)

hв = 0,585· 0,7=0,410.

3. 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 ;

g = 9,81 м2/с — ускорение свободного падения;

— 1,561.

4. 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)

.

6. 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/(кгС).

— ;

7. 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)

— .

9. 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 однои 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:

1. 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).

2. 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.

1. 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).

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

(23)

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

3. 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:

—, (24)

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)

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

;, ,

3. Составляется уравнение воздушного баланса для рассматриваемого случая:

(31)

(32)

гдеколичество приточного воздуха общеобменной вентиляции, подаваемого механическим путем, кг/ч:

кг/ч.

4. Составляется уравнение теплового баланса для рассматриваемого случая:

(33)

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

С (34)

кг/м3- плотность воздуха при температуре ,.

6. 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.

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.

3. 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).

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

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

6. 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).