Последовательность расчета

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ № 1

РАСЧЕТА ВЫТЯЖНОГО ЗОНТА

Домашнее задание оформляется на листах формата А4 и должно содержать: титульный лист, исходные данный для расчета (свой вариант), расчет, чертеж зонта с указанием размеров (можно не в масштабе, а схематично – см. рис 1 + при необходимости боковые стенки), вывод. Срок исполнения 4 недели.

Вытяжные зонты используются при механической, реже – естественной, вытяжке. Часто зонты устанавливаются на довольно большом расстоянии от источника тепло- и газовыделений (h >1,5 м).

Для этих зонтов (рис. 1) характерно, что между источником вредных выделений (1), находящимся на бетонном основании (2), и приемником (3) есть незащищенное от воздействия внешней среды пространство, в которое подтекает окружающий воздух. Целью расчета является определение расхода воздуха L, скорости движения подтекаемого окружающего воздуха w, необходимых для удаления вредных выделений с помощью зонта, а также определение мощности вентилятора N механической вытяжки.

Рисунок 1 Схема вентиляции источника теплогазовыделений

Исходные данные для расчета (см. табл. 1)

- размеры источника выделения вредностей в плане (длина a и ширина b, м, или диаметр d, м);

- температура поверхности источника t _п, °С;

- температура окружающего источника воздуха t _в, °С;

- выделяющееся вредное вещество;

- коэффициент полезного действия вентилятора η _в и передачи η _п.

Последовательность расчета

Вначале рассчитываем расход L и скорость воздуха w, необходимые для ассимиляции теплоты, а затем уточняем эти параметры с учетом вредных веществ.

1. Определим расстояние Z от полюса тепловой струи до устья (плоскости приемного сечения) зонта. Полюс струи находится на ее оси, ниже поверхности источника тепловыделений, на расстоянии двух диаметров источника или 2 d _э (). Расстояние Z определяется как , где – h расстояние от поверхности тепловыделений до устья зонта, выбираем из соотношения:

, (1)

2. Эквивалентный диаметр теплового факела у устья зонта

Позволяет определить площадь зонта , как квадрата, в который вписана окружность диаметром d_Z, а также эквивалентный радиус зонта .

3. Определим площадь поверхности, через которую к тепловой струе подтекает окружающий воздух – так называемого расчетного сечения зонта F _р. Площадь этой поверхности равна площади боковой поверхности усеченного конуса с радиусом основания r _з и радиусом сечения (высота конуса Z, сечение на расстоянии h от основания). Тогда

, (3)

4. Скорость по оси восходящей тепловой струи на расстоянии Z от полюса, V_Z (м/с), т.е. осевая скорость у устья зонта, определяется по формуле:

, (4)

где – конвективный тепловой поток струи, Вт, здесь – коэффициент теплопередачи конвекцией, Вт/(м²°С);

F – площадь источника в плане, м².

5. Средняя скорость в плоскости приемного сечения зонта V _c зависит от скорости V_Z и угла раскрытия зонта α:

, (5)

Зависимость коэффициента η от угла раскрытия зонта α представлена на рис. 2. При максимальном α =120°С – минимальная металлоемкость зонта, но и V _c – мала; при α =60°С коэффициент η =1.

Рисунок 2 Зависимость коэффициента η от угла раскрытия зонта α

6. Расход воздуха через плоскость приемного сечения зонта (м/с) равен расходу воздуха через расчетное сечение .

Тогда скорость движения воздуха в расчетном сечении зонта

, (6)

Сравним минимально допустимую скорость в расчетном сечении w _д для определенного в исходных данных вредного вещества (см. ПДК вредного вещества по ГОСТ 12.1.005-88 в табл. 1 и рис. 3) с рассчитанным значением w.

Рисунок 3 Зависимость w _д от ПДК вредного вещества

7. Если w<w _д, то рекомендуется реализовать одну или две из трех операций:

- уменьшить угол раскрытия зонта; для этого с меньшим значением α повторить пункты 5-6 расчета;

- сделать укрытие зонта с одной, двух или трех сторон, при этом уменьшится площадь F _р на четверть, половину, три четверти; при допущении, что средняя скорость в устье зонта останется неизменной; по формуле (6) определяется новая скорость w΄;

- уменьшить высоту подвеса зонта h; для этого необходимо повторить расчет (за исключением определения Q) с новым значением h΄, выбранным с учетом соотношения (1).

8. По уточненному (при необходимости) значению скорости V΄ _с определяем расход воздуха и по формуле находим давление H (Па), развиваемое вентилятором. Мощность N, кВт, потребляемую электродвигателем вентилятора рассчитываем по формуле:

.

9. Необходимо выполнить рисунок, поясняющий расчеты, и сделать выводы.

Таблица 1

Варианты исходных данных для расчета вытяжного зонта