Гузик Д.В., Кутний Б.А. (уклад.) Промислова вентиляція. Теплогазопостачання та вентиляція (укр.)

Подождите немного. Документ загружается.

Кількість шкідливих речовин що виділяється слід приймати за

технологічними даними, або по нормам технологічного проектування, а

також можна підрахувати і по даних ГПІ „Сантехпроект” (см. на приклад

[4,8,9] ). Так, надходження окисів вуглецю приймають рівним 2024 г на 1

спалюваного мазуту; 37 г на 1кг умовного палива.

При використанні в якості палива мазуту надходження в повітря

приміщення сірчаного газу можна прийняти рівним 2,25,2 г на 1кг

умовного палива.

В матеріалах курсового проекту кількість газовиділень та їх склад

визначені завданням, (розд. “Д”).

8.1 Визначення повітрообміну по боротьбі зі шкідливими речовинами

Повітрообмін по боротьбі з газовими шкідливими виділеннями в

загальному випадку можна визначати з системи рівнянь матерального

балансу. Одне з рівнянь повинно відображати баланс по повітрю (в

об’ємних витратах), інше  баланс по шкідливості:















3B3Pд

АААА10А

LLLL



, (27)

де



 кількість припливного повітря для систем загальнообмінної

вентиляції,

годм

;

 кількість повітря, що подається душовими

установками,

годм

;

 витрати повітря, що видаляється з нижньої

зони приміщення, включаючи місцеву та технологічну витяжну

вентиляцію,

годм

;

- загальнообмінна витяжка з верхньої зони

приміщень,

годм

;

 кількість шкідливих виділень (одного виду), що

надходять до приміщення від технологічних приладів,

годг

;

3B3P

A,A

,A,A





кількість шкідливих виділень, що переносяться повітрям відповідних

систем та установок,

годмг

, що знаходяться за формулою

iii

LKA 

, (28)

де

- концентрація шкідливостей в повітрі,

ммг

Тоді систему балансних рівнянь можна записати у вигляді:











3P3P3B3Bдд

3P3Bд

LKLKLKLK10A

LLLL





. (29)

Оскільки очищення припливного повітря від газоподібних домішок

не проводиться, то

KKK 





Якщо концентрація газоподібних шкідливостей в зовнішньому

повітрі

 

не задана, то її приймають на рівні:

3P3

K3,0K 

, (30)

де

 максимально допустима концентрація (МДК) шкідливих

виділень в робочій зоні приміщення,

ммг

 

4,3

В ковальських та термічних цехах, конвективні потоки повітря що

підіймаються вгору, сприяють перенесенню газових шкідливих виділень

до верхньої зони приміщення. У верхній зоні приміщення концентрація

шкідливих речовин визначається за рівнянням:

33P

33B





, (31)

де n  дослідний коефіцієнт, що показує, яка частина шкідливих виділень

забруднює повітря робочої зони.

При стійких повітряно-теплових потоках, що супроводжують

шкідливі газові виділення та у разі виділення “легких” шкідливих речовин,

можна прийняти



mn

, де

*m

коефіцієнт розподілу температур повітря

по висоті цеха. В іншому випадку можна задатися значенням

1n 

Витрати повітря, що видаляється з нижньї зони складаються з

місцевих відсмоктувачів та технологічної витяжки,

TEXMB3P

LLL 

. З

системи (29), після відповідної підстановки, знаходять витрати

припливного повітря та загальнообмінну витяжку з верхньої зони.

Мінімальні витрати повітря з верхньої зони приймаються на рівні

однократного повітрообміну [1] (для приміщень висотою 6

і менше), або

годм

на 1

площі підлоги (при висоті виробничого приміщення > 6

Повітрообмін по боротьбі з шкідливими газовими виділеннями

практично не залежить від пори року та є мінімальним для приміщення.

Приклад 4.

Надходження окислів вуглецю в повітря приміщення термічного цеху

складають 740

годг

. Визначити необхідний повітрообмін по боротьбі з CO

при наступних умовах: об’єм приміщення

=17000

=10

, місцева

витяжна вентиляція видаляє

вдсм

=28000

годм

повітря, душові

установки подають

= 12000.

годм

. Надходження окислів вуглецю

супроводжуються стійкими повітряно-тепловими потоками. Коефіцієнт

=0,5.

Розрахунок

Згідно з [3]

.з.р

=20

ммг

Приймаємо

3P3

K3,0K 

= 0,3·20 = 6,

ммг

;

.5,0mn 

Визначимо

5,0

620











KзK

ззр

зв

ммг

Складаємо систему балансних рівнянь за повітрям та шкідливими

виділеннями CO:















3Bпр

L342800020120006L610740

L2800012000L

де



- дослідний коефіцієнт, що показує, яка частина надлишку

тепла йде на підігрів повітря робочої зони.

Звідки



12430

годм

, а





28430

годм

Так, як висота приміщення більше 6

, порівнюємо витрати

повітря, що видаляється з верхньої зони з мінімально необхідними, що

визначаються за площею підлоги цеху на рівні 6

мм

1020061700F6L



годм

, приймаємо = 12430

годм

При надходженні до повітря приміщення одночасно різних газів,

розрахункові значення повітрообмінів визначають наступним чином.

Попередньо уточнюють до якої групи відносяться шкідливі гази; шкідливі

речовини різнонаправленої чи однонаправленої дії [4,табл.1.5;17,п.10.9].

Якщо газові виділення різнонаправленої дії  повітрообмін визначається

за кожним газом окремо ( див. приклад 4), а в якості розрахункового

приймається більше значення.

Суміші деяких шкідливих речовин (газів) діють на організм людини

однонаправлено та володіють ефектом сумації. Для максимально

допустимих концентрацій таких речовин в робочій зоні (МДК

РЗ

) повинна

виконуватися умова:

MДКn

2MДК

1MДК

 

, (32)

де

n21

K,,K,K 

 концентрація шкідливих речовин в повітрі приміщення,

ммг

;

MДКn2MДК1MДК

K,,K,K 

 максимально допустимі концентрації цих

речовин,

ммг

, [ 3 ].

За кожним шкідливим компонентом однонаправлених речовин

складається система балансних рівнянь та визначається повітрообмін.

Отримані витрати повітря верхньої зони та припливного повітря для

кожної речовини додаються, а загальний повітрообмін порівнюється з

мінімально необхідними нормативними витратами повітря, отриманими

для інших шкідливих речовин різнонаправленої дії. В якості

розрахункового приймається більший повітрообмін.

Приклад 5.

Визначити розрахунковий повітрообмін в термічному цеху по

боротьбі з газовиділеннями (на основі даних прикладу 4) при умові, що в

цех одночасно з окисами вуглецю (CO),

годг740A



, в результаті

технологічних процесів надходять: сірчаний газ (

годг380A



та

аміак,

годг250A



Розрахунок

Згідно з данними [4, табл..1.5; 17, п.10.9] сірчаний газ та аміак

відносяться до шкідливих речовин однонаправленої дії, а по відношенню

до оксиду вуглецю вони є речовинами різнонаправленої дії. Отже,

завдання зводиться до окремого визначення витрат повітря по боротьбі з

CO (приклад 4) і загальних витрат повітря на асиміляцію

Відповідно до [3] МДК шкідливих речовин в робочій зоні складає:

ГДК

ммг10K



;

ГДК

ммг20K



. Для шкідливих речовин

однонаправленої дії повинна виконуватися умова (32). Задаємо такі

концентрації шкідливих компонентів, щоб виконувалася умова:

ГДК



Тепер визначаємо повітрообміни для обох газів за методикою

прикладу 4.

5,153,0K3,0K

пр



ммг

;

3103,0K3,0K

пр



ммг

;

Так як газовиділення супроводжуються стійкими повітряно-

тепловими потоками,

.5,0mn 

5,875,1

5.0

5,15

5,1K

вз







ммг

;

17143

5,0

310

вз







ммг

Розв’язок системи балансних рівнянь за повітрям та виділенням















втвтпр

втпр

L5,8L5120005,1L5,110380

L12000L

дозволяє визначити значення

65180L

вт



годм

Розв’язок системи балансних рівнянь за повітрям та виділенням















втвтпр

втпр

L17L10120000,3L0,310250

L12000L

дозволяє визначити значення

21420L

вт



годм

Примітка: в обох рівняннях по повітрю L

вm

– загальні витрати

повітря, що видаляється з приміщення за рахунок видалення з нижньої

зони приміщення, включаючи місцеву та технологічну витяжну

вентиляцію, та загальнообмінної витяжки з верхньої зони приміщення:

вm

= L

рз

+ L

вз

Оскільки гази (

) і (

) однонаправленої дії, розрахунковий

повітрообмін знаходимо додаючи окремі повітрообміни:

866002142065180LLL

вт



годм

Витрати припливного повітря системи загальнообмінної вентиляції

746001200086600LLL

двтпр



годм

Порівняння повітрообміну по боротьбі з газами

86600L

вт



годм

з витратами повітря на асиміляцію CO

40430L

вт



годм

показує, що

вт

NHSO





. Тому в розрахунок приймаємо більше

значення

86600L

вт



годм

Розподіл L

вm

між системами місцевої та загальнообмінної витяжної

вентиляції визначаємо як:

вз

= L

вm

– L

рз

= 86600 –28000 = 58600

годм

Видалення повітря з робочої зони виконуємо системами вентиляції

місцевих відсмоктувачів в кількості

28000L

вдс.м.вт

нз



годм

Витяжку з верхньої зони (

58600

вт

вз

годм

) порівнюємо з

мінімально необхідними витратами повітря для вентилювання цієї зони

(див. приклад 4)

10200L

норм.вт

вз



годм

і приймаємо більше значення

58600

вт

вз

годм

Таким чином, мінімально необхідний повітрообмін по боротьбі з

газовиділеннями в термічному цеху визначений за умови асиміляції

сумарної дії газів однонаправленої дії сірчаного газу та аміаку і

становить:

- витяжка загальнообмінна з верхньої зони

58600

вт

вз

годм

;

- витяжка з нижньої (робочої) зони системою місцевих

відсмоктувачів

28000L

вдс.м.вт

нз



годм

;

- загальнообмінна припливна

74600L

пр



годм

;

- подача повітря системою душування

12000L



годм

8.2 Визначення повітрообміну по боротьбі з надлишками тепла

Розрахунок загальнообмінної вентиляції по боротьбі з надлишками

тепла повинен виконуватися для трьох періодів року (теплого,

перехідного та холодного), так як теплові баланси в ці періоди різні.

Теплий період року (розрахункові параметри “А”)

Витрати повітря загальнообмінних припливної і витяжної

вентиляції можна знайти із системи балансних рівнянь за повітрям (в

масових витратах) та теплотою:











3B3B3P3Pдднад

3B3Pд

IGIGIGIGQ

GGGG





, (33)

де

3B3Pд

G;G;G;G



 масові витрати повітря відповідно

загальнообмінної припливної вентиляції, душів, витяжки з робочої зони і

загальнообмінної витяжки з верхньої зони,

годкг

;

над

 надлишки явної

теплоти в приміщенні в теплий період року,

годкДж

;

3B3Pд

I,I,I,I





ентальпія повітря (за сухою частиною), яке переміщується відповідними

системами,

кгкДж

Перехід від об’ємних витрат до масових здійснюється множенням

об’ємних витрат на густину повітря, яка для наближенних розрахунків

може приймаєтися як:

2,1 мкг



Кількість повітря, що видаляється з верхньої зони приміщення,

приймають мінімально можливою (див. розрахунок по боротьбі з

газовиділеннями).

Так, як ентальпія повітря

tCI



 систему балансних рівнянь

можна записати:















3B3B3P3Pдд

над

3B3Pд

tGtGtGtG

GGGG





, (34)

де

 питома масова теплоємність сухої частини повітря при

постійному тиску,

 

CкгкДж005.1C



;



 температура

загальнообмінного припливного повітря,

;

 температура повітря,

що подається душуючими пристроями,

;

 температура повітря

робочої зони приміщення,

;

 температура повітря верхньої зони

приміщення,

Для теплого періоду року температура припливного повітря (



)

визначається так: при застосуванні аерації

tt 



; при механічній подачі

повітря

 

5,11tt





; при адіабатному охолодженні зовнішнього

повітря і механічній його подачі

 

5,11tt





, (35)

де

 температура зовнішнього повітря по параметрам “А”,

;



температура повітря на виході із зрошувальної камери,

, що може бути

отримана проектантом в разі побудови процесу адіабатного зволоження

повітря за допомогою I-d діаграми вологого повітря (див. Додаток А

посібника).

Для “гарячих” цехів температура повітря верхньої зони приміщення







. (36)

Значення коефіцієнта розподілу температур (m) залежить від ряду

факторів: виду цеха, величини повітрообміну і теплонадходжень, схеми

повітрообміну в цеху та інше. Для приміщень, де циркуляція повітря

обумовлена переважно висхідними конвективними потоками від

обладнання дані по коефіцієнту m приведено в табл. 8.

Таблиця 8 – Коефіцієнт розподілу температур

Приміщення m

Ковальсько-пресові цехи, пічні частини сталеплавильних, та

рельсопрокатних цехів

0,5

Термічні цехи 0,53

Сушильні цехи 0,56

Ливарні цехи 0,59

Доменні і ковальські цехи 0,63

Прокатні цехи 0,67

Електролізерні цехи, машинні зали і компресорні 0,71

Цехи вулканізації та виробництва делалей з пластмас 0,77

В приміщеннях висотою 7÷15 м з незначними надлишками явного

тепла (

23q 



Вт/м

), де спостерігається спільний вплив припливних

повітряних струменів та конвективних потоків від обладнання значення

коефіцієнтів m та n можна визначити за таблицею 9.

Таблиця 9 – значення коефіцієнтів m та n

Спосіб роздачі

припливного

повітря

Значення коефіцієнтів m (чисельник) та n

(знаменник) при кратнисті повітрообміну, год

-1

3 5 10 15 20 25

Безпосередньо в

робочу зону

0,77

0,54

0,83

0,57

0,87

0,61

0,91

0,63

0,95

0,65

0,95

0,67

З висоти 4 м

похилими

віялоподібними

струменями в

напрямку

робочої зони

0,87

0,71

0,95

0,74

1,00

0,80

1,00

0,83

1,00

0,87

1,00

0,87

Горизонтальним

и компактними

струменями з

висоти більше 6

1,00

0,91

1,05

1,00

1,18

1,11

1,25

1,18

1,25

1,33

1,25

Зверху-вниз

вертикальними

закрученими

струменями з

висоти більше

6м

1,00

0,91

1,05

0,95

1,11

1,00

1,18

1,05

1,18

1,05

1,25

1,11

Для “холодних” цехів

3tt

3P3B



. (37)

Розв’язок системи рівнянь (34), з урахуванням (36 та 37), дозволяє

знайти кількість припливного повітря та уточнити витрати повітря з

верхньої зони.

Холодний період року (розрахункові параметри “Б”)

Необхідно визначити вид системи опалення, режим її роботи

(постійний чи тільки в неробочий час) та теплову потужність припливних

вениляційних систем.

В робочий час, коли в цеху спостерігаються значні надходження

тепла від технологічного обладнання, найбільш економічним є опалення,

об’єднане з припливною вентиляцією. При від’ємному зимовому

тепловому балансі іноді доцільно застосовувати водотрубні системи

опалення. Якщо постійні робочі місця знаходяться неподалік від вікон в

зовнішніх стінах (до 2

), необхідно також передбачати опалення з

металевими гріючими приладами, які влаштовують під вікнами.

Теплонадходження від такого опалення повинне покривати втрати тепла

через огороджуючі конструкції. В холодний період доцільно обмежитися

мінімальним повітрообміном.

При відомих повітрообмінах (див. розрахунок по боротьбі з

газовими шкідливостями) з рівняння теплового балансу

3B3B3P3Pдд

над

GtGtGtGt





, (38)

з урахуванням зв’язку













визначаємо температуру припливного повітря



Де

над

 надлишки тепла (недостача тепла зі знаком “-“) в

приміщенні в холодний період,

годкДж

;

 теплова потужність

системи опалення,

годкДж

(якщо опалення об’єднане з вентиляцією



);





 середня температура припливного повітря

дд

tGtG















. (39)

При знаходженні температури припливного повітря можливі такі

варіанти:

1.Температура припливного повітря дуже низька: (

рз

пр

) > 910

2.Температура припливного повітря несуттєво відрізняється від

температури повітря у приміщенні: (

рз

пр

) < 910

3.Температура припливного повітря вище +45

У першому випадку можливе наступне рішення. Задаємося

мінімально допустимою температурою припливного повітря. При

випусканні його безпосередньо в робочу зону можна прийняти

 

108tt





. Потім, визначивши температуру повітря верхньої зони

приміщення за формулою (36), з системи балансних рівнянь за повітрям

та теплотою (за аналогією з рішенням задачі в теплий період року)

знаходимо нові повітрообміни – загальнообмінний притік та витяжку з

верхньої зони. Збільшений загальнообмінний притік можемо отримати за

рахунок часткової рециркуляції повітря. Кількість рециркуляційного

повітря

MINP

GGG 



, де

MIN

 мінімальні витрати зовнішнього повітря,

годкг

, які приймають рівними витратам повітря розрахованим по

боротьбі з газовиділеннями. У разі надходження в робочу зону шкідливих

газів рециркуляція повітря не допускається.

Перший випадок також можливо вирішити за допомогою

комбінованої подачі припливного повітря в робочу зону



–(8



10)

і аераційного потоку через отвори розташовані на висоті не менше 4

від

рівня підлоги [1]. Рішення задачі з комбінованою подачею припливного

повітря може розлядатися лише в дипломному проектуванні – при умові

постановки такої задачі керівником дипломного проекту.

В другому випадку температура припливного повітря, що подається

в цех, знаходиться в допустимих межах. Отже, повітрообміни розраховані

по боротьбі з газовими шкідливими виділеннями, достатні для

забезпечення в приміщенні умов теплового комфорту.

Якщо температура припливного повітря вища

рз

( варіант 3),

зв’язок (36) порушується. У цьому випадку необхідно застосувати

формулу (37) та повторити рішення задачі по методиці, яку застосовано

для холодного періоду року.

Якщо температура припливного повітря, що подається в робочу

зону, вища +45

, необхідно прийняти

45t 



та повторити

розрахунки аналогічно варіанту 3. Як варіант, можна також залишати

ввімкненою систему водотрубного опалення.

Перехідний період (

8

5,22

кгкДж

)

В перехідний період повітрообмін визначають, як правило, по

надлишкам тепла (див. теплий період року). При незначних надлишках

тепла повітрообмін може бути меншим за мінімально необхідний. В

останньому випадку задача вирішується за методикою холодного періоду

року.

При значних надлишках теплоти проектувальнику слід застосовати

аерацію.

8.3 Складання зведених теплоповітряних балансів

В термічних цехах повітрообмін розраховують виходячи з умов

асиміляції надлишків тепла з наступною перевіркою його на розчинення

окису вуглецю, сірчаного газу і цианістого водню по МДК. Як правило,

повітрообмін отриманий для літнього періоду є достатнім для розчинення

шкідливих газових виділень. В зимовий час, в зв’язку зі значним

скороченням надлишків тепла, загалом переважає повітрообмін по

боротьбі з шкідливими газовими виділеннями (з окисом вуглецю або з

сірчаним газом).

Зведені повітряні і теплові баланси

Назва приміщення…………………………………

№

з/п Величини

Умовні

позна-

чення

Одиниці

виміру

Періоди року

Холод-

ний

РЗ

Перехід-

ний

=+8

РЗ

Теплий

РЗ

1 2 3 4 5 6 7

1 Надлишок явного

тепла

надл

Вт

2 Опалення Q

СО

Вт

3 Витяжка з робочої

зони (місцева):

витрати повітря

температура

кількість тепла

РЗ

кг/год

Вт

4 Витяжка з верхньої

зони гравітаційна:

витрати повітря

температура

кількість тепла

ВЗ

кг/год

Вт

6 Витяжка з верхньої

зони механічна:

витрати повітря

температура

кількість тепла

ВЗ

кг/год

Вт

7 Місцева припливна

(повітряні душі):

витрати повітря

температура

кількість тепла

кг\год

Вт

8 Загальнообмінна

припливна

гравітаційна:

витрати повітря

температура

кількість тепла

ПР

кг/год

Вт

9 Загальнообмінна

припливна

механічна:

витрати повітря

ПР

кг/год