Из формулы (12.11) следует
, м/с. (12.11)
Скорость движения воздуха в воздуховодах вентиляционных систем должна определяться в соответствии с ГОСТ 12.3.018 [19]. При этом мерное сечение т.е. то сечение, в плоскости которого выполняются замеры, должно располагаться на расстоянии ³ 5d от мест возмущения воздушного потока (отводов, шиберов, диафрагм и т.п.). При отсутствии прямолинейных участков необходимой длины мерное сечение допускается располагать в месте, делящем выбранный для измерения участок в соотношении 3:1 в направлении движения воздуха. Допускается размещать мерное сечение и непосредственно в месте внезапного расширения при сужении потока.
Поскольку скорость движения воздуха в различных точках поперечного сечения воздуховодов неодинакова, то в ГОСТ 12.3.018 предусмотрено измерение местной скорости в нескольких точках, количество которых, например, для воздуховодов прямоугольного сечения при длине короткой стороны 200 мм должно быть не менее 4 - см. рис. 12.3, а при большей длине сторон - 16. Максимальное отклонение координат точек измерения от указанных в ГОСТ не должно превышать ±10%. Количество измерений в каждой точке должно быть не менее 3.
Рис. 12.3. Координаты точек измерений давлений и скорости
в воздуховодах прямоугольного сечения
Для измерения скорости воздуха в воздуховодах могут применяться указанные ранее анемометры, термоанемометры (при скорости воздуха менее 5м/с), а также комбинированные приёмники воздушного давления (ПВД) (рис. 12.4), соединяемые с дифференциальными микроманометрами - при скорости движения воздуха более 5 м/с.
Рис. 12.4. Схема комбинированного приемника давления
1 – отверстие приемника полного давления; 2 – отверстие приемника
статического давления; 3,4 – трубки для подсоединения резиновых
шлангов микроманометра.
Необходимо иметь в виду, что при внесении в воздуховод крыльчатого или чашечного анемометра уменьшается проходное сечение воздуховода. Поэтому измеренная этими приборами скорость будет отличаться от фактической.
Термоанемометры и приёмники воздушного давления, имея меньшие габариты, не приводят к столь значительному изменению скорости воздуха из-за уменьшения проходного сечения.
Измерение скорости воздуха комбинированными ПВД основано на определении величины динамического давления pд, (т.е. давления, создаваемого движущимся потоком воздуха, которое равно
, Па, (12.13)
где r - плотность воздуха, кг/м3;
v - скорость движения воздуха, м/с.
Для определения величины динамического давления используют дифференцированный микроманометр 3 (см. рис. 12.5 и лабораторный стенд), один штуцер которого с помощью шланга 2 подключают к отверстию трубки комбинированного приемника давления 1, направленному против потока воздуха – см. рис. 12.4 (поз.1). Второй штуцер микроманометра подключают к отверстию трубки комбинированного приемника давления, направленному перпендикулярно к потоку воздуха (см. рис. 12.4, поз.2). Для соединения трубок комбинированного приемника давления с микроманометром используются резиновые шланги 2 – см. рис. 12.5.
При включении вентиляции полное давление, создаваемое в воздуховоде, передается на микроманометр через отверстие 1, а статическое – через отверстие 2 – см. рис. 12.4. Разница между полным и статическим давлением представляет динамическое давление – благодаря ему и осуществляется перемещение воздуха по вентиляционным каналам. Динамическое давление в микроманометре уравновешивается столбиком подкрашенного спирта, заполняющего наклонную трубку микроманометра - см. прибор, размещенный на лабораторном столе. При малой величине динамического давления для повышения
Рис. 12.5. Схема лабораторной установки
1- комбинированный приемник давления, 2 – резиновые шланги,
3 – дифференциальный микроманометр, 4 – рабочий проем, 5 – вытяжная
труба (воздуховод), 6 – вытяжной шкаф с верхним отсосом, 7 – подвижная
шторка, 8 – отверстия в воздуховоде для ввода комбинированного приемника
давления, 9 – наклонная трубка микроманометра, 10 – вентилятор осевой.
точности измерений трубка дифференциального микроманометра наклоняется под углом к вертикали. Определив по микроманометру длину столбика спирта (мм), можно рассчитать динамическое давление [20] по формуле
, Па, (12.14)
где k - постоянный множитель прибора, его значения, соответствующие различным углам наклона трубки микроманометра, нанесены на дужке прибора;
rж- плотность жидкости, заполняющей резервуар микроманометра, соответствующая температуре 20°С;
b - коэффициент объёмного расширения жидкости (для спирта b = 0,0011, для воды b = 0,00015);
t - температура воздуха, при которой производятся замеры.
Учитывая, что микроманометр, используемый в данной лабораторной работе, заполнен спиртом, окрашенным метилротом и rж = 0,82 г/см3, получаем из формулы (12.14)
, Па. (12.15)
Перед замерами уровень спирта в наклонной трубке микроманометра должен быть приведён к нулевому делению шкалы. Студентами не выполняется.
По результатам замеров динамического давления во всех точках мерного сечения, согласно рис. 12.3, рассчитывается усреднённое динамическое давление pд
, Па (12.16)
где z - число точек замеров.
Средняя скорость движения 
, м/с, в мерном сечении воздуховода вентиляционной системы, как следует из выражения (12.13), находится как
, м/с (12.17)
где r - плотность воздуха, принимаемая равной 1,2 кг/м3.
При измерении скорости движения воздуха в отдельных точках рабочего проема вытяжного шкафа анемометрами среднюю скорость движения воздуха рассчитывают по формуле
, м/с. (12.18)
2. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ
2.1. Лабораторную работу выполняет бригада в количестве не более двух студентов.
2.2. Перед началом работы нужно изучить полностью настоящие методические указания, обращая особое внимание на устройство лабораторной установки, порядок использования приборов, меры безопасности.
Перед выполнением работы необходимо подготовить формы для записи результатов замеров, которые должны соответствовать табл. 12.1 и 12.2, получить вариант задания у преподавателя или инженера лаборатории.
Лабораторная установка - вытяжной вентиляционный шкаф с воздуховодом 5 - изображена на рис. 12.5. Шкаф оборудован подвижной шторкой 7, позволяющей изменять площадь рабочего проёма 4.
В стенке воздуховода 5 выполнено два отверстия 8 для установки комбинированного ПВД 1, соединённого резиновыми шлангами 2 с дифференциальным микроманометром 3. Перемещение воздуха осуществляется с помощью вентилятора.
2.3. Последовательность выполнения работы
2.3.1. Измерение скорости подсоса воздуха в рабочем проёме вытяжного шкафа:
.1. Доложите преподавателю или инженеру лаборатории о готовности к работе, получите крыльчатый манометр (тип АСО-3), секундомер (можно использовать свои наручные часы с секундной стрелкой).
.2. Поставьте шторку 7 вытяжного шкафа в положение, соответствующее вашему варианту задания на выполнение работы. Определите площадь сечения рабочего проёма вытяжного шкафа, соответствующую вашему варианту задания, данные занесите в форму, которая должна соответствовать табл. 12.1. Площадь сечения Fп рабочего проема находится как Fп = а × F, где а – степень открытия проема (нанесена на вытяжном шкафу), F – общая площадь рабочего проема, равная 0,19 м2.
.3. Установите на крыльчатый анемометр рукоятку.
.4. Запишите в табл. 12.1 одним числом показания стрелок анемометра,
до измерения. Включите вентилятор. Поместите анемометр в центр рабочего
Таблица 12.1
К измерению скорости подсоса воздуха в проеме вытяжного шкафа
при степени открытия шторки
| Площадь сечения рабочего проема | Точка замера | Показания анемометра | Число делений | Скорость подсоса воздуха, | Средняя скорость подсоса | |||
| Fп согласно варианту задания | после замера | до замера | разница | на 1 с | м/с | воздуха,  , м/с
| ||
| В центре проема | ||||||||
| В левом верхнем углу проема | ||||||||
| В правом нижнем углу проема | ||||||||
проёма, где должна быть измерена скорость воздуха. Крыльчатка анемометра должна быть обращена навстречу потоку воздуха, а ось крыльчатки - совпадать с направлением потока в точке замера. При этом располагайтесь так, чтобы по возможности меньше перекрывать сечение проема. Для точного определения скорости дайте анемометру некоторое время (30 с) вращаться вхолостую, после чего включите одновременно механизм анемометра и секундомер, через 100 с анемометр и секундомер одновременно выключайте.
Анемометр включают и выключают арретиром, конец которого в форме ушка выведен через паз на боковую поверхность корпуса прибора. При повороте ушка вверх счетный механизм анемометра включается, вниз – выключается. Показания прибора после замера скорости также запишите в табл. 12.1.
.5. Руководствуясь пунктом 4, измерьте скорость движения воздуха в углах проема вытяжного шкафа, данные занесите в табл. 12.1. Сразу после окончания измерений выключите вентилятор.
.6. Для каждой точки замера рассчитайте разницу между показаниями анемометра до и после замера, разделите на число секунд, в течение которых производится замер (100 с). Данные занесите в табл. 12.1.
.7. По числу делений, пройденных стрелкой анемометра за 1 с, пользуясь прилагаемыми к каждому анемометру тарировочными графиками, которые размещены на вытяжном шкафу, определите скорость движения воздуха в рабочем проёме вытяжного шкафа.
.8. По формуле (12.18) рассчитайте среднюю скорость движения воздуха в проеме вытяжного шкафа. Результаты занесите в табл. 12.1.
3.2. Измерение скорости движения воздуха в воздуховоде
.1. Через левое отверстия в стенке воздуховода установите комбинированный ПВД в первую точку (т. С) сечения воздуховода так, чтобы изогнутая часть ПВД была направлена навстречу потоку воздуха. В лабораторной работе местные скорости условно измеряются лишь в 4-х точках сечения воздуховода – А, В, С, Д – см. рис. 12.3, что справедливо лишь для прямоугольных воздуховодов с размером меньшей стороны b £ 200 мм. Соответствие координат замеров требованиям ГОСТ 12.3.018 обеспечивается местоположением отверстий в стенке воздуховода и совмещением меток А, В и С, Д на комбинированном приемнике давления с наружной стенкой воздуховода.
.2. Определите температуру воздуха в помещении по термометру, закреплённому на стенде. Включите вентилятор. Через 3 ¸ 5 мин после пуска поверните кран на дифференциальном микроманометре (студентами не выполняется, т.к. этот кран постоянно открыт), определите длину столбика спирта в наклонной трубке, уравновешивающего динамическое давление, создаваемое потоком воздуха. Закройте кран микроманометра (студентами не выполняется). Показания прибора занесите в табл. 12.2.
.3. Установите приемник давления в точке А поперечного сечения воздуховода, продвинув его до второй метки А, В. Проведите замер в соответствии с предыдущим пунктом.
Таблица 12.2
К измерениям скорости движения воздуха
в воздуховоде вентиляционной системы
| Темпе-ратура в помеще-нии, t oC | Номер точки замера | Показания микроманометра h, мм | Динамическое давление Рдi, Па | Средне динамическое давление 
| Средняя скорость движения воздуха в воздуховоде 
| Объем воздуха проходящего через воздуховод, м3/ч | Расчетная скорость подсоса в рабочем проеме,  , м/с
| Уровень звука на рабочем месте у проема вытяжного шкафа, дБА |
| A B C D |
.4. Переместите приемник давления в правое отверстие в воздуховоде. Произведите замеры в двух точках Д и B аналогично вышеизложенному. Сразу после проведения последнего замера выключите вентилятор.
.5. По формуле (12.15) рассчитайте динамическое давление Рдi в каждой точке замера. По формуле (12.16) рассчитайте среднее динамическое давление в мерном сечении воздуховода. По формуле (12.17) рассчитайте среднюю скорость движения воздуха мерном сечении воздуховода вентиляционной системы. Плотность воздуха примите равной 1,2 кг/м3. По формуле (12.10) рассчитайте объем воздуха, проходящего через воздуховод. Площадь сечения воздуховода Fв = 0,0144 м2. Все полученные результаты занесите в табл. 12.2.
.6. По формуле (12.12) найдите среднюю расчетную скорость движения воздуха через рабочий проем вытяжного шкафа и сравните полученное расчетное значение 
с результатами непосредственных измерений скорость подсоса 
, выполненных ранее – см. табл. 12.1.
.7. Ориентируясь на значения и , укажите классы вредных веществ, с которыми можно работать в вытяжном шкафу. Используйте табл. 12.3.
Таблица 12.3
Требуемая скорость подсоса в рабочих проемах
вытяжных шкафов [25]
| Класс опасности и наименование вредных веществ | Скорость подсоса vп, м/с |
| 1. Чрезвычайно опасные: вещества с ПДК = 0,005 мг/м3 2. Высокоопасные: пары, газы, туманы, вещества с ПДК = 1 мг/м3 3. Умеренноопасные: пары,газы, туманы, вещества с ПДК=(1-2)мг/м3 пары,газы,туманы,вещества с ПДК=(2-10)мг/м3 4. Малоопасные: вредные вещества с ПДК = (10-100) мг/м3 бензин, технические масла и другие вещества с ПДК > 100 мг/м3 | 3,0 2,0 1,75 1,75 0,8 0,5 |
.8. Получите у преподавателя или лаборанта шумомер и измерьте общий уровень звука на рабочем месте при включенном вентиляторе. Результат измерений запишите в табл. 12.2. Выключите вентилятор.
2.4. Указания по подготовке отчета
Отчет оформляется в тетради школьного формата, либо на двойном тетрадном листе и должен содержать:
2.4.1. Цель работы, схему лабораторной установки, краткое описание хода работы.
2.4.2. Таблицы с результатами замеров и расчётов, а также ход и содержание расчетов, формулы с расшифровкой входящих в них обозначений.
2.4.3. Основные выводы по проделанной работе, сравнение скорости подсоса воздуха в проёме, полученной непосредственными измерениями с помощью анемометра и расчётным путём.
2.4.4. Перечень вредных веществ с указанием классов опасности,с которыми можно работать в вытяжном шкафу при полученной скорости подсоса в рабочем проеме вытяжного шкафа.
2.4.5. Принимая во внимание, что допустимый уровень звука в лаборатории составляет 60 дБА, укажите о соответствии (несоответствии) уровня шума от исследованной вентиляционной установки требованиям норм. Что можно использовать для уменьшения шума от вентиляционных систем?
3. МЕРЫБЕЗОПАСНОСТИ
3.1. Для привода вентилятора используется электродвигатель, подключённый к сети с напряжением 220 В, поэтому при выполнении работы соблюдайте меры электробезопасности.
3.2. Используемый в работе микроманометр многопредельный содержит технический спирт, окрашенный метилротом, представляющим опасность для здоровья. При выполнении работы разбирать, сдвигать с места микроманометр запрещается.
3.3. Точно соблюдайте порядок выполнения работы, указанной в разделе 2.3 настоящих методических указаний.
3.4. Соблюдайте меры предосторожности при обращении с комбинированным приемником давления и другими элементами лабораторного стенда.
4. ВОПРОСЫДЛЯ ПРОГРАММИРОВАННОГО КОНТРОЛЯ
ГОТОВНОСТИ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
4.1. Как называется управляемая естественная вентиляция?
4.2. Как называется отношение объёма воздуха, подаваемого за 1 ч в помещение, к объёму этого помещения?
4.3. Как определяется динамическое давление в мерном сечении воздуховода в данной лабораторной работе?
4.4. Через сколько секунд после помещения в точку замера нужно включать счётный механизм крыльчатого анемометра?
4.5. В каком месте нужно получить расчётную скорость движения воздуха согласно данной лабораторной работе?
4.6. Какая вентиляция рекомендуется для удаления вредных веществ (вредностей) непосредственно из места их выделения?
4.7. В скольких точках мерного сечения нужно измерить скорость движения воздуха в воздуховоде исследуемой в лабораторной работе вентиляционной системы?
4.8. Через сколько минут после пуска вентилятора нужно определять длину столбика спирта в наклонной трубке микроманометра?
4.9. Как часто в процессе эксплуатации нужно оценивать эффективность работы вентиляционных систем?
4.10. Как ограничивается уровень шума, создаваемого в помещениях системами вентиляции и кондиционирования воздуха?
5. ВОПРОСЫДЛЯ САМОПРОВЕРКИ ГОТОВНОСТИ
К ЗАЩИТЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
1. Каково значение вентиляции в производственных помещениях?
2. Как классифицируются вентиляционные системы?
3. Каков порядок расчёта вентиляции?
4. Под действием каких факторов происходит перемещение воздуха при естественной вентиляции?
5. Что такое кратность воздухообмена?
6. На какие виды подразделяются системы местной вентиляции?
7. Каково устройство и области применения вытяжных зонтов, шкафов?
8. Каким образом определяется динамическое давление воздуха в воздуховоде?
9. Как ограничивается уровень шума в помещениях от систем вентиляции и кондиционирования воздуха?
10. Какие приборы применяются для определения скорости движения воздуха в вентиляционных каналах?
11. Как определить мощность привода для вентилятора?
Литература: [1], [2], [16-21], [25].