Охрана воздушного бассейна

МИНОБРНАУКИ РОССИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

" Вологодский государственный университет"

Инженерно-строительный факультет Кафедра теплогазоснабжения и вентиляции

" Охрана воздушного бассейна"

Выполнил Юрецкая Е.А.

Проверил, принял доцент кафедры ТГВ Карпов Д.Ф.

Вологда

Практическая работа № 1. Аэрация производственного здания

Задание № 1. Определить углы открытия створок аэрационных проемов по следующим исходным данным: температура наружного воздуха, рабочей зоны и уходящего воздуха; массовые расходы воздуха через нижние и верхние фрамуги; высота центров нижних, верхних фрамуг и нейтральной зоны; коэффициент, учитывающий распределение давления по аэрационным проемам, равен; максимально возможные площади сечений нижних и верхних фрамуг. Плотности воздуха при соответствующих температурах по формуле (3.4) равны, и. Коэффициенты расхода и .

Рис. 1.1 — Схема аэрационной створки

Решение:

Разность давлений, , вызывающее перемещение воздуха через приточные и вытяжные проемы, находится по формуле:

(1.1)

где, и — плотность воздуха, соответствующая температуре наружного воздуха, рабочей зоны и уходящего воздуха, .

Потери давления на проход воздуха через приточный проем, , равны:

.(1.2)

Потери давления на проход воздуха через вытяжной проем, , определяются по зависимости:

.(1.3)

При известных потерях давления и, , массовых расходах приточного и вытяжного воздуха, , площади нижних (приточных) и верхних (вытяжных) проемов равны соответственно, :

(1.4)

(1.5)

где и — коэффициенты расхода воздуха через соответствующий проем при угле открытия створки .

Для определения угла открытия створок приточных и вытяжных отверстий створок (рис. 1.1) пользуются соответственно следующими выражениями:

(1.6)

(1.7)

где и — искомые величины.

Из этого следует, что и .

Практическая работа № 2. Расчет калориферной установки

Задание № 2.

Подобрать воздухонагревательную установку из калориферов типа КВС при теплоносителе перегретая вода с параметрами,: начальная и конечная температура воздуха; расход нагреваемого воздуха. При подборе калориферов типа КПС принять давление пара, а температуру его насыщения — .

Решение:

Количество теплоты, , воспринимаемое воздухом с начальной температурой для его нагрева до температуры, , принято определять по уравнению теплового баланса:

(2.1)

где — удельная массовая изобарная теплоемкость воздуха, ;

— плотность воздуха при его начальной температуре, .

.

Задаемся массовой скоростью воздуха

Требуемое живое сечение воздухонагревательной установки, , по воздуху определяют через следующее выражение:

.(2.2)

По табл. 3 принимаем к установке параллельно по воздуху два калорифера КВС 10А-П, для которых .

Уточнение массовой скорости воздуха выполняется на основании формулы (2.2):

.(2.3)

Массовый расход воды, , требуемый для работы воздухонагревателя по заданным условиям, рассчитывается по формуле:

(2.4)

где — удельная массовая изобарная теплоемкость воды, .

Таблица 3 Технические данные калориферов моделей КВС-П и КПС-П

Скорость воды в живом сечении воздухонагревателя, , равна:

.(2.5)

где — площадь живого сечения по теплоносителю (см. табл. 3), .

Коэффициент теплопередачи, для калориферов КВС (теплоноситель — вода) принято определять по формуле:

(2.6)

Требуемую поверхность нагрева, , калориферной установки вычисляют из уравнения теплопередачи:

.(2.7)

Температурный напор воздухонагревательной установки при теплоносителе — вода, , определяют по формуле:

.(2.8)

Расчетное число рядов калориферной установки по ходу движения воздуха рассчитывается по формуле:

(2.10)

где — суммарная поверхность нагрева в одном ряду, ;

— число калориферов в одном ряду;

— площадь нагрева одного калорифера (см. табл. 3), .

Полученное число округляют до ближайшего в большую сторону. Таким образом, n=2.

Действительная поверхность нагрева калориферной установки, :

.(2.11)

Запас поверхности нагрева калориферной установки, %, вычисляется по формуле:

.(2.12)

Такой запас нагрева удовлетворяет предъявляемым требованиям (запас поверхности нагрева до 20%). Потери давления, , по воздуху в калориферной установки типа КВС равны:

(2.13)

Гидравлическое сопротивление калориферной установки, , рассчитывается по формуле:

(2.15)

где — число ходов по теплоносителю (см. табл. 3);

— условный диаметр патрубка для теплоносителя (см. табл. 3), .

Практическая работа № 3. Дефлектор. Подбор дефлектора ЦАГИ. Расчет пылеуловителей — циклонов

Задание № 3. Рассчитать циклон серии ЦН: марка циклона — ЦН-24; расход очищаемого воздуха =9000; количество циклонов =3 и способ их установки — круговая с отводом воздуха из общего коллектора; температура очищаемого воздуха =46; плотность очищаемой пыли =2200; ее начальная концентрация =120, и медианный размер частиц =16 .

В данной задаче определить:

а) диаметр циклона, ;

б) аэродинамическое сопротивление,, ;

в) степень очистки, .

Решение:

Оптимальная скорость воздуха в циклоне, согласно табл. 4,, определяем необходимую площадь, , сечения циклонов:

.(3.1)

Диаметр циклонов, , рассчитывается по формуле:

.(3.2)

Для циклонов серии ЦН номенклатурные диаметры равны:, ,, ,, ,, , ,).

Принимаем ближайший номенклатурный диаметр .

Таблица 4 Оптимальная скорость воздуха _опт и КМС ₀ циклонов серии ЦН

Действительная скорость воздуха в циклоне, , вычисляется по формуле:

.(3.3)

где — ближайший к величине номенклатурный диаметр циклона, .

Действительная скорость в циклоне отличается от номинальной скорости на, что меньше .

Аэродинамическое сопротивление установки, , равно:

(3.4)

где — коэффициент местного сопротивления, отнесенный к скорости и равный:

(3.5)

где — коэффициент, зависящий от диаметра циклона (табл. 5);

— поправочный коэффициент на запыленность воздуха (табл. 6);

— коэффициент, зависящий от компоновки нескольких циклонов (см. табл. 4) и определяемый по табл. 7.

Плотность воздуха при составляет .

Таблица 5 Поправочный коэффициент на диаметр циклона k₁

По графике на рис. 3.1, линия 4, находим при эффективности циклона ЦН-24 .

Таблица 6 Поправочный коэффициент на запыленность воздуха k₂

Размер пыли для реальных условий: диаметра циклона, скорости воздуха, , плотности пыли, и динамической вязкости, , находится по формуле:

.(3.6)

Таблица 7 Поправочный коэффициент на компоновку группы циклонов Д

Динамическая вязкость воздуха определяется по зависимости, :

.(3.7)

где — коэффициент динамической вязкости при .

Рис. 3.1 — Фракционная эффективность циклонов НИИОГаза: 1 — ЦН-11; 2 — ЦН-15у; 3 — ЦН-15; 4 — ЦН-24; 5 -линия к решению задачи Определяем эффективность циклона ЦН-24:

а) на графике (см. рис. 3.1) находим точку с координатами с координатами и ;

б) из этой точки проводим линию 5, параллельную прямой 4;

в) из точки на оси абсцисс, восстанавливаем перпендикуляр до пересечения с проведенной линией 5;

г) точка пересечений соответствует эффективности циклона .

Практическая работа № 4. Расчет трубы Вентури

Задание № 4. Рассчитать трубу Вентури (скоростной газопромыватель) с подачей в него воды через струйную форсунку и циклон-пылеотделитель для колошниковой пыли: коэффициент очистки воздуха =0,985; расход воздуха =7000; удельный расход распыляемой воды =0,001; напор подаваемой воды =330; скорость воздуха в конфузоре трубы =19. Коэффициент местного сопротивления сухого пылеотделителя без подачи в него воды равен. В качестве пылеотделителя принят циклон ЦВП без подачи в него воды диаметром, ,, или с коэффициентом местного сопротивления, отнесенным к условной скорости в поперечном сечении циклона .

В данной задаче определить:

а) аэродинамические сопротивления трубы Вентури и циклона-пылеотделителя, ;

б) геометрические размеры аппарата;

в) диаметр сопла орошаемой форсунки, .

Решение:

Затраты энергии на мокрую очистку газа от пыли, на газа, определяется по формуле:

(4.1)

где — аэродинамическое сопротивление трубы Вентури и циклона каплеотделителя, ;

— удельный расход орошаемой воды, на воздуха;

— давление распыляемой воды, .

Зависимость между степенью очистки запыленного воздуха и затратами энергии, , выражается формулой:

(4.2)

где и — параметры, характеризующие пыль (табл. 8).

При расчете аппаратов для очистки воздуха коэффициентом задаются и определяют его, исходя из экономических требований. Тогда затраты энергии на мокрую очистку газа с учетом формулы (4.2) можно представить следующим образом:

.(4.3)

Таблица 8 Параметры B и и

Из формулы (4.1) находятся общие аэродинамические потери в трубе Вентури и циклоне-пылеотделителе, :

.(4.4)

.

Диаметр циклона-пылеотделителя, , вычисляется по формуле:

(4.5)

где — условная скорость в поперечном сечении циклона при номенклатурном диаметре циклона, .

Аэродинамическое сопротивление циклона-пылеотделителя, , равно по формуле:

.(4.6)

где — плотность очищаемого воздуха, принять равной .

Аэродинамическое сопротивление трубы Вентури, , при подаче в нее воды равно:

.(4.7)

Скорость воздуха в горловине трубы Вентури, , определяется по формуле:

(4.8)

где — плотность орошаемой жидкости, принять равной ;

— коэффициент гидравлического сопротивления трубы Вентури с подачей в нее воды, равный:

.(4.9)

Зависимость (4.8) при длине горловины (- диаметр горловины трубы Вентури,),, , с учетом, что, а определяется по формуле (4.9), принимает вид:

.(4.10)

Геометрические размеры трубы Вентури (рис. 4.1) будут составлять:

Рис. 4.1 — Схема трубы Вентури а) диаметр горловины, :

;(4.11)

б) длина горловины, :

;(4.12)

;

в) диаметр входного отверстия конфузора, :

;(4.13)

г) длина конфузора, :

(4.14)

где — угол раскрытия конфузора, ;

д) длина выходного отверстия диффузора, :

(4.15)

где — скорость воздуха на выходе из диффузора, принимается в пределах с таким расчетом, чтобы диаметр был равен номенклатурным диаметрам воздуховодов;

е) длина диффузора, :

(4.16)

где — угол раскрытия диффузора, принимаемый равным .

Диаметр сопла для подачи воды, , принято определять по формуле:

.(4.17)

Список использованных источников

аэрация калорифер циклон газопромыватель

1. Каменев, П. Н. Вентиляция: учеб. пособие / П. Н. Каменев, Е. И. Тертичник. — М.: АСВ, 2008. — 624 с.

2. Дроздов, В. Ф. Отопление и вентиляция / В. Ф. Дроздов. — М.: Высшая школа, 1984. — 263 с.

3. ГОСТ 30 494–96. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещении. — Введ. 03.01.1999. — М.: Изд-во стандартов, 1999. — 7 с.

4. Строительные нормы и правила. Отопление, вентиляция и кондиционирование: СНиП 2.04.05−91*: введ. 01.01.92. — М.: Москва, 1994. — 64 с.

5. Строительные нормы и правила. Строительная климатология: СНиП 23−01−99: введ. 01.01.2000. — М.: ФГУП ЦПП, 2000. — 58 с.

6. Беккер, А. Системы вентиляции: учеб. пособие / А. Беккер. — М.: Техносфера, Евроклимат, 2005. — 232 с.

7. Внутренние санитарно-технические устройства: справочник проектировщика. Вентиляция и кондиционирование воздуха / В. Н. Богословский, С. Ф. Копьев, Л. И. Друскин [и др.]; под ред. И. Г. Староверова. — М.: Стройиздат, 1975. — 502 с.

8. Отопление и вентиляция / В. Н. Богословский, В. И. Новожилов, Б. Д. Симаков [и др.]; под ред. В. Н. Богословского. — М.: Стройиздат, 1976.

9. Система стандартов по организации учебного процесса и контроля его качества. Проекты дипломные и курсовые. Общие требования и правила оформления расчетно-пояснительной записки. Стандарт организации. СТО ВоГТУ 2.7 — 2006.

10. Охрана окружающей среды / С. В. Белов, Ф. А. Барбинов, А. Ф. Козьков [и др.]; под. ред. С. В. Белова. — М.: Высшая школа, 1991. — 319 с.