ВЕНТИЛЯЦИИ
Основное назначение вентиляции производственных помещений – поддерживать постоянным состав воздуха, соответствующий по чистоте и содержанию кислорода обычной объем атмосфере, не допускать загрязнения воздуха рабочей зоны вредными веществами, поддерживать его температуру, относительную влажность и скорость в пределах метеорологического комфорта, определяемого ГОСТ 12.1.005-86.
При объеме помещения на одного рабочего 20 м3 и отсутствии в нем вредных примесей количество подаваемого чистого воздуха должно быть не менее 30 м3/ч, при объеме 20 – 40 м3 соответственно 20 м3/ч. Потребное количество воздуха при механической вентиляции определяют по количеству выделяющихся вредных веществ, по числу одновременно занятых в цехе людей, по количеству избыточного тепла и влаги, по кратности воздухообмена и оптимальным нормам этих параметров, регламентированных ГОСТ 12.1.005-86 (табл.7).
Таблица 7
Оптимальные нормы температуры, относительной влажности и
Скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных
Помещений
| Период года | Категория Работ | Темпера- тура, ºС | Относитель- ная влажность, % | Скорость движения воздуха, м/с не более |
| Холодный и переходный | Легкая I Средней тяжести II a Средней тяжести II б Тяжелая III | 20-23 18-20 17-19 16-18 | 60-40 60-40 60-40 60-40 | 0,2 0,2 0,3 0,3 |
| Теплый | Легкая I Средней тяжести II a Средней тяжести II б Тяжелая III | 22-25 21-23 20-23 18-21 | 60-40 60-40 60-40 60-40 | 0,2 0,3 0,4 0,5 |
Количество воздуха L1 (м3/ч), которое необходимо подать или вывести для обеспечения в помещении или в обслуживаемой зоне, требуемых параметров воздушной среды в зависимости от количества вредных веществ, поступающих в помещение, определяется по формуле
L 1 =  
| (5) |
где G – количество вредных веществ, поступающих в помещение;
ПДК- предельно допустимая концентрация вредных веществ в воздухе рабочей зоны (см. табл.8);
С 0 – концентрация вредных примесей в поступающем воздухе, С 0 не должна превышать 30 % предельно допустимой концентрации этого вещества в воздухе рабочей зоны.
Величину утечек газа из герметичного технологического оборудования (кг/ч) можно рассчитать по преобразованной формуле адиабатического истечения
| (6) |
где Va – внутренний суммарный объем аппарата и коммуникаций, м3;
М – молекулярная масса вредного вещества, попадающего в воздух рабочей зоны из аппарата через уплотнения, кг/кмоль;
Т – абсолютная температура газа в аппарате, К;
η – коэффициент запаса, принимаемый в зависимости от состояния оборудования, равным 1 – 2;
К – коэффициент, зависящий от давления внутри аппарата (принимается по табл.9)
Таблица 8
Предельно допустимые концентрации веществ
в воздухе рабочей зоны по ГОСТ 12.1.005-88 (2001)
| Наименование вещества | ПДКр.з. мг/м3 | Класс опасности |
| Акролеин | 0,2 | |
| Амилацетат | ||
| Аммиак | ||
| Анилин | 0,1 | |
| Ацетальдегид | ||
| Ацетон | ||
| Бензол | ||
| Бромбензол | ||
| Бутен | ||
| Винилацетат | ||
| Гептан | ||
| Дихлорэтан | ||
| Ксилол | ||
| Метанол | ||
| Оксид азота IV | ||
| Оксид серы IV | ||
| Оксид серы VI | ||
| Оксид углерода II | ||
| Пиридин | ||
| Пропен | ||
| Сероводород | ||
| Хлор |
Таблица 9
Значение коэффициента К при разных рабочих давлениях внутри аппарата
| Рабочее давление, МПа, | 0,2 | 0,5 | 0,7 | 1,7 | 4,0 | 16,1 | 40,1 | 100,1 |
| Коэф- фициент К | 0,121 | 0,152 | 0,166 | 0,189 | 0,252 | 0,298 | 0,297 | 0,370 |
Количество воздуха (м3/ч), которое необходимо для обеспечения в помещении или обслуживаемой зоне требуемых параметров воздушной среды в зависимости от тепловыделения определяется по формуле
 ,
| (7) |
где Q изб – количество избыточного тепла, подлежащего удалению из помещения, Дж /ч;
С – теплоемкость воздуха, Дж/(кг ·К);
– плотность воздуха, кг/ м3;
Т у – температура воздуха, удаляемая из помещения, К;
Т п – температура воздуха, поступающего в помещение, К.
Значение Q изб вычисляется по формуле
| Q изб = Σ Q пр– Σ Q огр, | (8) |
где Q пр – тепло, поступающее в помещение от различных источников, равное
| Q пр = Q 1 + Q 2 + Q 3 + Q 4, | (9) |
где Q 1 – тепловыделение от людей, обусловлено тяжестью выполняемой работы и метеорологическими условиями;
Q 2 – тепловыделения от механической работы (при переходе ее в тепловую);
Q3 – тепловыделения от печей, котлоагрегатов (определяется по тепловому балансу печи);
Q 4 – тепловыделения от солнечной радиации (в разных районах страны неодинаково: для Москвы через окна с Ю, Ю-В, В-З (деревянные проемы) – 0,879 МДж/ч, с В, З,С-В,С-З – 0,460 МДж/ч.
Для окон с двумя пролетами вводится коэффициент 0,6; для металлических оконных переплетов соответственно 1,25; Q огр – теплоотдача в окружающую среду через наружные ограждения.
Количество воздуха L 3(м3/ч), необходимое для удаления избыточной влаги, определяется по выражению
L 3 =  ,
| (10) |
где W – количество выделяющейся влаги, кг/ч;
dу – влагосодержание удаляемого воздуха, г/м3;
d п – влагосодержание поступающего воздуха, г/м3.
Значение W определяется по формуле
W = F (a+ 0,017  )(Р2 – Р1),
| (11) |
где F – поверхность испаряющейся жидкости (зеркало ванн, мокрого пола и т.п.) м2;
a – фактор гравитационной подвижности окружающей среды, который зависит от температуры (табл.10);
Р1 – давление водяных паров в окружающем воздухе, Па;
Р2 – давление водяных паров в воздухе производственного помещения при температуре поверхности испаряющейся жидкости, Па (табл.11);
– скорость движения воздуха над источником испарения, м/с; при соответствии направленного воздуха скорость конвекционных потоков равна 0,1 – 0,3 м/с.
Таблица 10
Зависимость фактора гравитационной подвижности от
температуры
| Темпе- ратура, ºС | До 30 | |||||||
| а | 0,022 | 0,028 | 0,033 | 0,037 | 0,041 | 0,046 | 0,051 | 0,06 |
Таблица 11
Зависимость давления водяного пара от температуры
| Темпе- ратура, ºС | ||||||||
| Давление пара,мм рт.ст. | 12,79 | 15,48 | 18,65 | 19,83 | 21,07 | 22,38 | 23,76 | 25,21 |
Производительность вентилятора Q В (м3/ч) определяется по наибольшему расчетному количеству потребного воздуха (L 1, L 2, L 3):
| Q В = K Lmax, | (12) |
где К – коэффициент, учитывающий потери или подсос воздуха (для стальных, асбестоцементных и пластмассовых воздуховодов длиной 50 м К = 1,1).
Многовариантное задание № 2
Рассчитать количество воздуха, которое необходимо удалить из помещения для создания нормальных условий труда, и определить производительность вентилятора. В помещении выделяются пары токсичного вещества, токсичный газ, избыточное тепло и избыточная влага. Исходные данные для расчета приведены в табл.12. Концентрацию токсичных веществ в поступающем воздухе принять равной 15% ПДКр.з. Температура наружного воздуха равна 288 К. Плотность воздуха равна 1,2 кг/м3. Теплоемкость воздуха равна 1 кДж/(кг∙К).
Таблица 12
Исходные данные для расчета производительности вентилятора
| № варианта | Вещество | Формула | Объем аппарата и коммуникаций Va, м3 | Давление в аппарате P, МПа | Температура в аппарате и в помещении Т, К | Избыточное тепло, Q изб, МДж/ч | Поверхность испарения влаги F,м2 | Влагосодержание воздуха | |
| удаляемого d у, г/м3 | поступающего d п, г/м3 | ||||||||
| Акролеин Сероводород | C3H4O H2S | 0,2 1,6 | 0,1013 1,7 | 8,4 | |||||
| Амилацетат Оксид серы (IV) | C7H14O SO2 | 1,2 0,8 | 0,1013 3,2 | 7,8 | |||||
| Анилин Аммиак | C6H7N NH3 | 1,1 2,0 | 0,1013 0,74 | 7,8 | |||||
| Ацетальдегид Хлор | C2H4O Cl2 | 0,8 1,2 | 0,1013 0,95 | 2,2 | |||||
| Ацетон Оксид углерода (II) | C3H6O CO | 1,1 0,9 | 0,1013 1,2 | 5,4 | |||||
| Бензол Оксид серы (IV) | C6H6 SO4 | 1,0 1,2 | 0,1013 2,1 | 4,8 | |||||
| Дихлорэтан Аммиак | C2H4Cl2 NH3 | 1,4 1,0 | 0,1013 1,5 | 7,2 |
| Продолжение табл. 12 | ||||||||||
| № варианта | Вещество | Формула | Объем аппарата и коммуникаций Va, м3 | Давление в аппарате P, МПа | Температура в аппарате и в помещении Т, К | Избыточное тепло, Q изб, МДж/ч | Поверхность испарения влаги F,м2 | Влагосодержание воздуха | ||
| удаляемого d у, г/м3 | поступающего d п, г/м3 | |||||||||
| Ксилол Хлор | C8H10 Cl2 | 1,4 0,7 | 0,1013 1,2 | 3,8 | ||||||
| Пиридин Аммиак | C5H5N NH3 | 0,3 1,2 | 0,1013 1,8 | 7,2 | ||||||
| Бромбензол Хлор | C6H5Br Cl2 | 0,2 1,0 | 0,1013 1,7 | 4,2 | ||||||
| Винилацетат Бутилен | C4H6O2 C4H8 | 1,4 1,2 | 0,1013 1,5 | 3,7 | ||||||
| Бензол Оксид азота (IV) | C6H6 SO2 | 1,7 1,2 | 0,1013 3,5 | 3,2 | ||||||
| Ацетин Пропилен | C3H6O C3H6 | 2,1 1,2 | 0,1013 3,0 | 3,2 | ||||||
| Метанол Оксид серы (IV)` | CH4O SO2 | 0,8 1,2 | 0,1013 1,4 | 4,5 | ||||||
| Анилин Оксид углерода | C6H7N CO | 2,4 1,2 | 0,1013 2,1 | 5,4 | ||||||
| Окончание табл. 12 | ||||||||||
| Акролеин Оксид серы (IV) | C3H4O SO2 | 0,4 2,1 | 0,1013 3,0 | 6,2 | ||||||
| № варианта | Вещество | Формула | Объем аппарата и коммуникаций Va, м3 | Давление в аппарате P, МПа | Температура в аппарате и в помещении Т, К | Избыточное тепло, Q изб, МДж/ч | Поверхность испарения влаги F,м2 | Влагосодержание воздуха | ||
| удаляемого d у, г/м3 | поступающего d п, г/м3 | |||||||||
| Дихлорэтан Хлор | C2H4Cl2 Cl2 | 2,1 1,4 | 0,1013 2,2 | 3,2 | ||||||
| Бензол Сероводород | C6H6 H2S | 2,7 1,0 | 0,1013 2,7 | 4,5 | ||||||
| Акролеин Сероводород | С3H4O H2S | 0.1 1.5 | 0.1013 1.5 | 8.2 | ||||||
| Амилацетат Оксид серы (IV) | C7H14O SO2 | 1.0 0.7 | 0.1013 3.0 | 7.2 |