Штокман Е.А. Вентиляция, кондиционирование и очистка воздуха на предприятиях пищевой промышленности

Подождите немного. Документ загружается.

Нужно принять во внимание особенности распространения вредных веществ в воздухе, которые зависят от их свойств (плотности, а для пыли также

дисперсности). Эти вопросы рассматривают с учетом такого фактора, как интенсивность тепловых потоков в помещении. Известно, что тепловые потоки

способны перемещать пары и газы, имеющие плотность значительно выше плотности воздуха, а также

пыль в верхнюю зону помещения. При

отсутствии существенных теп-лоизбытков более легкие, чем воздух, пары и газы поднимаются в верхнюю зону помещения. К ним относятся, например,

водяные пары и оксид углерода (относительная плотность по воздуху соответственно 0,623 и 0,967). Газы, более тяжелые, чем воздух, например

диоксид углерода (относительная плотность по воздуху 1,524), накапливаются

в рабочей зоне над иолом. Интенсивные тепловые потоки от

высокотемпературных источников увлекают с собой в верхнюю зону помещения тяжелые пары и газы, а также пыль.

Загрязненный воздух при общеобменной вентиляции следует удалять из мест с наибольшей концентрацией вредных веществ. Подачу воздуха

производят в относительно чистую зону помещения, как правило, вблизи рабочих

мест. Обычно находят применение следующие схемы организации

воздухообмена (рис. 2.10):

а) «снизу вверх». При совместном выделении теплоты и газов или теплоты и пыли;

б) «сверху вниз». При выделении в помещении паров летучих жидкостей (бензола, толуола, ацетона, спиртов и т. п.), пыли, а также пыли и газов при

общем притоке и местной

вытяжке;

в) «сверху вверх». В производственных цехах схему иногда применяют, например, при совместном выделении теплоты и влаги или лишь влаги; схему

используют во вспомогательных производственных зданиях;

г) схема — однозональ-ный приток в верхнюю зону и двухзональная вытяжка.

Целесообразна при поступлении в воздух помещения взрывоопасных веществ с различной плотностью. Предотвращается их скопление

в верхней зоне.

Применима также при выделении газов тяжелее воздуха при отсутствии теплоизбытков;

д) схема — двухзональный приток и однозональная вытяжка из верхней зоны. Применима в помещениях с тепло- и влаговыделениями или только

влаговыделениями при сосредоточенном выпуске пара от технологических установок с температурой жидкости более 40 °С. Воздух подают в верхнюю

зону перегретым;

е) «снизу вниз». Может применяться при устройстве местной вентиляции.

Рис. 2.10. Схемы воздухообмена: а — «снизу вверх»; б — «сверху вниз»; в — «сверху вверх»; г— однозональный приток, двухзональная вытяжка; д

— двухзональный приток, однозональная вытяжка; е — «снизу вниз».

2.3. Определение количества вредных выделений

Для определения воздухообменов в вентилируемых помещениях, осуществляемых общеобменной вентиляцией, необходимо знать виды и количество

вредных выделений в помещениях. Желательно эти данные заимствовать из технологической части проекта, справочников, например [7, 8],

ведомственных характеристик технологического оборудования и т. п. В ряде случаев их приходится определять расчетным путем, основываясь на

зависимостях

теплотехники, гидравлики, химии и др.

Ниже рассматриваются методы определения выделений теплоты, влаги, паров и газов от наиболее распространенных источников, характерных для

многих видов пищевых производств. В соответствующих разделах рассматриваются вредные выделения, присущие опредетенному производству.

Определение тепловыделений. К основным видам тепловыделений относятся теплопоступления от людей, в результате перехода механической

энергии в тепловую

, от нагретого оборудования, от остывающих материалов и других предметов, ввозимых в производственное помещение, от

источников освещения, от продуктов сгорания, от солнечной радиации и т. д.

Выделение теплоты людьми зависит от затрачиваемой ими энергии и температуры воздуха в помещении. Данные для мужчин приведены в табл. 2.3.

Тепловыделения женщин составляют 85%, а детей — в

среднем 75% от тепловыделений мужчин.

Тепловыделения от электродвигателей и при переходе механической энергии в тепловую. Поступление тепла от электродвигателей

механического оборудования и приводимых ими в действие машин, установленных в общем помещении, Q

общ

, Вт, определяют по формуле:

(2.6)

Если электродвигатели и механическое оборудование находятся в разных помещениях, то тепловыделения определяют отдельно: от электродвигателей

(2.7)

от оборудования

(2.8)

Табл. 2.3 Количество теплоты, выделяемой людьми

Количество теплоты, Вт, выделяемой людьми при температуре воздуха в помещении, "С

Теплота

10 15 20 25 30 35

В состоянии покоя

Явная 140 120 90 60 40 10

Полная 165 145 120 95 95 95

При легкой работе

Явная 150 120 100 65 40 5

Полная 180 160 150 145 145 145

При работе средней тяжести

Явная 200 165 130 95 50 10

Полная 215 210 205 200 200 200

При тяжелой работе

Явная 200 165 130 95 50 10

Полная 290 290 290 290 290 290

В формулах приняты обозначения:

— установочная мощность электродвигателей, кВт;

сп

— коэффициент спроса на электроэнергию, который может быть принят по табл. 2.4;

— коэффициент, учитывающий полноту загрузки электродвигателя; может быть принят: при загрузке от 1 до 0,5 k

=1, при загрузке менее 0,5

=0,9;

η - КПД электродвигателя при полной его загрузке, принимаемый по каталожным данным или следующей зависимости: N

0,50 0,5-5 5-10 10-28

25-50 50

η 0,75 0,84 0,85 0,88 0,90 0,92;

- коэффициент перехода тепла в помещении: для вентиляторов — 0,1, для насосов — 6.

Теплопоступления от нагретых поверхностей.

Теплопоступления от нагретых поверхностей емкостей с нагретыми жидкостями и т. п., Вт, можно определить по формуле:

(2.9)

Табл. 2.4

Коэффициент спроса на электроэнергию k

сп

на предприятиях пищевой промышленности

Сахарные заводы 0,55 Маслозаводы 0,55-0,58

Мясокомбинаты 0,5-0,55 Мельницы 0,7-0,8

Птицекомбинаты 0,4-0,45 Крупозаводы 0,65-0,7

Молочные заводы 0,44-0,48 Комбикормовые заводы 0,45-0,55

Передача тепла через стенки печи, аппарата и пр. от находящейся там среды к воздуху помещения определяется по формуле:

(2.10)

где α

— коэффициент лучистого теплообмена, Вт/(м

К);

— коэффициент конвективного теплообмена, Вт/(м

К); α

пов

— коэффициент полного теплообмена, Вт/(м

К); α

, α

пов

могут быть определены по

графику, рис. 2.11; F — площадь нагретой поверхности, м

;

noв

, t

— температура соответственно нагретой поверхности, воздуха в помещении и среды, °С; К

ст

— коэффициент теплопередачи через стенку,

Вт/(м

2.0

С).

Рис. 2.11. Зависимость коэффициентов полного α

пов

, лучистого α

и конвективного теплообмена α

от температуры поверхности t

noв

— вертикальной (1)

и горизонтальной, обращенной вверх (2).

Теплопоступления от остывающего материала, кДж, поступающего в помещение, можно определить по формуле:

ост

= с (t

нач

- t

кон

) * G (2.11) где с — удельная теплоемкость материала, кДж/(кг*К); tнач, t

кон

- температура соответственно начальная и конечная, °С;

G — масса материала, кг. По данной формуле определяют общее количество теплоты, отдаваемой материалом. Оно неравномерно по времени. Для

определения количества теплоты, отдаваемой в первый, второй и последующие часы, нужно знать график динамики остывания материала [9].

Теплопоступления от искусственного освещения. Исходят из того, что вся электрическая энергия, затраченная на освещение, переходит в теплоту

осв

, кВт, и нагревает воздух помещения:

(2.12)

где n

осв

— суммарная мощность источников освещения, кВт.

Если источник света находится вне пределов помещения (на техническом чердаке, за остекленной стеной и т. д.), то долю тепла, поступающего в

помещение, принимают с коэффициентом 0,45 при люминесцентных лампах и 0,15 при лампах накаливания от расходуемой на освещение

электроэнергии. Если мощность светильников неизвестна, то ее принимают по нормам освещенности для данного помещения с

учетом вида

светильников и их расположения.

При составлении теплового баланса тепловыделения от освещения рабочих мест учитывают для всех периодов года и времени суток, а от светильников

общего назначения — с учетом времени суток и архитектурно-планировочных решений помещения.

Определение выделений влаги, паров и газов. Влага поступает в помещения в результате выделения

ее людьми в процессе жизнедеятельности,

испарения со свободной поверхности, испарения с влажной поверхности строительных конструкций (полов и др.), испарения с влажных поверхностей

материалов и изделий и т. д. Диоксид углерода выделяется организмом человека. Технологические процессы сопровождаются выделением в воздух

помещения многих видов паров и газов.

Количество влаги, г/ч, диоксида углерода

, г/ч, выделяемых человеком, зависит от интенсивности выполняемой им работы, а для влаги также

от температурных условий в помещении. Эти данные могут быть приняты по табл. 2.5.

Количество влаги, испаряющейся с открытой водной поверхности, кг/ч, определяют по формуле:

(2.13)

где α - коэффициент, принимаемый в зависимости от температуры поверхности испарения:

t п.и

до 30 40 50 60 70 80 90 100

а 0,02 0,028 0,033 0,037 0,041 0,045 0,051 0,06;

Табл. 2.5

Количество влаги, г/ч, и диоксида углерода, г/ч, выделяемых человеком

Количество выделяющихся веществ при температуре в помещении, "С

Выделяющиеся вещества

15 20 25 30 35

Состояние покоя

Влага 40 40 50 75 115

Диоксид углерода 45 45 45 45 45

Легкая работа

Влага 55 75 115 150 200

Ди< ксид углерода 60 60 60 60 60

Работа средней тяжести

Влага 110 140 185 230 280

Диоксид углерода 70 70 70 70 70

Тяжелая работа

Влага 185 240 295 355 415

Диоксид углерода 90 90 90 90 90

пов

, Р

окр

— парциальное давление водяного пара соответственно при температуре поверхности испарения жидкости и полном насыщении и в

окружающем воздухе, кПа; В — барометрическое давление, кПа; v

— скорость воздуха над поверхностью испарения, м/с; F — площадь поверхности

испарения, м

. Для некипящей жидкости без ее механического перемешивания температура поверхности испарения t

п.и

зависит от средней температуры

воды t

ср

cр

20 30 40 50 60 70 80 90 100

п.и.

18 28 37 45 51 58 69 82 97

Количество воды, испаряющейся при кипении, W

кип

, кг/ч, зависит от количества подводимого к воде тепла и характера укрытия кипящей воды и может

быть определено по формуле:

(2.14)

где К

ук

— опытный коэффициент, который принимают:

при устройстве плотных укрытий без отсоса воздуха — 0,1, при отсосе воздуха — 0,20-0,25; Q — мощность теплового источника, Вт; r — скрытая

теплота испарения, кДж/кг. Ориентировочно количество испаряющейся воды можно принять 40-50 кг/ч с 1 м

поверхности испарения.

Количество пара, прорывающегося в помещения через неплотности соединений трубопроводов и запорно-регулировочной арматуры, можно принимать

в процентах от его расхода: на сахарных заводах — 5%, на консервных — 3%, на кондитерских фабриках — 2%.

Влаговыделения с поверхности смоченных материалов и изделий принимают на основе опытных или технологических данных. Если поверхность

изделий, подвергающихся обработке в

ваннах, невелика, количество испаряющейся влаги можно ориентировочно принимать в пределах 20% от

влаговыделений с поверхности ванн.'

Количество влаги, испаряющейся с мокрой поверхности, например с пола, в условиях адиабатического процесса, кг/ч, можно определить по

формуле:

(2.15)

где F — поверхность испарения, м

;

, t

— температура воздуха соответственно по сухому и мокрому термометрам, °С. Количество паров и газов, кг/ч, проникающих через неплотности

технологических аппаратов и трубопроводов, работающих под давлением, можно определить по формуле Н. Н. Репина (для адиабатического процесса):

(2.16)

где k — коэффициент запаса, учитывающий степень износа оборудования, принимается в пределах 1... 2;

с — коэффициент, зависящий от давления газов или паров в аппарате, Р:

Р, 1 10

Па до 2 2 7 17 41 161 401 1000

с 0,121 0,166 0,182 0,189 0,25 0,298 0,31 0,37;

V — внутренний объем аппарата или трубопровода; М — молекулярная масса газов или паров в аппарате или трубопроводе (табл. 2.6); Т —

абсолютная температура паров или газов.

Табл. 2.6

Молекулярная масса некоторых газов и паров

Вещество М, кг/кмоль Вещество М, кг/кмоль

Аммиак 17 Ртуть 207

Акролеин 42 Серная кислота 98

Ацетон 58 Спирты:

Бензин 86 бутиловый 74

Бензол 78 метиловый 32

Водород 2 этиловый 46

Кислород 32 Толуол 92

Оксид углерода 28 Диоксид углерода 44

Сероводород 34 Хлор 71

Диоксид серы 64

2.4. Общеобменная вентиляция. Определение воздухообменов

Системы общеобменной вентиляции осуществляют воздухообмен во всем помещении или в значительной его части. Общеобменная вентиляция

ассимилирует и удаляет вредности, которые по условиям их выделения или улавливания не могут быть полностью или частично локализованы местной

вентиляцией (теплота, пары, газы при рассредоточенном выделении, в некоторых случаях пыль), а также при использовании недостаточно

эффективных

местных отсосов, например открытых.

Дополняя друг друга, системы общеобменной и местной вентиляции обеспечивают поддержание в помещениях допустимых условий воздушной среды.

В общем случае количество воздуха, удаляемого из помещения, равно количеству воздуха, поступающему в данное помещение. Однако в ряде случаев

специально создается дисбаланс между притоком и вытяжкой. Согласно нормам, для помещений

категорий А и Б, а также для производственных

помещений, в которых выделяются вредные вещества или резко выраженные неприятные запахи, предусматривают отрицательный дисбаланс. Это

необходимо для того, чтобы загрязненный воздух из указанных помещений не перетекал в соседние. Для «чистых» помещений предусматривается

положительный дисбаланс, так как в них нужно поддерживать избыточное давление во

избежание проникновения в них загрязненного воздуха из

соседних загрязненных помещений.

Для помещений с кондиционированием следует предусматривать положительный дисбаланс, если в них отсутствуют выделения вредных или

взрывоопасных газов, паров и аэрозолей или резко выраженных неприятных запахов.

СНиП 2.04.05-91* устанавливает условия применения рециркуляции воздуха. Под рециркуляцией понимают забор воздуха из помещений, его

необходимую

обработку (очистку, нагрев) и подачу в помещения. Благодаря применению рециркуляции воздуха достигается значительная экономия

тепловой энергии.

Согласно нормам, рециркуляцию воздуха следует предусматривать, как правило, с переменным расходом в зависимости от изменения параметров

наружного воздуха.

Рециркуляция воздуха не допускается: а) из помещений, в которых максимальный расход наружного воздуха определяется массой выделяемых

вредных

веществ 1-го и 2-го классов опасности; б) из помещений, в воздухе которых имеются болезнетворные бактерии и грибки с концентрациями,

превышающими нормы, и резко выраженные неприятные запахи; в) из помещений, в которых имеются вредные вещества, возгоняемые при

соприкосновении с нагретыми поверхностями воздухонагревателей, если перед воздухонагревателями не предусмотрена очистка воздуха; г) из

помещений категорий А и Б (кроме воздушных завес у ворот и дверей); д) из 5-метровых зон вокруг оборудования, расположенного в помещениях

категорий В, Г и Д, если в этих зонах могут образовываться взрывоопасные смеси из горючих газов, паров, аэровзвесей с воздухом; е) из систем

местных отсосов вредных веществ и взрывоопасных смесей

с воздухом; ж) из тамбур-шлюзов.

Рециркуляция воздуха допускается из систем местных отсосов пылевоздушных смесей (кроме взрывоопасных пылевоздушных смесей) после их очистки

от пыли. Рециркуляция воздуха ограничивается пределами одного или нескольких помещений, в которых выделяются одинаковые вредные вещества 1-

го и 2-го классов опасности.

Расчет расхода приточного воздуха по СНиП 2.04.05-91*. Обычно

в производственных помещениях одновременно происходит несколько видов вредных

выделений (теплоты, газов, паров). Расход приточного воздуха L, м

/ч (наружного или смеси наружного и рециркуляционного), следует определять

расчетом в соответствии с требованиями СНиП 2.04.05-91* по формулам (2.17)-(2.23) и принимать большую из величин, необходимую для обеспечения

санитарных норм или норм взрывопожаробезопасности.

Расход наружного воздуха в помещении следует определять по расходу воздуха, удаляемого наружу системами вытяжной вентиляции и

технологическим оборудованием, с учетом нормируемого дисбаланса, но не менее расхода, принимаемого по табл. 2.7.

Ниже приведены указанные формулы СНиП. Обозначения и индексы сохранены.

Плотность приточного и удаляемого воздуха принята 1,2 кг/м

а) По избыткам явной теплоты:

(2.17)

Тепловой поток, поступающий в помещение от прямой и рассеянной солнечной радиации, учитывают при проектировании вентиляции, в том числе с

испарительным охлаждением воздуха для теплого периода года и с кондиционированием — для теплого и холодного периодов года и для переходных

условий.

б) по массе выделяющихся вредных или взрывоопасных веществ:

(2.18)

При одновременном выделении в помещение нескольких вредных веществ, обладающих эффектом суммирования действия, воздухообмен определяют,

суммируя расходы воздуха, рассчитанные по каждому из этих веществ.

в) по избыткам влаги (водяного пара):

(2.19)