Расчет и проектирование искусственной вентиляции

 

Рис. 1 - Схема приточной, вытяжной и  приточно-вытяжной механической вентиляции

 

а — приточная; б — вытяжная; в — приточно-вытяжная;

1 — воздухоприемник для забора чистого воздуха, устанавливаемый снаружи здания в тех местах, где воздух наименее загрязнен; 2 — воздуховоды для перемещения воздуха к месту назначения; 3 — фильтр для очистки воздуха от пыли; 4 —калориферы; 5 — вентиляторы (возбудители движения воздуха); 6 — воздухораспределительные устройства (насадки, патрубки), обеспечивающие подачу воздуха в нужное место с заданной скоростью и в требуемом количестве; 7— вытяжные трубы для выброса удаляемого воздуха в атмосферу; 8 — устройства для очистки удаляемого воздуха; 9 — воздухозаборные отверстия для удаляемого воздуха; 10 — клапаны для регулирования количества свежего вторичного рециркуляционного и выбрасываемого воздуха; 11 — помещение, обслуживаемое приточно-вытяжной вентиляцией; 12 — воздуховод для системы рециркуляции

 

 

 

Вентиляторы – это  воздуходувные машины, создающие  определенное давление и служащие для  перемещения воздуха при потерях  давления в вентиляционной сети не более 12 кПа. Наиболее распространенными  являются осевые и радиальные (центробежные) вентиляторы.

Эжекторы применяют  в вытяжных системах в тех случаях, когда необходимо удалить очень  агрессивную среду, пыль, способную  к взрыву не только от удара, но и  от трения, или легко воспламеняющиеся взрывоопасные газы (ацетилен, эфир и т. д.).

Назначением местной  вентиляции является удаление вредных  выделений непосредственно от мест их образования и предотвращение их перемешивания с воздухом помещения.

Местная вентиляция по сравнению  с общеобменной требует значительно  меньше затрат на устройство и эксплуатацию.

Местная вентиляция бывает вытяжная и приточная.

Местная вытяжная вентиляция удаляет вредные вещества непосредственно у источника возникновения. Осуществляется с помощью местных отсосов (полностью закрытые, полуоткрытые или открытые) и укрытий. К вытяжной вентиляции относятся вытяжные шкафы, зонты, завесы, бортовые отсосы, кожухи и т.д.

Местная приточная вентиляция подает чистый воздух на рабочее место, создавая благоприятную метеорологическую  установку. К приточной вентиляции относятся воздушные души, завесы, оазисы.

Вытяжные шкафы почти полностью закрывают источник выделения вредных веществ. Незакрытыми остаются лишь проемы для работы внутри шкафа, через которые воздух из помещения поступает в шкаф. Для удаления из шкафа избытков тепла или вредных примесей естественным путем необходимо наличие подъемной силы, которая возникает, когда температура воздуха в шкафу превышает температуру воздуха в помещении.

  Бортовые отсосы используют, когда пространство над поверхностью выделения вредных веществ должно оставаться свободным при загрузке и выгрузке обрабатываемых изделий с помощью подъемно-транспортных устройств.  Бортовые отсосы делают у одного борта, если ширина ванны не превышает 0,7 м, или у двух противоположных бортов, когда ширина ванны составляет 0,7…1,0 м (рис.2).

 

 

Рисунок 2 – Двухбортовой отсос  от ванны 

 

Вытяжные зонты (рис.3) применяют для улавливания вредных веществ, имеющих меньшую плотность, чем окружающий воздух. Эффективность работы вытяжного зонта зависит от размеров, высоты подвеса и угла его раскрытия. Чем больше размеры и чем ниже установлен зонт над местом выделения вредных веществ, тем он эффективнее.

 

 

Рисунок 3 – Вытяжные зонты

 

Воздушный душ представляет собой подачу на человека струи воздуха  заданных параметров. Воздушное душирование предусматривают на постоянных рабочих местах при воздействии на работающих теплового излучения.

Воздушные оазисы — участки рабочей площадки, отгороженные от остального помещения вертикальными, обычно стеклянными щитами, между которыми оставляют необходимые проходы. Выгороженную часть, имеющую открытый верх, «затопляют» приточным воздухом необходимых параметров.

Воздушная завеса создаются  струей воздуха, поступающей из узкой  щели со скоростью 10…15 м/с для предотвращения прохода воздуха через открытый проем. Воздушные завесы устраивают у дверных проемов в наружных стенах для отклонения потока холодного воздуха, устремляющегося через открытые двери в помещение, а также в проемах во внутренних стенах. В этом случае воздушные завесы препятствуют перетеканию загрязненного воздуха от одного помещения в другое.

Система аспирации – это пылеотсасывающая вентиляция, удаляющая воздуха с содержанием пыли более 1 кг в 1 м³.  Аспирация встречается в дробильных, литейных, химических и металлургических цехах. Отличительной особенностью аспирационной системы являются сильно наклонные воздуховоды. В менее пыльных производствах используется пылеудаляющая вентиляция (отличается отсутствием наклонных воздуховодов).

 

Кондиционирование – процесс создания и автоматического поддержания оптимальных параметров воздушной среды в производственных помещениях.  Для обеспечения кондиционирования используются специальные установки – кондиционеры (местные и центральные). 

В производственных помещениях, где возможно внезапное поступление в воздух рабочей зоны больших количеств вредных веществ при нарушении технологического режима при авариях, наряду с рабочей предусматривается устройство аварийной вентиляции.

Система аварийной  вентиляции должна включаться автоматически при достижении ПДК вредных выделений или при остановке одной из систем общеобменной или местной вентиляции.

На производстве часто  устанавливают комбинированные  системы вентиляции: общеобменную с  местной, общеобменную с аварийной.

 

1.2 Вредные и взрывопожароопасные  свойства транспортируемого продукта

 

Вредное вещество – метанол (СН₃OH).

Метанол - особо  опасная легковоспламеняющаяся  жидкость.

В свободном состоянии метиловый спирт встречается в природе лишь изредка и в очень небольших количествах (например в эфирных маслах), но производные его распространены довольно широко. Так, например, многие растительные масла содержат сложные эфиры метилового спирта: масла гаултерии - метиловый эфир салициловой кислоты С₆H₄(OH)COOCH₃, масло жасмина — метиловый эфир антраниловой кислоты С₆H₄(NH₂)COOCH₃. Простые эфиры метилового спирта чрезвычайно часто встречаются среди природных веществ, например природных красителей, алкалоидов и т. п.

В промышленности метиловый  спирт раньше получали исключительно  путём сухой перегонки дерева. В жидких погонах, так называемом «древесном уксусе», наряду с уксусной кислотой (10 %), ацетоном (до 0,5 %), ацетальдегидом, аллиловым спиртом, метилацетатом,  аммиаком  и аминами содержится также 1,5-3 % метилового спирта. Для отделения уксусной кислоты продукты сухой перегонки пропускают через горячий раствор известкового молока, задерживающий её в виде уксуснокислого кальция. Значительно труднее отделить метиловый спирт от ацетона, так как температуры кипения их очень близки (ацетон, т.кип.56,5°; метиловый спирт, т.кип. 64,7°). Все же путём тщательной ректификации на соответствующих колоннах в технике удается почти полностью отделить метиловый спирт от сопутствующего ему ацетона. Неочищенный метиловый спирт называется также «древесным спиртом».

 

Физико-химические свойства:

Метанол - бесцветная прозрачная жидкость без нерастворимых примесей.

Молекулярная  масса                                                                  32,04 г/моль

Плотность при 20°С                                                                                          0,791-0,792 кг/м³

Относительная плотность при 20°С                                                         0,123

Температура кипения (при р=101кПа)                                                 65°С

Температура плавления:                                                                         -98°C

 

Пожароопасные свойства:

Концентрационные пределы  распространения 

          пламени (в смеси с воздухом)           6,98 % - 35,5 % (об.). 

 

Пределы взрываемости                                                             5,5 % - 44 % (об.). 

 

По ГОСТ 12.1.005 предельно допустимые концентрации (ПДК):

ПДК в воздухе рабочей зоны                                                               5 мг/м³

максимальная разовая концентрация в атмосферном воздухе

населенных мест                                                                                   1 мг/м³

среднесуточная                                                                                     0,5 мг/м³

Класс опасности                                                                                                3

 

 

 Электрооборудование и освещение должно быть во взрывобезопасном исполнении, оборудование и трубопроводы - заземлены. При работе с продуктом, сливно-наливных операциях должны соблюдаться требования электростатической искробезопасности по ГОСТ 12.1.018.

Температура вспышки                                                              6°С

Температура воспламенения                                                                        13°С

Температура самовоспламенения                                                   440°С

Верхний концентрационный предел

распространения пламени (ВКПРП)                                            6,98 %(об.)

Нижний концентрационный предел

распространения пламени (НКПРП)                                    35,5 % (об.)

Группа взрывоопасности  смеси  по ГОСТ Р 51330.5                                 T2

Категория взрывоопасности  смеси по ГОСТ Р 51330.11                            IIA

Вредное действие на организм человека:

        Метанол обладает политропным действием с преимущественным воздействием на нервную систему, печень и почки. Обладает выраженным кумулятивным эффектом. Метанол представляет собой опасность, вплоть до смертельного исхода, при поступлении через желудочно-кишечный тракт. Острые отравления при вдыхании паров встречаются редко. Метанол обладает слабовыражен-ным местным действием на кожу, может проникать через неповрежденные кожные покровы (ПДУ загрязнения кожных покровов составляет 0,02 мг/см²).

Симптомы отравления - головная боль, головокружение, тошнота, рвота, боль в желудке, общая слабость, раздражение слизистых оболочек, мелькание в глазах, а в тяжелых случаях - потеря зрения и смерть.

 

1.3 Класс взрывоопасной зоны в помещении

 

В соответствии с ПУЭ  зона в помещении насосной относится к взрывобезопасной зоне класса 2, так как при нормальной эксплуатации взрывобезопасная смесь метанола с воздухом не образуется, а возможна только в результате аварий или неисправностей [Правила устройства электроустановок, глава 7.3.].

 

 

 

1.4 Вид взрывозащищенного  электрооборудования

 

Для класса 2 характерно электрооборудование повышенной надежности против взрыва.  Согласно ПУЭ по ГОСТ  12.2.020 – 76^* устанавливаем вид взрывозащищенного электрооборудования:

Уровень взрывозащиты электрооборудования - 2 (электрооборудование повышенной надежности против взрыва - взрывозащищенное электрооборудование, в котором  взрывозащита обеспечивается только в  признанном нормальном режиме работы);

Вид взрывозащиты – d (взрывонепроницаемая оболочка);

Группа взрывозащищенного  электрооборудования – II (для внутренней и наружной установки);

Подгруппа взрывозащищенного  электрооборудования – IIА;

Температурный класс  электрооборудования – Т2;

Маркировка взрывозащищенного электрооборудования – 1ExsdIIAT6.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Расчетная часть 

2.1 Расчет массы выделяющегося  в помещение газа (пара) через  неплотности оборудования

 

Определяем количество вредных выделений  в помещении  через

неплотности оборудования  по формуле [Справочник проектировщика, стр. 65]:

     , кг/ч

     где η  – коэффициент запаса, равный 1,5 … 2, примем η =1,75;

 Р₁ – давление в оборудовании, кгс/см²;

           m – коэффициент негерметичности. При периодических испытаниях m=0,005 1/ч;

 V – объем парогазовой фазы, находящейся внутри оборудования, м³;

 М – относительная молекулярная масса газа, М(СН₄) = 16,04;

 Т – абсолютная  температура газа, К.

 

     кг/ч = 922643 мг/ч

     

2.2 Расчет количества приточного воздуха по массе выделяющихся вредных веществ и взрывоопасных веществ

 

Определяем количество приточного воздуха по массе выделяющихся

вредных веществ по формуле [СНиП 41-01-2003 Отопление, вентиляция и  кондиционирование]:

       

     , м³/ч,