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: m_вр.= 1,2 кг/час пыли, Q^я_изб.= 26 кВт. Параметры помещения: 9266 м. Температура воздуха: t_п.= 21 С, t_у.= 24 С. Допустимая концентрация пыли С_д.=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.

l_д=6м

Рис 3.1. Схема воздуховодов

вытяжной вентиляции.

ПУ

l₄=4м

l₃=7м

l₁=7м

l_г=2м

l_в=3,5м

l_б=8м

l_a=7м

l₂=7м

Расчет:

L_П – потребное количество воздуха для помещения, м³/ч;

L_СГ - потребное количество воздуха исходя из обеспечения в данном помещение санитарно-гигиенических норм, м³/ч;

L_П – тоже исходя из норм взрывопожарной безопасности, м³/ч.

Расчет значения L_СГ 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 L_СГ определяют отдельно для теплого и холодного периода года при плотности приточного и удаляемого воздуха  = 1,2 кг/м³ (температура 20 С).

При наличии в помещении явной теплоты в помещении потребный расход определяют по формуле:

где t_y и t_п – температуры удалённого и поступающего в помещение воздуха

При наличии выделяющихся вредных веществ (пар, газ, пыль т_вр мг/ч) в помещении потребный расход определяют по формуле:

где С_д –концентрация конкретного вредного вещества, удаляемого из помещения, мг/м³

С_п –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 С_нк = 60 г/м³ – нижний концентрационный предел распространения пламени по пылевоздушным смесям.

Найденное значение уточняют по минимальному расходу наружного воздуха:

L_min=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 L_М = 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:

_пов – коэффициент местного сопротивления поворота (табл. 6 [2]);

_ВТ = _ВТ  n – суммарный коэффициент местного сопротивления вытяжных тройников;

_СП – коэффициент местного сопротивления при сопряжении потоков под острым углом, _СП = 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  = 30 и при соотношении l/d₀ = 0,05, тогда по справочным данным коэффициент равен 0,8. Два одинаковых круглых отвода запроектированы под углом  = 90 и с радиусом закругления R₀/d_э =2.

Для них по табл. 14.11 [3] коэффициент местного сопротивления ₀ = 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

 = 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 _г = 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 _д = 2,4. На участке 4 давление теряется на свободный выход ( = 1,1 по табл. 14-11 [3]) и в отводе ( = 0,15 по табл. 14-11 [3]). Кроме того, следует ориентировочно предусмотреть потерю давления на ответвление в тройнике ( = 0,15), так как здесь может быть существенный перепад скоростей. Тогда суммарный коэффициент местных сопротивлений на участке 4

₄ = 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



L₁, м³/ч

d, мм

V, м/с

Па

Р, Па

Р^I, Па

Р, Па

а

7

1.1

8572

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

1.38

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, _Р = 80 Па,  .

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, _Р = 80 Па,  .

Выбор вентилятора.

Из приложения 1 книги [3] по значениям L_потр = 34286 м³/ч и Р^I = 1186 Па выбран вентилятор Ц-4-76 №12.5 Q_в – 35000 м³/ч, М_в – 1400 Па, _в = 0,84, _п = 1. Отсюда установленная мощность электродвигателя составляет:

где Q_в – принятая производительность вентилятора, N_в – принятый напор вентилятора, _в= - кпд вентилятора, _п – кпд передачи.

Из приложения 5 книги [3] по значениям N = 75 кВт и  = 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.