9. Расчет местной приточной вентиляции

Рабочие места, облучаемые с интенсивностью более 140 Вт/м², оборудуются воздушными душами. Расчет воздушных душей выполняется по [6], или [3], или [17]. Расчетные параметры воздуха на рабочих местах, оборудованных воздушными душами, принимаются по СНиП 41-01-2003 [1] или прил. 2 настоящих указаний.

Интенсивность облучения на рабочих местах принимается:

• у печей отжига (у форсунки) 350-700 Вт/м²;

• у масляных закалочных баков, шахтных отпускных печах, камерных газовых печах с выдвижным подом, соляных ваннах с газовым нагревом 350-700 Вт/м²;

• у шахтных печей, соляных ваннах с электродогревом, тигельных печей, агрегатов для отпуска - 700-1400 Вт/м²;

• у печей-ванн с электродно-соляным подогревом, агрегатов для закалки и цианирования, камерных печей, охладительных печей - 1400-2100 Вт/м²;

• у мест складирования поковок - 350-700 Вт/м ;

• у пульта управления молотом или прессом, в кабинах управления краном -700-1400 Вт/м²;

• у нагревательных печей, прессов, молотов -1400-2100 Вт/м ;

• у сушил, выбивных решетках, тигельных газовых печей, электродуговых печей, вагранок, в кабинах загрузочного крана литейного производства - 350-700 Вт/м²;

• у заливочных контейнеров, мест выбивки стержней, наращивания электродов, шлаковочных конвейеров, загрузка дуговых печей литейного производства - 1400-2100 Вт/м²;

• у сушил с газовым нагревом ( форсунки ) окрасочного производства - 350-700 Вт/м².

При расчете необходимо предварительно наметить тип душирующей установки, период ее работы ( только в теплое время или круглогодично ). Выбрать тип душирующего насадка, а также определить места расположения насадков и расстояния от приточных отверстий до рабочих мест.

Необходимо также заранее определить степень возможного охлаждения воздуха. Экономически целесообразно ограничится адиабатическим процессом охлаждения без затрат холода.

В результате расчета (примеры расчета воздушного душирования для теплого и холодного периодов года приведены в [3,6,17]) определяется объем воздуха, подаваемого местной приточной вентиляцией и его температура.

10. Расчет воздухообмена общеобменной вентиляции

Местная вытяжная вентиляция не улавливает все выделяющиеся вредности. Поэтому для ассимиляции избытков теплоты, а также для разбавления вредных паров и газов до предельно допустимых концентраций проектируют общеобменную вентиляцию. Общеобменная вентиляция не исключает местного притока.

К расчету общеобменной вентиляции приступают после составления теплового баланса помещения и определения производительности местных отсосов и местной приточной вентиляции, определения количества газовых, паровых и пылевых вредностей. Расчет общеобменной вентиляции в курсовом проекте необходимо производить для теплого и холодного периодов года.

В холодный период количество подогретого приточного воздуха должно, как правило, полностью компенсировать местную вытяжную вентиляцию или разность весового количества воздуха, удаляемого местными отсосами и подаваемого местной приточной вентиляцией. При отрицательном тепловом балансе компенсация местной вытяжной вентиляции обязательна.

Часть вредных газов или паров, не уловленных местными отсосами, прорывается в помещение и за счет воздушных потоков попадает в верхнюю зону. Поэтому в дополнение к местной вытяжной вентиляции в помещениях с выделением вредных или горючих газов или паров необходимо предусматривать удаление воздуха из верхней зоны. Минимальный объем воздуха, удаляемого из верхней зоны под перекрытием помещения, определяется из расчета 6 м³/ч на 1 м² площади пола помещения (для помещений высотой более 6 м; для остальных помещений не менее однократного воздухообмена в 1 ч [1]).

В цехах со значительным избытком явного тепла такой дополнительной вентиляцией является аэрация. В помещениях с недостатками тепла удаление воздуха из верхней зоны следует предусматривать механическим путем.

Расчет общеобменной вентиляции при избытках или недостатках теплоты в помещении удобно проводить путем совместного решения уравнений воздушного и теплового балансов помещения:

В общем виде уравнение воздушного баланса имеет вид

ΣG_выт = ΣG_пр или

G_мо+G_выт^мех.+G_выт^ест=G_м.п. + G_пр^мех +G_пр^ест, (33)

а уравнение теплового баланса

0,278·c·G_мо ·t_рз+ 0,278·c·G_выт^мех · t_в.з+ 0,278·c·G_выт^ест · t_вз =

=0,278·c·G_мп· t_мп + 0,278·c·G_пр^мех ·t_пр^мех + 0,278·c·G_пр^ест ·t_пр^ест±Q, (34)

где G_мо- суммарный расход воздуха, удаляемый местными отсосами, кг/ч;

G_выт^мех - то же, удаляемый из верхней зоны помещения общеобменной механической вентиляцией, кг/ч;

G_выт^ест - то же, удаляемый из верхней зоны помещения общеобменной естественной вентиляцией, кг/ч;

G_мп - суммарный расход воздуха, подаваемый в помещение местной приточной вентиляцией, кт/ч;

G_пр^мех - то же, подаваемый в помещение общеобменной механической вентиляцией, кг/ч;

G_пр^ест - то же, подаваемый в помещение общеобменной естественной вентиляцией, кт/ч;

С_р - удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг °С);

t_рз , t_в.з , t_мп , t_пр^мех , t_пр^ест - температура воздуха соответственно рабочей зоны, верхней зоны местного притока, механического притока и температура наружного воздуха, °С (при естественном притоке температура воздуха равна температуре наружного воздуха);

Q - избытки или недостатки теплоты, Вт (со знаком «плюс» избытки теплоты, со знаком «минус» недостатки).

Во многих случаях уравнения (33) и (34) значительно упрощаются после введения граничных условий, которые зависят от технологического процесса (вида производства). Граничные условия определяют на основании данных, приведенных в прил. 6. Например, для цеха холодной обработки металлов рекомендуется удаление воздуха осуществлять с помощью местных отсосов (местная вытяжная вентиляция) и из верхней зоны помещения (общеобменная вытяжная вентиляция). Приточная вентиляция для холодного периода года (при недостатках теплоты) предусматривается с механическим побуждением; формулы (33) и (34) записываются

G_мо+G_выт^мех = G_пр^мех (34)

0,278·с·G_мо·t_рз+0,278·с·G_выт^мех ·t_в.з=0,278·с·G_пр^мех ·t_пр^мех -Q_не. (35)

Решая совместно эти уравнения определяют G_пр^мех и t_пр^мех .

Для теплого периода года при наличии избытков теплоты совместно решаются уравнения (34) и уравнение (35), которое записывается в виде

0,278·G_мо·t_pз+0,278·c·G_выт^мех·t_в.з =0,278·c·G_пр^мех·t_пр^мex + Q_изб . (36)

При этом величины G_мо, G_выт^мex, G_пр^мex, входящие в формулу (34), принимаются по теплому периоду. Если проведенные расчеты покажут, что t_pз, окажется выше установленной [1], то целесообразно приточный воздух G_пр^мex охладить в приточной камере (например, в оросительной камере, осуществив адиабатный процесс).

Если t_рз окажется равна или ниже рекомендуемой [1], то расчет считается законченным. Если же t_рз, вновь окажется выше рекомендуемой [1], то необходимо предусмотреть дополнительный естественный приток и дополнительную естественную вытяжку; при этом уравнение материального баланса будет иметь вид

G_мо + G_выт^мех + G_выт^ест = G_пр^мех + G_пр^ест, (37)

при этом G_выт^ест = G_пр^ест .

Для экономии электрической энергии удаление воздуха в количестве G_выт^мех можно осуществить также естественным путем (через створки фонарей или вытяжные шихты), тогда уравнение (37) можно записать

G_мо + G_выт^ест = G_пр^мех + G_пр^ест , (38)

Для других цехов указанные уравнения составляются аналогично с учетом рекомендаций, изложенных в прил. 6 и [1].

Рассмотрим примеры

Пример 1. Для сборочного участка в холодный период года требуется определить температуру приточного воздуха.

Количество воздуха, удаляемого механической общеобменной вентиляцией, L_мех.в. = 7213 м³/ч; принято из расчета 6 м³/ч на 1 м² площади пола помещения. G_{мех выт} = 7213 · 1,2 = 8295 кг/ч = G_{мех пр.} Недостатки теплоты составляют Q_нед = 48656 Вт. Температура уходящего воздуха t_ух = 23°С. Из уравнений воздушного и теплового балансов

G_{мех пр.} = G _{мех выт} ;

0,278 · G_{мех пр.}· t_пр =0,278 · G _{мех выт} · t_ух + Q_нед;

находим

43 °С.

Пример 2. Для термического цеха в теплый период года расход воздуха, удаляемый местными отсосами, составляет G_мо = 42240 кг/ч; количество воздуха, подаваемого местной приточной вентиляцией, G_мп=6050 кг/ч; температура воздуха на выходе из душирующего патрубка t_м.п= 18°С; температура наружного воздуха по параметрам A, t_н= 22,5°С, температура воздуха рабочей зоны t_pз=26,5°C; температура уходящего воздуха t_ух= 30°С. Избытки теплоты составляют Q_изб=38790 Вт. Из верхней зоны помещения удаляется G_в^ecт=10035 кг/ч. Требуется определить количество воздуха подаваемого естественной приточной вентиляцией G_п^ест и достаточно ли этого количества для поддержания температуры воздуха в рабочей зоне не выше 26,5°С, т.е. t_р.з. 26,5°С.

Уравнение воздушного баланса:

G_м.п + G_п^ecт = G _м.о. + G_в^ecт

Решая это уравнение, определяем G_п^ecт, т.е. 6050+ G_п^ecт=42240+10035, а G_п^ecт=46225 кг/ч.

Уравнение теплового баланса имеет вид:

0,278 · G_м.п. · t_м.п. +0,278 · G_п^ecт · t_н + Q_изб = 0,278 · G_м.о. · t_p.з. + 0,278 · G_в^ecт· t_{yx ,} из которого определяем t_р.з.

0,278·6050·18 +0,278·46255·22,5 + 38790 = 0,278·42240·t_p.з. + 0,278·10035·30, t_p.з.=23,4°С, что удовлетворяет условию, т.к. t_р.з. должна быть ниже 26,5°С.

Для определения воздухообмена при одновременном поступлении тепла и влаги пользуются графоаналитическим методом с применением J-d диаграммы.

При поступлении в помещение вредных паров и газов общеобменная вентиляция устраивается в тех случаях, когда местную или зональную вентиляцию осуществить невозможно, а также в дополнение к ней для удаления вредных веществ, прорвавшихся через укрытия. В этом случае количество воздуха общеобменной вентиляции определяется по величине выделяющихся или прорывающихся из-под укрытий вредных веществ из расчета их разбавления до предельно допустимой концентрации.

Предельно допустимое содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны помещений можно определить по учебному пособию [6].

При определении количества воздуха, требующегося для удаления из цеха избыточного тепла, неизвестной величиной является температура уходящего из помещения воздуха t_ух (температура в верхней зоне помещения). Эта температура определяется по формуле (1).