II. Расчет механической вентиляции помещения

Задание

В производственном помещении работают 25 человек, работа средней тяжести. Оптимальная температура 21-23 ⁰С. Имеется 4 вида оборудования, питающегося от электродвигателей. Установочная мощность первого 0,4 кВт, второго - 0,27 кВт, третьего - 1,7 кВт, четвертого - 0,12 кВт. Есть 2 печи: газовая, работает на природном газе с Q_Р = 35600 кДж/м³, норма расхода 4 м³/ч; и электрическая печь с N_УСТ = 4 кВт. Осветительная установка с ЛН: установочная мощность N_УСТ = 12,6 кВт. Температура внутри производственного помещения Т_ВВ = 23 ⁰С, снаружи – Т_ВН = 18 ⁰С.

Рассчитать избыточное количество тепла, поступающего в помещение, и механическую вентиляцию.

 

I. Расчет избыточного количества тепла от всех источников тепловыделения

1. Количество тепла, выделяемого одним человеком, зависит от условий окружающей среды и степени тяжести выполняемой им работы. Усредненное количество тепла приведено в таблице 1.

 

Таблица 1

Выполняема работа	Тепло, Вт
	при 10 0С	при 35 0С
1. Состояние покоя
2. Физическая работа а) легкая б) средней тяжести в) тяжелая

 

Q_ИЗБ(чел) = 25*205 = 5125 Вт

 

2. Тепловыделение производственного помещения от оборудования, приводимого в действие электродвигателями:

Q_ЭД = 1000×N_УСТ×h₁×h₂×h₃×h₄, [Вт]

 

где N_УСТ – установочная мощность, [кВт]; h₁ = 0,7..0,9 – коэффициент использования установочной мощности; h₂ = 0,5..0,8 – коэффициент загрузки оборудования;

h₃ = 0,5..1,0 – коэффициент одновременности работы двигателей; h₄ = 0,2 – коэффициент, характеризующий долю механической энергии, превращаемой в тепло. Зависит от мощности электродвигателя.

Q_ИЗБ(эд) =1000*N_УСТ*ŋ₁*ŋ₂*ŋ₃*ŋ₄ Вт; где N_УСТ [кВт]; ŋ₁=0,8; ŋ₂=0,6; ŋ₃=1; ŋ₄=0,2.

Q_ИЗБ(эд) =1000*(0,4+0,27+1,7+0,12)*0,8*0,6*1*0,2= 239 Вт

 

3. Тепловыделение от печей, либо других источников, работающих на твердом, жидком или газообразном топливе, определяется по формуле:

Q_П = 0,278×Q_Р×B×a×n,

 

где Q_Р – низшая рабочая теплота сгорания топлива, [кДж/м³]; В – норма расхода топлива, [м³/ч];

a - коэффициент, учитывающий долю тепла, поступающего в помещение;

n – коэффициент одновременности работы печей.

Q_ИЗБ(п)=0,278* Q_Р*В*α*n где Q_Р [м³/кДж]; α=0,3; n=1

Q_ИЗБ(п)=0,278*35600*4*1=39587,2 Вт

4. Тепловыделение от электрических печей или ванн

 

Q_ЭП = 1000×N_УСТ×a×n, где N_УСТ [кВт]; α=0,7; n=1

Q_ИЗБ(эп)= 1000*4*0,7*1=2800 Вт

5. Тепловыделение от осветительных установок искусственного освещения: установки с ЛН рассчитывают по формуле: Q_ОУ = 1000×N_УСТ. где N_УСТ [кВт]; α=0,1

Q_ИЗБ(оу)=1000*12,6*0,1=1260 Вт

6. Общее избыточное количество тепла, поступающее в помещение:

Q_ИЗБ= ∑ Q_ИЗБ

Q_ИЗБ=5125+239+39587,2+2800+1260= 49011,2 Вт

 

II. Расчет механической вентиляции помещения

1. Вычерчивают схему системы вентиляции. Обозначают изгибы, прямолинейные участки.

 

Рис. 1. Схема системы вентиляции помещения

 

2. Длину прямолинейных участков l_Тi и диаметр труб воздуховодов d_Тj считаем заданными, [м]: l_ТI = 4, l_ТII = 2, l_ТIII = 1, l_ТIV = 5, l_ТV = 4, l_ТVI = 3, l_ТVII = l_ТXI = l_ТXII = 15, l_ТVIII = 3, l_ТIX = 5, l_ТX = 10; d_ТI = d_ТII = d_ТIII = d_ТIV = 0,5, d_ТV = d_ТVIII = d_ТIX = 0,3, d_ТVI = d_ТVII = d_ТX = d_ТXI = d_ТXII = 0,15.

3. Определим необходимый воздухообмен, который должен быть в помещении. Для удаления из помещения избыточного количества тепла, необходимый воздухообмен рассчитывают по формуле:

 

, [м³/ч]

 

где Q_ИЗБ – избыточное количество тепла, которое выделяется в помещении всеми источниками, [Вт]; С = 1 Дж/кг×К – теплоемкость сухого воздуха; r = 1,174 кг/м³ - плотность воздуха; Т_ВВ, Т_ВН – температура воздуха внутри помещения и снаружи соответственно, ⁰С.

W_T= =37572,5 м³/час

 

4. Определяют производительность вентилятора: W_B = K_ЗW_T, где K_З = 1,3..2,0 – коэффициент запаса.

W_В=1,7*37572,5=63873,25

 

5. Рассчитаем потери напора на прямолинейных участках воздуховодов:

 

,

Y_Т =1,02 – коэффициент, учитывающий сопротивление труб; v_ср – средняя скорость движения воздуха на рассчитываемом участке воздушной сети.

На участках, прилегающих к вентилятору v_ср = 8..10 м/с, а для наиболее удаленных участков v_ср = 1..4 м/с.

H_P(I)= =43,11 Па H_P(II)= =193,99 Па

H_P(III)= =97,00 Па H_P(IV)= =53,89 Па

H_P(V)= =71,85 Па H_P(VI)= =107,77 Па

H_P(VII)= =538,87 Па H_P(VIII)= =53,89 Па

H_P(IX)= =89,81 Па H_P(X)= =359,24 Па

H_P(XI)= =538,87 Па H_P(XII)= =538,87 Па

 

6. Определяем суммарные потери напора на всех прямолинейных участках воздушной сети: .

H_PI=43,11+193,99+97,00+53,89+71,85+107,77+538,87+53,89+89,81+359,24+ +538,87+538,87=2687,16 Па

 

7. Рассчитывают местные потери напора в изгибах, переходах, жалюзи:

 

,

 

где Y_М – коэффициент местных потерь. Y_М выбирается из таблицы 2.

 

Таблица 2

Наименование местного сопротивления	YМ
1) Изгиб a = 90 0 a = 120 0 a = 150 0	1,1 0,5 0,2
2) Переход расширение сужение	0,5..0,8 0,2..0,3
3) Жалюзи вход выход	0,5 3,0

H_MJ(1)=0,5*3,0*1,174*9²=142,64 Па H_MJ(2)=0,5*1,1*1,174*9²=52,30 Па

H_MJ(3)=0,5*0,7*1,174*3²=3,70 Па H_MJ(4)=0,5*0,5*1,174*3²=2,64 Па

H_MJ(5,6,7,8,11,12,13,14,16,17,18,19)=0,5*0,5*1,174*3²=2,64 Па

H_MJ(9)=0,5*1,1*1,174*3²=5,81 Па H_MJ(10)=0,5*0,7*1,174*3²=3,70 Па

H_MJ(15)=0,5*1,1*1,174*3²=5,81 Па

8. Определяем суммарные местные потери напора:

 

.

H_MJ=142,64+52,30+2*3,70+13*2,64+2*5,81=248,28 Па

 

9. Определяем суммарные потери напора в системе: Н_Л = Н_П + Н_М, где Н_Л – потери напора на линии.

H_Л=2687,16+248,28=2935,44 Па.

 

В результате проведенных расчетов должно выполняться следующее условие:

Н_Л = Н_В ٫ т.е. такое давление должен обеспечить вентилятор.