Задание:
Необходимо провести расчет механической вентиляции, ремонтных мастерских, состоящих из 5 отделений, а именно:1. станочное отделение; 2. отделение ремонта топливной аппаратуры; 3. термическое отделение; 4. моечное отделение; 5. деревообделочное отделение.
Расположение помещений отделений, вентилятора и воздуховодов с фасонными частями показано на рис. 4. Там же показаны участки магистрального воздухоотвода и ответвления.
Система вентиляции – приточная.
Для системы вентиляции применить:
1. Центробежный вентилятор с электродвигателем. Привод от электродвигателя к вентилятору в зависимости от числа оборотов подобранных вентилятора и электродвигателя;
2. Воздухоотводы стальные круглого сечения;
3. При подсчете потерь напора по воздухоотводам, рекомендуются следующие значения скоростей движения воздуха по воздухоотводам:
магистральные – до 12 м/с;
ответвления – до 6 м/с.
4. Диаметры воздухоотводов определяют для всех участков вентиляционной системы (участки 1-9 на рис.4.). Для магистрального воздуховода (участки 1-5 на рис.4.) на всех участках принять, по возможности, одинаковый диаметр.
5. Определение потерь напора (давления) производить только для магистрального воздуховода (участок 1-5 на рис.4.);
6. Исходные данные – по соответствующей цифре шифра;
7. Результаты расчета сведены в табл.;
 |
Рис. 4.
Вентиляция – частичная или полная замена загрязненного воздуха чистым.
По роду действия вентиляция разделяется на приточную – в помещение подается чистый воздух; вытяжную – из помещения удаляется загрязненный воздух; приточно-вытяжную – из помещения удаляется загрязненный воздух и одновременно подается чистый воздух.
Системы вентиляции могут быть с естественным и механическим (искусственным) побуждением движения воздуха. В первом случае перемещение воздуха производится за счет разности объемных весов (давления) наружного и внутреннего (в помещении) воздуха или за счет действия ветра, во втором – перемещение воздуха осуществляется с помощью вентиляторов.
Механическая вентиляция может быть общеобменной и местной. Общеобменная – обменивается весь воздух в помещении; местная – удаляются вредности непосредственно на месте их образования.
В настоящем задании рассматривается общеобменная приточная вентиляция.
Для расчета общеобменной вентиляции в первую очередь необходимо знать воздухообмен.
Воздухообменом называется частичная или полная замена загрязненного воздуха помещений чистым вентиляционно обработанным или атмосферным воздухом.
Определить воздухообмен можно по различным формулам в зависимости от выделяющихся в атмосферу помещения вредностей.
1. По кратность воздухообмена.
Количество воздуха, подаваемого или удаляемого из помещения за 1 ч, отнесенное к внутренней кубатуре помещения, называется кратностью воздухообмена (ф-лы 25, 26)
, (25)
где k – кратность воздухообмена;
L – объем подаваемого или удаляемого воздуха (воздухообмен), м3/ч;
W – внутренняя кубатура (объем) помещения, м3.
L=kW (26)
Таблица №4
| Категория помещений | k | Категория помещений | k |
| Станочное отделение | 2-3 | Отделение испытания двигателя | 2-3 |
| Моторно-ремонтное | 1,5-2 | Моечное отделение | 2-3 |
| Медницко-заливочное | 3-4 | Столярные мастерские | |
| Сварочное | 4-6 | Административно-конторские помещения | 1,5 |
| Кузница | 4-6 | Залы заседаний | |
| Отделение ремонта топливной аппаратуры | 1,5-2 | Курительные комнаты |
Определять количество воздуха для вентиляции по кратности воздухообмена не допускается за исключением случаев, оговоренных в нормативных документах (в атмосферу помещения выделяется много вредностей, среди которых невозможно определить господствующую вредность, например – станочное отделение мастерских и т.д.).
Значения кратностей воздухообмена приведены в таблице №4.
Воздухообмен должен определяться в зависимости от выделяющейся в помещении вредности. К факторам, вредное воздействие которых устраняется при помощи вентиляции, относятся: а) избыточное тепло; б) избыточные водяные пары – влага; в) газы и пары химических веществ; г) токсичная и нетоксичная пыль; д) радиоактивные вещества.
В нашем случае:
станочное отделение (I)
L=kW=2,5*180м3=450 м3/ч.
2. По избыточному теплу.
, м3/ч. (27)
где Qизб – избыточное количество тепла, поступающего в помещение, Дж/ч (ккал/ч);
G – средняя удельная теплоемкость воздуха, принимается равной 1005,5 Дж/кг*град (0,24 ккал/кг*град);
tвн – температура воздуха, удаляемого из помещения, Со;
tн – температура наружного воздуха, поступающего в помещение, Со;
– плотность наружного воздуха, кг/м3.
Термическое отделение (III):
Qизб = 2*4190000=8380000 Дж/ч;
=683,12 м3/ч.
3. По избытку водяных паров.
, м3/ч. (28)
где Gвп – масса водяных паров, выделяющихся в помещение, г/ч;
qв – содержание паров в 1 кг воздуха в помещении при относительной влажности φв, соответствующей температуре помещения tв, г;
qн – содержание паров в 1 кг воздуха подаваемого в помещение при его относительной влажности φн, соответствующей температуре помещения tн, г;
Моечное отделение (IV):
=327,86 м3/ч.
4. По газовой вредности.
, м3/ч. (29)
где К – весовое количество газов, выделяющееся в помещении, мг/ч;
Кдоп – предельно допустимая концентрация газов (таблица №5), мг/м3;
Кпр – концентрация газов в приточном воздухе, мг/м3.
Таблица №5
Предельно допустимая концентрация газов и паров токсических жидкостей в производственных помещениях
| Наименование жидкостей и газов | Концентрация, мг/м3 | Наименование жидкостей и газов | Концентрация, мг/м3 |
| Аммиак | Окись углерода | ||
| Ацетон | Бензол | ||
| Бензин топливный (в перерасчете на С) | Серная кислота | ||
| Бензин растворитель (в перерасчете на С) | Хлор | ||
| Керосин (в перерасчете на С) | Сероводород | ||
| Соляная кислота |
Отделение ремонта топливной аппаратуры (II):
= 66,6, м3/ч.
5. По пыли.
, м3/ч. (30)
где Р – количество пыли, выделяющееся в помещении, мг/ч;
Рдоп – допустимое количество пыли в помещении (таблица №6);
Рпр – количество пыли в приточном воздухе, мг/м3.
Таблица № 6
Допустимая концентрация пыли в производственных помещениях
| Род пыли | Допустимая концентрация пыли, мг/м3 |
| Пыль цемента, глин, минералов и их смесей, не содержащая до 10% (SiO2) | |
| Пыль угольная, содержащая до 10% свободной SiO2 | |
| Пыль угольная, не содержащая свободной SiO2 | |
| Пыль растительного и животного происхождения, содержащая до 10% свободной SiO2 | |
| Пыль растительного и животного происхождения, содержащая 10% и более свободной SiO2 | |
| Пыль искусственных абразивов (корунд и карборунд) |
Деревообделочное отделение (V):
=50 м3/ч.
а) Определение необходимого давления
Системы механической вентиляции состоит из вентиляционного агрегата (вентилятор и электродвигатель) и воздухоотводов для подачи воздуха на определенные расстояния.
Для передвижения заданного количества воздуха по воздуховодам на преодоление сопротивления трения по пути движения воздуха и местных сопротивлений (в фасонных частях воздухоотводов).
В настоящем упражнении приняты воздухоотводы круглого сечения.
Для практических расчетов давление (Р), необходимое для преодоления сопротивления при движении воздуха в воздухоотводах, определяется по формуле 31.
Р=RL+Z, Па (31)
где R – потери давления на трение в воздухоотводе длиной 1 м, Па (определяется по таблице данной в методике);
L – длина участка воздухоотвода, м;
– потери давления в местных сопротивлениях в том же воздухоотводе, Па;
Σе – сумма коэффициентов местных сопротивлений на рассматриваемом участке воздухоотвода (определяется по таблице данной в методике);
– динамическое давление, Па (определяется по таблице данной в методике).
Потери давления в расчетной ветви воздухоотводов составляют сумму потерь давления в участках, составляющих рассчитываемую ветвь (ф-ла 32).
Р=Σ(RL+Z), Па. (32)
Все рассчитанные данные приведены в приложении №2.
б)Подбор вентиляционного агрегата
В состав вентиляционного агрегата входят вентилятор и электродвигатель, приводящий в движение рабочее колесо вентилятора.
В настоящем задании для рассчитываемой системы вентиляции применяются центробежные вентиляторы.
Вентилятор подбирают по потребной производительности потребному давлению, пользуясь характеристиками рис. 5., представляющий собой графическую зависимость давления, от числа оборотов от производительности вентилятора.
Для подбора вентилятора потребную производительность определяют по формуле:
Lвент= Lрасч*k, (33)
Lрасч – полученный по расчету суммарный воздухообмен для всех вентилируемых помещений, м3/ч;
k – коэффициент запаса – k=1,1 – для стальных воздуховодов длинной до 50 м; k =1,15 – для стальных воздуховодов длиной более 50 м.
Lвент=1577,58*1,1=1735,34 м3/ч
Давление для подбора вентилятора (Рвент) определяют по формуле:
Рвент=Ррасч* 
, (34)
Ррасч – давление, подсчитанное по формулам 31, 32 для всей системы вентиляции, Па;
– коэффициент запаса, =1,1.
Рвент=942,95 Па
Если при подборе вентилятора полученные величины Lвент и Рвент не попадают на характеристику одного из вентиляторов, имеющихся на графике, то принимают ближайший подходящий вентилятор и, изменяя число оборотов вентилятора, получают требуемую по расчету производительность и давление.
Пересчет производить по формулам:
L2=L1 
, (35)
P2=P1(
(36)
N2=N1(
(37)
где n1 – число оборотов по характеристике;
n2 – число оборотов измененное;
P1 N1 – соответственно производительность, давление и мощность по характеристике;
P2 N2 –производительность, давление и мощность расчетные.
Электродвигатель подбирается по установочной мощности и числу оборотов вентилятора (определяется по таблице данной в методике).
Необходимую мощность электродвигателя определяют по формуле:
Nв= 
= (38)
где Nв – мощность, потребляемая вентилятором, кВт;
– к.п.д. вентилятора (по характеристике);
– к.п.д. привода, принимаемый:
для электровентиляторов – 1,0;
для муфтового соединения – 0,98;
для клиноременной передачи – 0,95.
Установочную мощность электродвигателя определяют по формуле:
Nуст= m*Nв, (39)
где m – коэффициент запаса мощности электродвигателей (таблица № 7).
Коэффициент запаса мощности электродвигателей при центробежных вентиляторах
Таблица №7
| Мощность на валу электродвигателя, кВт | до 0,5 | от 0,5-1,0 | от 1,0-2,0 | от 2,01 и выше |
| коэффициент запаса m | 1,5 | 1,3 | 1,2 | 1,1 |
| 1. Расчет крепления вертикальных стенок траншей | ||||||||||||||||||||
| Исходные данные | ||||||||||||||||||||
| №п/п | Н, м | L, м | a, м | b, м | γ кг/м3 | φ | tg | tg2 | ||||||||||||
| 1,50 | 1,00 | 0,20 | 1,20 | 1 600,00 | 26,00 | 0,66 | 0,44 | |||||||||||||
| 1 900,00 | 35,00 | 0,52 | 0,27 | |||||||||||||||||
| среднее | 1 750,00 | 30,50 | 0,57 | 0,32 | ||||||||||||||||
| Примечание: * 1 кг = 9,81 Н | ||||||||||||||||||||
| Расчетное сопротивление сосны и ели на изгиб и сжатие вдоль волокон | ||||||||||||||||||||
| Rc сжатие н/см2 | Rи изгиб н/см2 | Коэффициент | Rc с коэф-сжатие н/см2 | Rи с коэф-изгиб н/см2 | ||||||||||||||||
| 1 280,00 | 1 570,00 | 0,85 | 1 088,00 | 1 345,00 | ||||||||||||||||
| №п/п | Q Н/м | σn, Н/м2 | ||||||||||||||||||
| 114 328,49 | 10 359,36 | |||||||||||||||||||
| 106 966,43 | 7 548,80 | |||||||||||||||||||
| 107 994,95 | 8 240,40 | |||||||||||||||||||
| Расчет стоек | ||||||||||||||||||||
| №п/п | Mmax, Н*см | P, Н | W, см3 | dc, см | ||||||||||||||||
| 2 634 128,34 | 137 194,18 | 1 958,46 | 27,13 | |||||||||||||||||
| 2 464 506,44 | 128 359,71 | 1 832,35 | 26,53 | |||||||||||||||||
| 2 488 203,61 | 129 593,94 | 1 849,97 | 26,62 | |||||||||||||||||
| Расчет распорок между стойками | ||||||||||||||||||||
| №п/п | Na, Н | Nв, Н | Fa, см2 | Fв, см2 | dpa, см | dpв, см | ||||||||||||||
| 45 731,39 | 91 462,79 | 42,03 | 84,07 | 7,32 | 10,35 | |||||||||||||||
| Коррекция диаметра распорки в точке "А" (в первом варианте) | 8,50 | 10,35 | ||||||||||||||||||
| 42 786,57 | 85 573,14 | 39,33 | 78,65 | 7,08 | 10,01 | |||||||||||||||
| 43 197,98 | 86 395,96 | 39,70 | 79,41 | 7,11 | 10,06 | |||||||||||||||
| №п/п | Ia, см | Iв, см | ra, см | rв, см | γa | γв | ƒa | ƒв | Na/ƒaFa≤Rc=1280 | Nв/ƒвFв≤Rc=1280 | ||||||||||
| 140,66 | 562,65 | 1,83 | 2,59 | 54,66 | 38,65 | 0,76 | 0,88 | 1 429,80 | 1 235,70 | |||||||||||
| 256,11 | 563,00 | 2,47 | 2,59 | 40,51 | 38,61 | 0,87 | 0,88 | 1 252,44 | 1 235,70 | |||||||||||
| 123,13 | 492,52 | 1,77 | 2,50 | 56,51 | 39,96 | 0,74 | 0,87 | 2 922,79 | 1 247,35 | |||||||||||
| 125,51 | 502,04 | 1,78 | 2,51 | 56,24 | 39,77 | 0,75 | 0,87 | 2 913,27 | 1 245,62 | |||||||||||
| Примечание: итак мы приняли первый вариант исходных данных, при коррекции диаметра распорки в точке "А" | ||||||||||||||||||||
| Расчет обшивки боковых стенок | ||||||||||||||||||||
| №п/п | Р1 н/м | Mmax, Н*м | W, см | t, см | ||||||||||||||||
| 2 071,87 | 310,78 | 23,11 | 0,3 | |||||||||||||||||
| 1 509,76 | 226,46 | 16,84 | 0,3 | |||||||||||||||||
| 1 648,08 | 247,21 | 18,38 | 0,3 |
Приложение №2
| 2. Расчет механической вентиляции для производственных помещений | ||||||||||||||||||||||||
| Определение воздухообмена: | ||||||||||||||||||||||||
| Результаты расчета механической вентиляции | ||||||||||||||||||||||||
| Номер участка | Кол-во воздуха, проходящего по участку L в м куб./час | Диаметр воздухоотвода d, мм | Скорость движения воздуха по воздухоотводу V, м/с | Длина участка L, м | Сопративление трения из 1 пог. м.-R, Па | R*L, Па | Vквγ/2g, Па | Сумма коэффициентов местных сопративлений Σε | Z=ΣεVквγ/2g, Па | P=R*L+Z, Па | Сумма потерь давления в расчетной ветви воздухоотводов, Па | |||||||||||||
| Магистральный воздухоотвод | ||||||||||||||||||||||||
| 0,353 | 8,472 | 2,403 | 0,21 | 0,505 | 8,977 | 857,22 | ||||||||||||||||||
| 332,86 | 3,6 | 1,020 | 22,44 | 7,779 | 9,4 | 73,123 | 95,563 | |||||||||||||||||
| 1015,98 | 5,8 | 1,619 | 37,237 | 20,210 | 9,4 | 189,974 | 227,211 | |||||||||||||||||
| 1022,64 | 5,8 | 1,619 | 29,142 | 20,210 | 9,4 | 189,974 | 219,116 | |||||||||||||||||
| 1472,64 | 6,8 | 1,884 | 39,564 | 27,762 | 0,21+9,4 | 266,793 | 306,357 | |||||||||||||||||
| Ответвления | ||||||||||||||||||||||||
| 0,61 | ||||||||||||||||||||||||
| 6,66 | 0,61 | |||||||||||||||||||||||
| 683,12 | 0,61 | |||||||||||||||||||||||
| 327,86 | 0,61 | |||||||||||||||||||||||
| Исходные данные | ||||||||||||||||||||||||
| № п/п | Наименование отделения | Внутренняя кубатура W, м куб. | Кол-во испаряющегося бензина - растворителя К, г/ч (Кпр=0) | Кол-во электропечей | Значение температур, Сt | t н | γн, кг/м куб. | Кол-во испаряющейся воды, кг/ч | Изменение параметров воздуха | Кол-во выделяющейся пыли Р, г/ч | Р пр | SiO2, % | ||||||||||||
| tв, С | φв, % | qв, г | tн, С | φн, % | qн, г | |||||||||||||||||||
| I | Станочное отделения | |||||||||||||||||||||||
| II | Отделение ремонта топливной аппаратуры | |||||||||||||||||||||||
| III | Термическое отделение | 1,22 | ||||||||||||||||||||||
| IV | Моечное отделение | 10,6 | 4,5 | |||||||||||||||||||||
| V | Деревообделочное отделение | |||||||||||||||||||||||