Расчет вентиляции производственного здания, оборудованного нагревательными печами

Максимальная  температура t_щ и скорость выхода воздуха из щели v_щ не должны превышать 70 ºС и 25 м/с для ворот и технологических проемов и 50°С и 8 м/с для наружных дверей; в начале раздаточного короба v_н=0,7 v_щ.  Угол наклона струи с к плоскости ворот для боковых завес принимается равным 45° для ворот, защищенных от ветра, и 30° - для незащищенных. Используется несколько типов воздушных занос и методов их расчета. Рассмотрим последовательность расчета для случая, когда в помещении отсутствуют механический приток и вытяжка или они равны.

1. Находят количество воздуха, подаваемого завесой, кг/ч:

                        (5.12)

где - характеристика завесы, т. е. отношение количества воздуха, подавляемого завесой, к количеству смеси воздуха, проходящего в помещение через проем (ворота), рекомендуемое значение = 0,6….0,8;

- коэффициент, учитывающий расход  воздуха, проходящего через проем  при работе завесы: = 0,25 для боковых завес распашных ворот, =0,29 для раздвижных при отношении F = = 20 .. . 30 (F -суммарная площадь воздухо-выпускных щелей, м²);

F_пр- площадь открываемого проема, оборудованного завесой, м²;

р = 9,81h - расчетная разность давления, Па.

Здесь h-расстояние от середины проема, оборудованного завесой до нейтральной зоны, м; вычисляется при расчете вентиляции помещения, без полных расчетных данных определяется по формулам табл. 4.27;

- плотность воздуха, кг/м³, при наружной температуре соответствующая расчетным параметрам Б для холодного период года;

-плотность воздуха при температуре  помещения; 

- плотность смеси воздуха,  проходящего через открытый проем  при температуре, равной нормируемой  температуре в районе ворот.

2. Определяют температуру воздуха, подаваемого завесой, ⁰С:

                                   ,                                                        (5.13)

где - отношение количества теплоты, теряемой с воздухом, уходящим через открытый проем наружу  к тепловой мощности завесы .

3. Вычисляют суммарную тепловую мощность воздухонагревателей (калориферов) воздушно-тепловой завесы, Вт:

              (5.14)

где с - теплоемкость воздуха, кДж/(кг*К);

t_нач  - температура воздуха, забираемого на завесу.

При расположении вентилятора  завесы на полу и заборе воздуха  на уровне его всасывающего отверстия  t_нач = t_см,  при заборе воздуха из верхней зоны t_нач = t_в или t_нач= t_ух.

4. Определяют ширину воздуховыпускной щели, м:

b_щ = F_пр/2 ,                                            (5.15)

где Н_щ - высота щели, равная высоте ворот (проема), м.;

5. Находят скорость воздуха на выходе из щели, м/с:

                                           (5.17)

Если она окажется больше допустимой (v_доп = 25 м/с), то b_щ, м определяют по формуле

b_щ=G_зав/v_доп2 3600                            (5.18)

6. Определяют дополнительные теплопоступления, необходимые для компенсации теплопотерь помещения вследствие врывания воздуха через открытые ворота или технологические проемы, Вт:

                

                                 (5.19)

где  t_р.з. - температура воздуха в рабочей зоне, °С;

- продолжительность открывания  ворот (проема) в пределах одного  часа, мин.

Рассчитаем двухстороннюю боковую завесу у распашных ворот помещения при закрытых аэрационных проёмах в холодный период года. Механический приток и механическая вытяжка сбалансированы. Исходные данные:

=-32⁰С; =1,5 кг/м³; t_р.з.=15⁰С, =1,226 кг/м²; t_см=8⁰С, =1,256 кг/м³, длина притворов приточных аэрационных проёмов l_п=850 м; длина притворов фонаря  l_ф=700 м; расстояние от центра фрамуг аэрационного фонаря до центра приточных проёмов h_п+hв=5,5м; приточные проёмы расположены на уровне проёма ворот, т.е h₁=0; вентилятор завесы расположен на отметке 0,000; ворота (4 3) открыты 10 м в течение одного часа.

1. Задаёмся характеристикой завесы =0,6; =20; =0,25. Находим расчётное значение:

м

2. Вычисляем расчётную разность давлений

 

∆Р=9,81h(ρ_н –ρ_р.з.)= 9,81×4(1,5-1,226)=10,75 Па

3. Определяем количество воздуха, подаваемого завесой

= кг/ч

4. Находим температуру газа, воздуха, подаваемого завесой при (см. табл.2.2):

           

=                                          (5.20)

=[(8+32)/0,6(1-0,06)] +(-32)=30,698 ⁰С

5. Вычисляем тепловую мощность воздухонагревателей

0,278·33673·1,005(30,698-8)=213540 Вт

6. Находим ширину воздуховыпускной щели

b_щ = F_пр/2FH_щ=

     7)Скорость воздуха на выходе из щели

<25 м/с

Дополнительные  теплопоступления необходимые для  нагрева холодного воздуха, поступившего в помещение через ворота,

 Вт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.4. Расчёт воздушного душирования

 

Рассчитать  воздушное душирование рабочего места у нагревательной печи. Категория работ – тяжёлая. Поверхностная плотность лучистого теплового потока =1400 Вт/м² (табл. 4.24), температура воздуха в рабочей зоне . (г. Караганда =25, I=11,1 кДж/кг) Согласно табл. 4.23 средняя температура t_р.м.=18, подвижность воздуха на рабочем месте v_р.м.=2 м/с. Расстояние от душирующего патрубка до рабочего x=2 м.

Поскольку >350 Вт/ м², душирование осуществляется наружным воздухом. При адиабатическом процессе охлаждения на выходе из фокусной камеры температура воздуха t_ф.к.=17, а нан выходе из душирующего патрубка t_о= t_ф.к.+ = 17+1,5= 18,5. Предварительно принимаем душирующий патрубок ПДВ=3 с углом наклона лопаток , для которого по табл. 5.11 находим n=3,5, m=5,1.

Определяем  площадь живого сечения патрубка:

 =                                         (5.21)

Табличное значение =0,14 м² . Находим скорость воздуха на выходе из патрубка:

 

                                                             (5.22)

 

Устанавливаем расход воздуха подаваемого душирующим патрубком =3600·0,14·2,1=1000 м³/ч. В холодный период года и в переходных условиях температура и скорость движения воздуха на рабочем месте должны быть в таких пределах: , м/с, = 13…19 (см. табл. 4.23). Оставляя неизменной производительность вентилятора, а следовательно и ;; принятые для тёплого периода, определим температуру вопросы из душирующего патрубка при и , используя формулу:

,                                               (5.23)

Откуда t_o=23

 

Работа фокусной камеры в  холодный период года и в переходных условиях отключается. Нагрев подаваемого  воздуха осуществляется в калорифере до температуры t_к=23-1,5=21,5.

 

 

 

 

6. ВОЗДУХООБМЕН И ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ В ЦЕХЕ

 

6.1. Расчет воздухообменов общеобменной вентиляции

 

Площадь цеха 28 12 м, высота 8 м; суммарные теплопоступления от технологического оборудования *= 453909 Вт; теплота, вносимая солнечной радиацией, *= 19051 Вт; потери теплоты через ограждающие конструкции включая инфильтрацию в холодный период Q_т.п.= 810544  Вт. Объем воздуха, удаляемого местной вытяжной вентиляцией L_м.о.= 4186 м³/ч.

Поскольку в помещении  имеются местные отсосы, расчетную  наружную температуру для - холодного периода года выбираем по климату Б, т. е. =-32⁰C; расчетная температура для теплого периода =25,1 ⁰С (параметры климата А).

Теплый период года. Определяем тепловую напряженность цеха исходя из условного объема помещения высотой Н = 6 м, т. е.

V=28

12 8=2688 м²:

 Вт/м² (6.1)

Находим температуру  воздуха в рабочей зоне. Согласно табл. 1.8 (прим. 8) при g>23 Вт/м³ t_р.з= +(5-2) = 25,1+3 = 28,1 ⁰С (категория работ тяжелая).

Вычисляем температуру  воздуха, удаляемого из верхней зоны помещения,

⁰C (6.2)

где m = 0,4 (по табл. 5.2 [7]), t_пр= = 25,1°С, поскольку в целях экономии электроэнергии воздух подается естественным путем.

При найденных значениях  t_пр , t_р.з., t_ух.  расход воздуха для ассимиляции избыточной теплоты

= (6.3)

=

=156212кг/ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приточный воздух  G_пр = G_м.о.+G_я = 5148,78+156212=161361 кг/ч   подается в цех естественным путем через нижние приточные проемы. Удаление воздуха из цеха осуществляется местной вытяжной вентиляцией и естественным путем через фонарь  (G_ух= G_я=161361кг/ч) благодаря чему обеспечивается вентиляция верхней зоны помещения. Необходимая площадь приточных и вытяжных проемов определяется при расчете аэрации.

Переходные  условия. Температура наружного воздуха t_н= 8 °С, рабочей зоны t_р.з.=15 °С (см. табл. 1.7 [6]). Потери теплоты

       

Вт                    (6.4)

Тепловыделения *= 519563 Вт, теплота солнечной радиации

Q_с.р.= 14674 Вт. Поскольку теплопоступления превышают потери теплоты, искомой величиной является потребное количество воздуха для ассимиляции избытков теплоты. Температура уходящего воздуха (приток естественный)

8+ =25,5 ⁰С.

Расход воздуха  для ассимиляции избытков теплоты

G_я =

=85919 кг/ч

Приточный воздух, поскольку он не требует нагрева, подается естественным путем на высоте не ниже 4 м от уровня пола в количестве G_пр = G_м.о.+G_я=4186×1,23+859191=91068 кг/ч,  удаление осуществляется местной вытяжной вентиляцией 5132 кг/ч и через фонарь. Площадь приточных и вытяжных проемов определяется расчетом аэрации на переходные условия.

Холодный  период года. Температура воздуха в рабочей зоне t_р.з. = 15 ⁰С (по табл. 1.7). Поскольку суммарные потери теплоты превышают теплопоступления *, искомой величиной будет температура приточного воздуха. дополнительно к местной вытяжной вентиляции предусматривается вентиляция верхней зоны в минимальном объеме из расчета 6 м³/ч на 1 м² площади пола помещения: L_в.з. = 28·12·6=2016 м³/ч. Температуру удаляемого воздуха примем на 3 °С выше t_р.з.,

т. е. t_ух.=15+3=18 ⁰С, =1,213 кг/м³.

В таблице 6.1. приводится уравнение тепловоздушного  баланса.

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 6.1

Уравнение тепловоздушного баланса 

Теплоизбытки и содержание теплоты в приточном воздухе, кДж/ч	Теплонедостатки и содержание теплоты в вытяжном воздухе, кДж/ч
∑Qт.в.=453909·3,6=1634072	Qт.п.=3,6·810544=2917958
Qпр=(Lм.о.+Lз.в.)сρпрtпр= =(4186+2016)1,005·ρпрtпр= 6233ρпрtпр	Qм.о.= Lм.о.·с·ρр.з.·tр.з.=4186·1,005· 1,23.·15=77618 Qв.з.=Lв.з.·с·ρух·tух=1800·1,005·1,213· 18=39498
Итого: 1634072+6233ρпрtпр	Итого:2005719

Решив уравнение  баланса относительно t_пр и приняв 1,2 кг/м³, получим:

t_пр =

⁰С

Приточный воздух подается механическим путем с подогревом до 19°С.

Производительной  установки принята равной L_п.у. = L_м.о.+L_в.з.= 4186+2016= =6202 м²/ч. Удаление воздуха осуществляется местной вытяжной вентиляцией и естественным путем через фонарь.

 

6.2. Расчёт аэрации

 

Аэрация представляет собой естественный организационный воздухообмен, происходящий вследствие разности плотностей наружного и внутреннего воздуха, действия ветра и их совокупного воздействия. Применяется в цехах со значительными тепловыделениями, если концентрация пыли и вредных газов в приточном воздухе не превышает 30 % ПДК в рабочей зоне. Аэрация недопустима в цехах с источниками выделения газов и паров вредных веществ или пыли из-за возможности загрязнения окружающей среды, а также в помещениях с искусственным климатом.

При известном  воздухообмене цель расчета аэрации - определить потребную площадь аэрационных проемов для обеспечения заданной температуры воздуха в рабочей зоне. Возможно решение и обратной задачи. Приточные проемы устраивают в наружных стенах на высоте не менее 0,3 м, но не выше 1,8 м для теплого периода года, и не менее 4 м от уровня пола или рабочей площадки до низа вентиляционного проема для переходных условий и холодного периода. Подачу неподогретого воздуха в холодный период года на более низких отметках допускается проектировать, предусматривая мероприятия, предотвращающие непосредственное воздействие холодного воздуха на работающих. Площади аэрационных проемов определяют по формулам: