Основные положения при проектировании вентиляторных установок

Контрольная работа раздел №2.

РАСЧЕТ ВЕНТИЛЯТОРНОЙ УСТАНОВКИ

Основные положения при проектировании вентиляторных установок

При проектировании вентиляторной установки исходными задан­ными величинами являются: требуемые производительность Q, минимальное Ну.ст.min и максимальное Ну.ст.max давления, категория шахты по газу, продолжительность эксплуатации уста­новки Т.

При проектировании необходимо:

1) выбрать вентиляторную установку по области промышленного использования вентиляторов;

2) установить способ регулирования и выполнить расчеты, связанные с регулированием рабочих режимов вентилятора;

3) определить мощность двигателя и выбрать его;

4) выбрать пускорегулирующую аппаратуру, аппаратуру управления, средства контроля, кабели;

5) рассчитать калориферную установку и выбрать длянее оборудование; при необходимости произвести расчет ивыбор оборудования установки для кондиционирования воздуха.

Выбор вентиляторов при заданных Q, Ну.ст.min и Ну.ст.max осуществляют по сводным графикам областей их промышленного использования.

При выборе вентиляторов учитывают их стоимость и эксплуатационные расходы и другие факторы, например, при располо­жении вентиляторной установки в границах населенного пункта целесообразно применять практически бесшумные центробежные вентиляторы.

Способ регулирования рабочих режимов предусмотрен кон­струкцией вентилятора. Расчеты по регулированию заключаются в определении числа ступеней регулирования и рабочих режимов на этих ступенях, а также продолжительности работы на каждой ступени.

Для установления числа ступеней регулирования необходимо на аэродинамическую характеристику вентилятора наложить ха­рактеристики вентиляционной сети при Ну.ст.min и Ну.ст.max. Характеристики вентиляционной сети строят по точкам, полученным путем вычислений Н задаваясь различными значениями Q от 0 до 1,25 требуемой производитель­ности по формуле

,

где R – постоянная сети;

Q – задаваемая производительность вентилятора, м³/с.

Соединив точки заданных режимов прямой линией, находят число ступеней регулирования по точкам пересечения этой линии с характеристиками вентилятора.

Резерв производительности вентилятора устанавливают как отношение производительности вентилятора, определяемой точ­ками пересечения характеристик вентиляционной сети с правой граничной характеристикой вентилятора, к заданной производи­тельности. Вентилятор должен иметь не менее чем 20 %-ный ре­зерв производительности.

Для реверсивных вентиляторов необходимо определять производительность при реверсировании вентиляционной струи. По ПБ она должна бытьне менее 60 % от производительности при нормальной работе.

Расчетную мощность двигателя находят для каждой ступени регулирования по максимальному давлению на этой ступени по формуле

,

где Q – производительность вентилятора, м³/с;

Н – давление вентилятора, даПа;

η – к.п.д. вентилятора.

В процессе эксплуатации установки может возникнуть необ­ходимость замены двигателя при переходе с одной ступени регу­лирования на другую.

Запас мощности принятого двигателя по отношению к рас­четной мощности должен составлять 10... 15 %.

Среднегодовой расход электроэнергии определяют за период эксплуатации на каждой ступени регулирования по формуле

,

где Q_СР – среднее значениепроизводительности, м³/с;

Н_СР –среднее значение давления, даПа;

η_СР – средний к.п.д. вентиляторной установки;

η_П – к.п.д. передачи от двигателя к вентилятору 0,9…0,95;

η_Д – к.п.д. двигателя 0, 85 …0,95;

η_С – к.п.д. электрической сети 0,95;

η_Р – к.п.д. регулирования, учитывающие связанные с ним затраты энергии 0,8…0,9;

n_Ч – число рабочих часов вентилятора в сутки;

n_Д – число рабочих дней вентилятора в год.

Выбор пускорегулирующей аппаратуры, аппаратуры управ­ления и средств контроля производится на основании их техни­ческих характеристик по справочникам и каталогам.

 

Расчет калориферной установки производится по общему количеству подаваемого в шахту воздуха (кг/с) определяемого по формуле

т = Q · ρ,

где Q – объем подаваемого в шахту воздуха, м³/с;

ρ – плотность воздуха, ρ = 1,293 кг/м³.

Для получения в стволе требуемой температуры смеси холодного и подогретого воздушных потоков, количе­ство воздуха (кг/с), которое необходимо подогреть от наружной темпе­ратуры до заданной находится по формуле:

,

где т – количество подаваемого в шахту воздуха, кг/с;

tсм – требуемая температура смеси холодного и подогретого воздуха поступаемого в шахту, по ПБ tсм = +2ºС;

tн - наружная темпе­ратура воздуха в зимнее время, ºС;

t_П - темпе­ратура подогретого воздуха, 70 ºС.

Расход тепла при подогреве воздуха (кДж/ч) находится по формуле

где т – количество подаваемого в шахту воздуха, кг/с;

с_Р - массовая теплоемкость воздуха при постоянном давлении, с_Р = 1,012 кДж/(кг·К);

tсм – требуемая температура смеси холодного и подогретого воздуха поступаемого в шахту, по ПБ tсм = +2ºС;

tн - наружная темпе­ратура воздуха в зимнее время, ºС.

Объем воздуха (м³/ч), подаваемый калориферным вентилято­ром при 0°С, 101,3 кПа определяется по формуле

,

т – количество подогреваемого воздуха, кг/с;

ρ₀ – плотность поступаемого в калорифер воздуха, ρ₀ = 1,293 кг/м³.

Объем подогретого воздуха (м³/ч), подаваемого калориферным вентилято­ром определяется по формуле

,

где V₀ - объем воздуха подаваемый калориферным вентилято­ром, м³/ч;

t_П - темпе­ратура подогретого воздуха, 70 ºС.

Требуемое количество пара (кг/ч) для калориферной установки с учетом 10 % потерь в паропроводе

где Q_К.Т -расход тепла при подогреве воздуха, кДж/ч;

с_В - теплоемкость воды (конденсата), с_В = 4,19 кДж/(кг·К);

t_ПАР — температура пара;

t_СР — средняя температура воздуха в калориферах (полусумма температур наружного и по­догретого воздуха).

 

Температура пара в зависимости от его избыточного давления

Избыточное давление

пара, МПа..... 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,7

Температура пара, °С... 133,5 138,9 143,6 147,9 151,8 155,8 158,8 161,9 165,0 170,4