Ростовский государственный строительный университет
Утверждено на заседании
кафедры отопления, вентиляции
и кондиционирования 19.02.02.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к курсовому проекту
«Отопление и вентиляция гальванического цеха»
для студентов специальности 290700 – ТГС и В
Ростов – на – Дону
УДК 697
Методические указания к курсовому проекту «Отопление и вентиляция гальванического цеха» для студентов специальности 290700 – ТГС и В. - Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, 2002. – 19 с.
Методические указания предназначены для выполнения курсового проекта по отоплению и вентиляции гальванического цеха. Рассматриваются технологические процессы, даются рекомендации по устройству систем отопления и вентиляции в соответствии с требованиями действующих строительных норм и правил с применением современного отопительно-вентиляционного оборудования.
Составители: проф.,к.т.н. Ю.Н. Карагодин
ассист. И.Г. Медведева
Рецензент: д.т.н. А.И. Василенко
(РААИ)
Редактор Н.Е. Гладких
Темплан 2002г., поз 9
ЛР 020818 от 13.01.99. Подписано в печать 02. Формат 60х84/16.
Бумага писчая. Ризограф. Уч.-изд.л. 1,3. Тираж 100 экз. Заказ
Редакционно-издательский центр Ростовского государственного строительного университета.
344022, Ростов н/Д, ул. Социалистическая, 162.
© Ростовский государственный
строительный университет, 2002
УКАЗАНИЯ ПО СОДЕРЖАНИЮ И ОФОРМЛЕНИЮ
КУРСОВОГО ПРОЕКТА
Курсовой проект состоит из пояснительной записки и графической части.
Пояснительная записка должна быть выполнена на стандартных листах писчей бумаги формата А4 (210Х297) с полями слева – 25 мм, справа – 10 мм, сверху и снизу - 20мм. Записка должна начинаться с титульного листа.
Содержание пояснительной записки:
1.Содержание
2. Исходные данные для проектирования
3. Краткое описание технологического процесса
4. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций
5. Расчет потерь теплоты через наружные ограждения
6. Расчет расхода теплоты на нагревание инфильтрирующегося воздуха
7. Расчет поступлений теплоты от солнечной радиации
8. Экспликация технологического оборудования
9. Расчет теплопоступлений и влаговыделений от технологического оборудования
10. Определение количества воздуха, удаляемого системами местных отсосов
11. Расчет расхода и температуры приточного воздуха
12. Основные решения по отоплению и вентиляции
13. Подбор вентиляционного оборудования
14. Гидравлический расчет вентиляционных систем
15. Приложение
16. Литература
Графическая часть должна быть выполнена карандашом на листе чертежной бумаги формата А1 в масштабах 1: 100 и 1:50 (установочный чертеж приточной системы) в соответствии с требованиями ГОСТ 21.602-79.
На листе должны быть изображены следующие детали:
1) план гальванического цеха на отм. 0.000 с нанесением технологического оборудования и систем вентиляции;
2) разрез цеха с нанесением технологического оборудования и воздуховодов;
3) схемы вентиляционных систем;
4) установочный чертеж приточной системы вентиляции;
5) условные обозначения.
1. СОДЕРЖАНИЕ
В содержании должны быть указаны все разделы пояснительной записки с указанием номера страницы.
2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Исходные данные для проектирования принимаются по заданию преподавателя и оформляются на специальном бланке задания. Расчетные температуры наружного и внутреннего воздуха определяются в соответствии с [1] и [2].
3. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
В гальваническом цехе производится покрытие поверхностей различных изделий из металла с целью придания им прочности, предохранения их от коррозии или улучшения внешнего вида.
Основное оборудование гальванических цехов – гальванические, вспомогательные и промывочные ванны. Перед нанесением покрытий изделия подвергают механической обработке, обезжириванию и травлению.
Механическая очистка поверхности осуществляется путем зачистки, шлифовки и полировки изделий. Если изделия покрыты слоем ржавчины, их перед обезжириванием травят.
Травление производится в кислой среде: в серной, соляной или азотной кислоте. После травления изделия промывают в воде или растворе щелочи, чтобы нейтрализовать оставшуюся на поверхности кислоту.
Обезжиривание поверхности производят химическим способом, погружая изделие в щелочной раствор (едкий натрий, едкий калий и т.д.) и пропускают через него постоянный ток.
Все процессы, протекающие в гальванических цехах, можно разделить на кислые, щелочные и цианистые.
Гальванический цех характеризуется выделением большого количества токсичных паров, газов и влаги.
Цианистые процессы сопровождаются выделением взрывопожароопасной и ядовитой вредности – цианистого водорода.
Помещение гальванического цеха относится к помещениям категории А, т.е. к взрывопожароопасным помещениям.
Категория работ в гальваническом цехе – средней тяжести, IIб.
Гальванический цех работает в 2 смены.
4. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ
В данном курсовом проекте необходимо произвести теплотехнический расчет покрытия гальванического цеха, а также рассчитать требуемую толщину утеплителя. Вид утеплителя должен быть указан в исходных данных для проектирования. Для остальных ограждающих конструкций необходимо лишь определить приведенные сопротивления теплопередаче в зависимости от численного значения ГСОП [2].
5. РАСЧЕТ ПОТЕРЬ ТЕПЛОТЫЧЕРЕЗ ОГРАЖДАЮЩИЕ КОНСТРУКЦИИ
Расчет потерь теплоты через ограждающие конструкции необходимо произвести отдельно для гальванического цеха, отдельно для помещения приточной вентиляционной камеры в соответствии с прил. 9 [3]. Температура внутреннего воздуха в помещении гальванического цеха принимается по обязательному прил. 2 [3].
Температуру внутреннего воздуха в вентиляционной камере принять равной +5°С.
6. РАСЧЕТ РАСХОДА ТЕПЛОТЫНА НАГРЕВАНИЕ ИНФИЛЬТРУЮЩЕГОСЯ ВОЗДУХА
Расчет производится в соответствии с обязательным прил. 10 [3].
7. РАСЧЕТ ПОСТУПЛЕНИЙ ТЕПЛОТЫОТ СОЛНЕЧНОЙ РАДИАЦИИ
Расчет производится в соответствии с [1] и [4].
Количество теплоты, поступающее в помещение за счет солнечной радиации, состоит из двух составляющих:
1) теплоты, поступающей через световые проемы;
2) теплоты, поступающей через кровлю (через массивное наружное ограждение);
1) необходимо рассчитать количество теплоты, поступающее в помещение за счет солнечной радиации отдельно для световых проемов, ориентированных в одну сторону света для расчетного времени суток (с 8.00 до 20.00). Затем сложить итоговые показатели по расчетным часам суток. По максимальному значению Qо определяется расчетное время суток для дальнейших расчетов;
2) по расчетному времени суток, определенному для световых проемов, рассчитывается количество теплоты, поступающее через горизонтальную поверхность (кровлю).
8. ЭКСПЛИКАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
В данном разделе в табличной форме приводится экспликация технологического оборудования, расположенного в гальваническом цехе. Номера позиций технологического оборудования должны соответствовать номерам, указанным на чертеже.
9. РАСЧЕТ ТЕПЛОПОСТУПЛЕНИЙ И ВЛАГОВЫДЕЛЕНИЙ ОТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Поступления теплоты от технологического оборудования рассчитываются отдельно для холодного и теплого периодов года и складываются из поступлений теплоты от электродвигателей и нагретых поверхностей.
Поступление теплоты от электродвигателей и приводимого ими в действие оборудования рассчитываются поформуле:
Qэл. дв. = 103 Nу kи kз kо (1-hп+kтhп), (1)
где Nу - суммарная установочная мощность электродвигателей;
kи - коэффициент использования мощности, равный 0,8;
kз - коэффициент загрузки двигателя, равный 0,7;
kо - коэффициент одновременности работы, равный 0,9;
h п- коэффициент полезного действия, равный 0,85;
kт - коэффициент ассимиляции, равный 1.
Поступление теплоты, Вт, от нагретых поверхностей оборудования рассчитываются по формуле:
Qк.л = (aл + aк)(tп – tв) Fп, (2)
где aл и aк – коэффициенты теплоотдачи излучением и конвекцией,
Вт/(м2 ×°С), определяемые по формулам:
aл = спр 
; (3)
aк = a 
; (4)
где cпр – приведенный коэффициент излучения тел в помещении, который принимают равным 4,9 Вт/(м2×°К4);
а – коэффициент, принимаемый для горизонтальной стенки с тепловым потоком, направленным вверх, 3,26, направленным вниз – 1,28, для вертикальной стенки – 2,56 и для горизонтально расположенной трубы – 2,09;
tп - температура поверхности, принимаемая равной 45°С;
tв - температура окружающего воздуха, °С.
Поступление теплоты, Вт от нагретой поверхности воды определяется по формуле:
Q = (5,7+4,1v)(tп – tв)F, (5)
где v – скорость факела, м/с, табл. 4;
tп – температура поверхности воды, °С;
tв – температура воздуха, °С;
F – площадь нагретой поверхности воды, м2.
Количество влаги, испаряющейся с открытой поверхности, кг/ч, определяется по формуле:
W = (a + 0,013v) (P2 – P1) F, (6)
где а – фактор гравитационной подвижности окружающей среды, принимаемый в зависимости от температуры жидкости по табл.1
Таблица 1
| tводы, °С | до 30 | |||||||
| а | 0,016 | 0,021 | 0.025 | 0,028 | 0,031 | 0,035 | 0.038 | 0,045 |
v – скорость факела, м/с, табл. 5 приложения;
P1 - парциальное давление водяных паров в окружающем воздухе, ГПа;
P2 – парциальное давление водяных паров, насыщающих воздух при температуре поверхности испаряющейся жидкости, ГПа;
F – поверхность испарения, м2.
Температура поверхности воды в зависимости от температуры жидкости принимается по табл.2
Таблица 2
| Т-ра жидкости, °С | |||||||||||||
| Т-ра пов. испарен, °С |
При наличии бортовых отсосов количество влаги, поступающей в воздух помещения, может быть уменьшено на 15 – 25%.
10. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ВОЗДУХА, УДАЛЯЕМОГО СИСТЕМАМИ МЕСТНЫХ ОТСОСОВ
Количество воздуха, м3/ч, удаляемого бортовыми отсосами, определяют по формуле:
L = 
, (7)
где a - коэффициент, зависящий от ширины ванны В и токсичности выделений, определяемой высотой спектра вредностей над ванной h;
t p – температура раствора в ванне, °С;
t в – температура воздуха в помещении, °С;
– поправочный коэффициент, учитывающий глубину жидкости в ванне;
- длина ванны, м;
s - поправочный коэффициент на подвижность воздуха в помещении.
Значения a, и s приведены в приложении, табл. 1, 2, 3.
В соответствии с расчетами следует заполнить табл. 6 приложения.
11. РАСЧЕТ РАСХОДА И ТЕМПЕРАТУРЫПРИТОЧНОГО ВОЗДУХА
Расход воздуха следует определять отдельно для теплого и холодного периодов года, принимая большую из величин, полученную по формулам (8) и (9) при плотности приточного и удаляемого воздуха, равной 1,2 кг/м3:
а) по избыткам явной теплоты:
; (8)
а) по избыткам влаги (водяного пара):
, (9)
где Lw,z — расход воздуха, удаляемого из обслуживаемой или рабочей зоны помещения системами местных отсосов, м3/ч;
Q — избыточный явный тепловой поток в помещение, Вт;
с — теплоемкость воздуха, равная 1,2 кДж/(м3×°С);
tw,z — температура воздуха, удаляемого системами местных отсосов, °С;
tl — температура воздуха, удаляемого из помещения, °С;
tin — температура воздуха, подаваемого в помещение, °С;
W— избытки влаги в помещении, г/ч;
dw,z —влагосодержание воздуха, удаляемого из рабочей зоны помещения
системами местных отсосов, г/кг;
dl — влагосодержание воздуха, удаляемого из помещения, г/кг.
din — влагосодержание воздуха, подаваемого в помещение, г/кг.
Параметры воздуха tw,z, dw,z следует принимать равными расчетным параметрам в рабочей зоне помещения.
Параметр воздуха
, (10)
где m = 0,65.
По результатам расчетов составляется воздушно – тепловой баланс для помещения гальванического цеха, форма таблицы которого приведена в приложении, табл. 8.
При недостатках явной теплоты (Q < 0) температура приточного воздуха для системы воздушного отопления, совмещенной с системой приточной вентиляции,
, (11)
где twz, Q, c, L – то же, что в формуле (8).
12. ОСНОВНЫЕ РЕШЕНИЯ ПО ОТОПЛЕНИЮ И ВЕНТИЛЯЦИИ
В данном курсовом проекте в гальваническом цехе при недостатках явной теплоты необходимо предусмотреть систему воздушного отопления, совмещенную с системой приточной вентиляции с резервным вентилятором. Производительность системы приточной вентиляции, а также температура приточного воздуха, определяется в соответствии с указаниями раздела 11 для холодного периода года.
В нерабочее время температура в цехе должна поддерживаться не ниже +5°С. Допускается рециркуляция воздуха из верхней зоны помещения.
В гальваническом цехе в качестве местных отсосов используют бортовые отсосы с щелью всасывания в горизонтальной плоскости (опрокинутые):
без передувки – двубортовые:
с передувкой – двубортовые и однобортовые.
Ванны шириной В < 600 мм могут быть оснащены однобортовыми отсосами без передувки.
Отсосы следует располагать по длинному борту ванны. На ванны длиной более 1200мм следует устанавливать несколько секций отсосов.
Число систем местных отсосов зависит от набора вредностей и принимается не менее двух.
Самостоятельные установки следует предусматривать, как правило, для систем местных отсосов от ванн для цианистых процессов, ванн для процессов хромирования и никелирования, а также от ванн обезжиривания деталей органическими растворителями.
Все системы местных отсосов, а также общеобменной вентиляции (при наличии в воздухе цеха цианистого водорода) необходимо предусматривать с резервными вентиляторами.
В холодный и теплый периоды года в помещении гальванического цеха, кроме системы местных отсосов, следует предусматривать приточно – вытяжную общеобменную вентиляцию с механическим и естественным побуждением.
В холодый период года приточный воздух следует подавать в верхнюю зону помещения на высоте не ниже 3,0 м от пола. В качестве воздухораспределителей рекомендуется использовать воздухораспределители типа ВР.
В теплый период года приток естественный, через нижние фрамуги окон. Площадь открывающихся фрамуг определяется по формуле:
A = 
, (12)
где L – то же, что в формуле (8);
v – скорость воздуха, принять равной 1м/с
Вытяжка – из верхней зоны помещения, посредством воздуховодов с отверстиями, затянутыми сеткой. Площадь отверстий следует определять по формуле (12) при v = 3м/с.
При наличии в воздухе гальванического цеха цианистого водорода приемные отверстия для удаления воздуха системой общеобменной вентиляции следует размещать не ниже 0,1м от плоскости потолка до верха отверстий.
При кратности воздухообмена в гальваническом цехе более 5ч-1 удаление воздуха из верхней зоны (при отсутствии цианистого водорода) не требуется. При кратности воздухообмена менее 5ч-1 следует дополнительно предусмотреть механическую вытяжку из верхней зоны из расчета 1ч-1.
Оборудование систем местных отсосов допускается размещать в обслуживаемых ими помещениях.
Оборудование систем местных отсосов взрывоопасных смесей не следует размещать в подвалах.
Магистральные воздуховоды, кроме воздуховодов, удаляющих взрывоопасные смеси, допускается прокладывать в подпольных каналах, изготовленных из кирпича или бетона. Воздуховоды в этом случае следует выполнять с противокоррозионной защитой изнутри и снаружи.
Уклон горизонтальных участков сети должен составлять 0,005 – 0.01. В нижней части участков сети необходимо предусматривать сборник с устройством для спуска конденсата в канализацию.
Шахты вытяжных установок должны обеспечивать, как правило, факельный выброс.
Очистку вентиляционных выбросов предусматривать не следует, если концентрации вредных веществ в удаляемом воздухе не превышают предельно допустимые, установленные санитарными нормами для воздуха рабочей зоны помещения.
В остальных случаях следует выполнять поверочный расчет на рассеивание вредных веществ в атмосферном воздухе и, при необходимости, предусматривать очистку вентиляционных выбросов.
Для очистки вентиляционных выбросов от вредных веществ, выделяющихся в виде аэрозолей, рекомендуется применять кассетные фильтры из полимерных материалов или пенный газопылеочиститель.
В качестве кассетных фильтров, как правило, следует применять фильтры, встроенные в бортовой отсос, обеспечивающие высокую эффективность очистки и предохранение магистральных воздуховодов от коррозии и зарастания продуктами уноса.
Допускается при соответствующем технико–экономическом обосновании применение кассетных фильтров, встроенных в коллектор или магистральный воздуховод от группы ванн с максимально возможным приближением к местным отсосам.
В помещении приточной вентиляционной камеры необходимо предусмотреть приточную вентиляцию с не менее чем двухкратным воздухообменом в 1 ч, используя оборудование, размещенное в этом помещении.
13. ПОДБОР ВЕНТИЛЯЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Площадь живого сечения жалюзийной решетки и клапана воздушного утепленного следует определять по формуле (12). По найденному значению по каталогу вентиляционного оборудования необходимо подобрать типоразмер КВУ.
Количество фильтров марки ФяР, ФяП или ФяУ определяется по производительности приточной системы (L, м3/ч).
Подбор воздухонагревателей следует производить по L, м3/ч, в соответствии с методикой, приведенной в [4].
Вентиляторы систем местных отсосов, а также общеобменной вентиляции, следует подбирать по расчетной производительности с коэффициентом запаса, равным 1,1 (учитывает подсос воздуха во фланцевых соединениях) и расчетным потерям давления в сети (в соответствии с аэродинамическим расчетом).
При подборе вентиляторов в пределах приведенной характеристики не рекомендуется использовать режим работы, при котором К.П.Д. меньше 0,85 максимального.
В зависимости от удаляемых вредностей, оборудование систем местных отсосов следует производить, исходя из обеспечения взрывобезопасности с учетом категории производства по взрывопожароопасности, категории и группы перемещаемой взрывоопасной смеси и класса зоны взрывоопасного помещения по ПУЭ.
Вентиляторы необходимо применять в антикоррозийном исполнении. В нижней части кожуха вентилятора должны быть предусмотрены устройства для отвода конденсата в канализацию.
При компоновке приточной венткамеры необходимо использовать типовые приточные камеры, подбирая их по каталогам заводов – изготовителей.
Подбор сечений и диаметров воздуховодов следует производить по формуле (12) или по таблице гидравлического расчета воздуховодов [5] при скорости воздуха в магистральных воздуховодах до 12 м/с, в ответвлениях до 8 м/с.
14. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМ
Целью гидравлического расчета является подбор диаметров воздуховодов и определение потерь давления в системе.
Гидравлический расчет воздуховодов допускается произвести для одной приточной и одной вытяжной систем. При определении диаметров круглых воздуховодов необходимо ориентироваться на допустимые скорости в воздуховодах, указанные в п. 13. Расчет следует производить по таблицам для гидравлического расчета воздуховодов, приведенных в [5].
Полные потери давления в системе, Р, Па, складываются из потерь давления в сети и из потерь давления в оборудовании:
Р = Рс + Роб (13)
Потери давления в сети, Рс, Па, следует определять как сумма потерь давления на трение (Rl) и потерь давления в местных сопротивлениях (Z):
Рс = Rl + Z (14)
Потери давления в оборудовании, Роб, Па, следует определять в соответствии со значениями, указанными в каталогах соответствующего оборудования.
Гидравлический расчет потерь давления в сети воздуховодов следует производить в табличной форме (табл. 7 приложения).
ПРИЛОЖЕНИЕ
Таблица 1
Значения поправочного коэффициента
| Отсос | ||
| обычный двусторонний | опрокинутый | обычный одно- сторонний | |
| 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
| 1,5 | 1,3 | 0,9 | 0,95 |
| 2,0 | 1,7 | 0,8 | 0,90 |
| 2,5 | 2,5 | 0,7 | 0,85 |
Н- глубина жидкости в ванне
b- высота щели бортового отсоса
Таблица 2