НАО «АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ»

Кафедра охраны труда и окружающей среды

 

 

 

 

Промышленная вентиляция 

Конспект лекций

для студентов специальности 5В073100 - «Безопасность жизнедеятельности

и защиты окружающей среды»

 

 

 

Алматы  2012

 

СОСТАВИТЕЛИ: М.К. Дюсебаев, Ж.С. Абдимуратов.      Промышленная вентиляция.  Конспект лекций для студентов специальности 5В073100 - «Безопасность жизнедеятельности и защиты окружающей среды».  - Алматы: АУЭС, 2012 -  32 с.

 

Конспект лекций предназначен для ознакомления студентов с материалами по дисциплине  «Промышленная вентиляция». Конспект лекций рекомендуется для студентов специальности 5В073100 - «Безопасность жизнедеятельности и защиты окружающей среды».   

Табл.  3,  библиогр. - 6 назв.

 

Рецензент: канд.тех.наук, проф. Пак М.И.

 

Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества «Алматинский  университет  энергетики и связи» на 2011 г.

 

© НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2012 г.

                                                                          Сводный план на 2011 г., поз. 336

 

 

         1 лекция.  Введение. Общие сведения о вентиляции

        

Процессы промышленного производства, например, выработка тепловой и электрической энергий сопровождаются выделениями в воздух помещений тепла, влаги, газов, пыли и различных вредных веществ, оказывающих негативное воздействие на здоровье человека.

         Назначение вентиляции – поддерживать химический состав и физическое состояние воздуха, удовлетворяющее гигиеническим требованиям, т.е. обеспечивать определенные метеорологические параметры (температура, влажность и подвижность) и чистоту воздуха.

Отработанный (чистый) воздух, подаваемый в помещение, называется приточным, а загрязненный воздух, удаляемый из помещения - вытяжным.

Системы вентиляции по способу перемещения воздуха в помещении подразделяются на системы с естественным побуждением и системы с искусственным побуждением.

При  естественном побуждении перемещение воздуха в помещении осуществляется за счет действия гравитационных сил и ветрового давления. Наружный воздух как более плотный поступает в помещение через нижние аэрационные проемы; вытяжной воздух удаляется через верхние проемы. Если приточные и вытяжные аэрационные проемы оснащены регулируемыми фрамугами, т. е. осуществляется организованный воздухообмен, то такая система вентиляции называется аэрацией.
         При  искусственном побуждении  перемещение воздуха в помещении осуществляется за счет работы вентиляторов.

Системы вентиляции могут быть местными и общеобменными.
         Системы местной вентиляции подразделяются на приточные и вытяжные. В системах местной приточной вентиляции «чистый» воздух подается непосредственно на рабочие места. В системах местной вытяжной вентиляции удаление загрязненного воздуха осуществляется непосредственно от мест образования. Причем коэффициент улавливания желательно иметь наибольший. В противном случае вредность распространится по помещениям и уловить ее удастся с меньшей концентрацией, а следовательно, с большим расходом воздуха, что приведет к удорожанию системы.

Системы общеобменной вентиляции также подразделяются на приточные и  вытяжные.

Организация воздухообмена общеобменной приточной и вытяжной вентиляций зависит от относительной плотности и места расположения источников вредных выделений.

Если в помещении имеются легкие вредные выделения (теплота, горячий газ, водяные пары и т.д.), то приточный воздух подается в рабочую зону, а вытяжной в зависимости от токсичности газа удаляется из верхней зоны или из верхней и нижней зон одновременно. Иногда из-за технологических соображений приточный воздух подается в верхнюю и нижнюю зоны.

Если в помещении имеются тяжелые вредные выделения, то приточный воздух подается в большем объеме в рабочую зону, а частично - в верхнюю, вытяжной воздух удаляется в основном из рабочей зоны, частично - из верхней.

Перечисленные  схемы  организации  воздухообмена не охватывают все возможные случаи,  а  только  дают  общее представление.

В производственных зданиях, как правило, проектируется и
аварийная вентиляция. Эта система должна обеспечивать удаление дыма и вредных выделений при аварийных ситуациях. Она состоит из вытяжных и приточных установок, которые включаются автоматически, и обеспечивает большие расходы воздуха по сравнению с обычной системой вентиляции. При пожаре приточные установки подают воздух без подогрева в лестничные клетки и другие проходы для эвакуации людей.

         Устройства вентиляции должны удовлетворять следующим требованиям:

         - площадь для размещения вентиляционного оборудования и каналов – минимальная;

         - размещение вентиляционных каналов, устройств для раздачи и забора воздуха сочетается с архитектурным обликом помещений и не ухудшает интерьеры;

         - в промышленных зданиях вентиляционные устройства не мешают производственному процессу (например, размещение вентиляционных каналов в цехах, где работают передвижные подъемные краны и т.д.);

         - обеспечение хорошей вибро – и звукоизоляции вентиляционного оборудования от строительных конструкций;

         - эксплуатационная характеристика систем вентиляции, как правило, учитываемая при проектировании, позволяет осуществить надежную наладку и регулирование работы отдельных элементов устройств систем вентиляции, с целью обеспечения или требуемого изменения расходов воздуха в приточных и вытяжных отверстиях (приточных насадок, местных отсосов);

         - регулирование работы калориферов, вентиляторов и других устройств;

         - удобства обслуживания и ремонта и др.;

         - минимальная стоимость оборудования и строительно-монтажных работ, максимально возможная экономия электроэнергии и топлива при эксплуатации вентиляционных установок;

         - возможность легкого и надежного регулирования или переключения с одного режима работ на другой при изменении выделения расчетных вредностей и т.д.

         Целью дисциплины является формирование у студентов системы знаний по основам теории и практики проектирования промышленной вентиляции, ознакомление с научными основами, техническими средствами и практическими способами создания и поддержания нормальных атмосферных условий и требуемой степени чистоты воздуха как на рабочих местах, так и в зоне обитания человека в условиях производства.

         Задачей дисциплины является  подготовка студентов по основным направлениям промышленной вентиляции, овладение навыками расчета и проектирования систем промышленной вентиляции. 

 

         2 лекция.  Воздушная среда производственных помещений

 

         В настоящее время влияние загрязнения воздуха на состояние здоровья человека, возникновение и течение ряда заболеваний является одним из основных факторов охраны воздушной среды производственных помещений. Человек делает за свою жизнь в среднем 600 млн. вдохов, потребляя при этом 600 тыс. м2 воздуха.

         Атмосферный воздух представляет собой механическую смесь 13 газов, в том числе (% по объему): кислорода – 20, 95; азота – 78,08; диоксида углерода – 0,032 и ряда инертных газов (аргон, неон, гелий, криптон и др.). Кроме них, в атмосфере постоянно присутствуют водяной пар, пыль и микроорганизмы, которые создают естественное загрязнение. Организм человека на протяжении всей истории своего существование развивался при наличии именно такого состава воздуха. Воздух доставляет органам и тканям жизненно важное вещество – кислород, способствует выведению вредных продуктов газообмена из организма и оказывает влияние на физиологические функции. За сутки через легкие человека проходит 17 куб.м воздуха общим весом 22 кг. Без воздуха человек может существовать не более 5 мин.

         Загрязнение воздушной среды производственных помещений – это поступление нехарактерных для нее примесей, которые изменяют её свойства и отрицательно влияют на здоровье работающих.

         Очень трудно подсчитать постепенно накапливающиеся, поначалу совсем незаметные внешне патологические изменения в организме человека, возникающие в результате действия вредных веществ. Они ведут от слабых форм интоксикации к резким обострением хронических заболеваний, даже смертности.

         Значительные количества и неблагоприятные действие загрязнений обусловливает и неблагоприятные действие загрязнений обусловливает необходимость ограничить их содержание в воздухе рабочей зоны, вентиляционных выбросах и приточном воздухе.

         Содержание вредных веществ не должно превышать установленных предельно допустимых концентрации (ПДК) согласно ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ. ПДК – это концентрация, которая при 8-часовой ежедневной (кроме выходных дней) работе или другой продолжительности, но не более 41 часа в неделю, за время всего рабочего стажа не может вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

         Концентрация в воздухе рабочих мест наиболее широко встречающихся газообразных загрязнений не должно превышать следующих значений (мг/м3): диоксид серы – 10, оксиды азота (в пересчете на NO2) – 5, оксид углерода -20.

Запыленность воздуха в рабочей зоне при содержании различного минерального состава или свинца не должно превышать следующих предельно допустимых концентрации:

кремнесодержащая пыль:

         - диоксид кремния кристаллический (кварц, кристобалит, тридилит) при содержании его в пыли более 70% - 1 мг/м3;

         - диоксид кремния кристаллический при содержании его в пыли от 10 до 70% (гранит, шамот, слюда – сырец и др.) – 2 мг/м3;

         - диоксид кремния кристаллический при содержании его в пыли от 2 до 70% (горючие кукерситные сланцы, медносульфидные руды, глина и др .) – 4 мг/м3;

         угольная и углепородная пыль:

         - антрацит с содержанием свободного диоксида до 5% - 6 мг/м3;

         - свинец и его неорганические соединения – 0,01 мг/м3.

         При одновременном содержании в воздухе нескольких вредных веществ однонаправленного действия (близких по химическому строению и характеру биологического воздействия на организм человека) должно выдерживаться следующее соотношение

 

 1,                             (2.1)

 

где С1, С2, … Сn – фактические концентрации вредных веществ в воздухе;

         ПДК1, ПДК2, ... ПДКn – предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны.

 

2.1 Основное дифференциальное уравнение вентиляции

 

         Определение вентиляционного обмена является одной из главных задач, возникающих при устройстве вентиляции.

         Воздухообменном называется количество вентиляционного воздуха, необходимое для обеспечения санитарно – гигиенического уровня воздушной среды помещении и одновременно удовлетворяющее (если помещение производственное) технологическим требованиям к воздушной среде производственных помещении.

         Определим необходимый воздухообмен в помещении, в котором происходит выделение вредностей. При этом рассмотрим случай, когда вредные выделения и приточный воздух равномерно распределяются по всему пространству помещения.

         Примем обозначения: Z - количество выделяющейся вредности в течение 1 ч; zτ – содержание той же вредности в 1 м3 удаленного (вытяжного) из помещения воздуха по истечении промежутка времени τ; z1 – содержание вредности в 1 м3 приточного воздуха (допускается, что такое же содержание вредностей будет и в воздухе помещения по окончании работы вентиляции); V - объем помещения, м3; L - количество воздуха, необходимое для борьбы с вредными выделениями; zτ - содержание вредности в 1 м3 удаляемого воздуха.

         Очевидно, что за бесконечно малый промежуток времени dτ содержание вредности изменится на dzτ . В целом же приращение вредности V dzτ  за тот же промежуток времени может слагаться из вредности в помещении и из той же вредности, поступающей с приточным воздухом, поэтому

 

  ,                           (2.2)

 

где      - количество вредности, выделяющейся в помещении;

           - количество вредности, вносимой в помещение проточным воздухом;

           -  количество вредности, удаляемой вытяжной вентиляцией;

           -  количество вредности, которое остается в помещении.

         Выражение (2.2) - дифференциальное уравнение процесса. Имея в виду, что z, L, V, z1 – постоянные величины, преобразуем его:

 

 +  -  = / dτ     или    / dτ + /V = ( + Z)/V .         (2.3)

 

         После интегрирования при постоянном значении L уравнение (2.3) получает вид

 = ( + Z)/L(1 – e-/V) + z1 e-/V  .                          (2.4)

 

При продолжительной и непрерывной работы вентиляции τ → ∞, а e-/V  обращается в нуль:

 

 

Тогда уравнение (2.4) упрощает и получает вид

 

 = ( + Z)/L  или   = + Z/L    .                         (2.5)

 

Откуда

                       L = Z/(zτ z1).                                                 (2.6)

 

Если в наружном  (приточном)  воздухе отсутствует вредность , т.е.  = 0, то, подставив значение  = 0 в уравнения (2.4) и (2.6), получим

 

 = Z/L    или  L = Z/ .                                        (2.7)

        

         Уравнения (2.6) и (2.7) являются основными для расчета воздухообмена при установившемся состоянии воздушной среды в помещениях общественных и промышленных зданий. Под установившимся состоянием понимается стабильность по времени выделения и разбавления вредностей, а также равномерность распределения ее по помещению.

         Время включения в работу вентиляционной системы. В помещениях большого объема V возможно начинать вентилирование не сразу, а после того, как концентрация вредности достигнет допустимого предела zτ , т.е. через промежуток времени τn (ч)

 

τn = V(zτ z0)/Z  ,                                          (2.8)

 

где    z0 - начальная концентрация вредности в помещении, отнесенная к 1 м3 воздуха;

          Z  - количество выделяющейся вредности.

         Кратность воздухообмена. Кратностью воздухообмена К называется отношение воздухообмена, создаваемого в помещении, к внутреннему объему помещения, т.е. L/V = К. Эта величина показывает, сколько раз в течение часа весь объем помещения заполняется вводимым в помещение приточным воздухом.

         Расчет воздухообмена в помещении по кратности делают в случаях, когда точное определение количества выделяющейся вредности затруднительно. Экспериментально выявленный расчетный воздухообмен L для каких-либо помещений относят к их внутреннему объему V, тогда частное дает величину К кратности обмена, т.е. К = L/V. По кратности обмена определяют воздухообмен в помещениях общественных и промышленных зданий.

         Определение воздухообмена по любому виду расчетных вредностей следует завершать нахождением значения кратности воздухообмена, как критерия, характеризующего величину вентиляционного обмена. Не менее важное значение имеет величина воздухообмена, отнесенная к одному человеку, находящемуся в данном помещении.

         Расчет воздухообмена в производственных помещениях (по избытку тепла). При расчете воздухообмена учитывается тип помещения и производственные вредности:

         - помещение с тепловыделениями – избытки выделяемого тепла;

         - помещения  с тепло- и влаговыделениями – избытки тепла и влаги;

         - помещения с газо- и пылевыделениями - количество вредных газов (паров) и пыли.

         Количество приточного воздуха при избытках тепла определяется по формуле

,                                                (2.9)

 

где      - избыточное выделение явной теплоты, кДж/ч;

         с - удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении, равная 1кДж/(кг0С);

          - плотность поступающего в помещение воздуха, равная 1,2 кг/м3;

          - температура удаляемого из помещения за пределы рабочей или обслуживаемой зоны, оС;

          - температура приточного воздуха, оС.

         Температура удаляемого из помещения воздуха в машиностроении определяется по формуле

 

          = tрз + t(H – 2),                                      (2.10)

 

где  tрз  - температура в рабочей зоне, которая не должна превышать допустимую по нормам (tрз  tдоп), оС;

         ∆t  - температурный градиент по высоте помещения (∆t = 0,5 – 1,5) оС;

         Н - расстояние от пола до центра вытяжных проемов, м;

         2 - высота рабочей зоны, м.

         Температура приточного воздуха () при наличии избытка явной теплоты должна быть на 5-8 оС ниже температуры воздуха в рабочей зоне.

         Следует отметить, для помещений котельного и турбинного  цехов ТЭС

,                               (2.11)

 

где  m - эмпирический коэффициент, равный 0,5 – 0,6 для котельного и турбинного цехов ТЭС.

         Величину избыточного выделения явной теплоты находят на основании баланса теплоты в помещении

 

Qизб = ∑Q - ∑Qух ,                                               (2.12)

 

где    ∑Q - суммарное количество поступающей в помещение явной теплоты;

         Qух - суммарное количество уходящей из помещения теплоты (за счет теплопотерь ограждениями, нагрева поступающего в помещение воздуха и т.п.).

         Основными источниками избыточного тепла являются электроустановки, светильники, промышленные печи, люди и др. Кроме того, необходимо учитывать теплопоступления от солнечной радиации.

         Тепловыделения в производственные помещение от оборудования, приводимого в движение электродвигателями, определяют по формуле (2.13)

 

Q1 = 1000·N·ŋ1·ŋ2·ŋ3·ŋ4,                                  (2.13)

 

где    N - номинальная мощность электродвигателей, кВт;

         ŋ1 - коэффициент использования номинальной мощности, равный 0,7 – 0,9;

         ŋ2 - коэффициент загрузки, т.е. отношение средней потребляемой мощности к максимально необходимой, равной 0,5 - 0,8;

         ŋ3 - коэффициент одновременности работы электродвигателей, равный 0,5 - 1;

         ŋ4 - коэффициент, характеризующий долю механической энергии, превратившейся в тепло (ŋ4 = 0,65 - 1,0).

         Для приближенного определения теплопоступлений в механических и механосборочных цехах при работе станков без охлаждающей эмульсии значение произведений коэффициентов можно принимать равным 0,25, а при наличии местных отсосов - 0,15.

         Тепловыделения от искусственного освещения рассчитывают, предполагая, что практически вся затрачиваемая энергия в конечном счете преобразуется в тепло, по формуле

 

Q2 = 1000·N,                                           (2.14)

 

где   N - расходуемая мощность светильников, кВт.

         Тепловыделения от людей определяют по формуле

 

Q3 = n·qч,                                                 (2.15)

 

где     п - число работающих;

          qч  - количество тепла, выделяемое одним человеком, Вт (см. таблицу 2.1).

         Количество тепла, поступающего в помещение через окна от солнечной радиации, определяют по формулам

 

Qост.рад = Fост·qocm·Aocm.                                   (2.16)

 

         Таблица 2.1 – Количество тепла, выделяемое одним человеком в зависимости от категории работ и температуры окружающей среды

Категория работ

Тепло, Вт

полное

явное

при 100С

при 350С

при 100С

при 350С

Состояние покоя

Легкая

Средней тяжести

Тяжелая

160

180

215

290

93

145

195

290

140

150

165

195

12

5

5

10

 

для покрытий

Qп.рад = Fn · qn · kn ,                                                (2.17)

 

где    Focm  и  Fn - площадь поверхности и покрытия, м2;

         qocm и qn - теплопоступления через 2 поверхности остекления и поверхности покрытия при коэффициенте теплопередачи, равном 1 Вт/(м2·К), Вт/м2;

         Аост - коэффициент остекления;

         kn - коэффициент теплопередачи покрытия, Вт/(м2·).

         Значение qocm в зависимости от географической ориентации поверхности и характеристики окон или фонарей принимается в пределах 70–210, а коэффициента Аост в зависимости от вида остекления и его солнцезащитных свойств – в пределах 0,25–1,25, средние значения теплопоступления от солнечной радиации через покрытие в зависимости от географической широты и вида покрытия принимают в пределах 6–24. 

         Потери тепла из помещения Qyx (кВт) через стены, двери, окна оценивают ориентировочно по формуле

 

 ,                                     (2.18)

 

где     λ  - теплопроводность стен, Вт/м;

         S - площадь м2;

         δ - толщина стен, м.

        

         Кроме избыточной теплоты, вредностями в помещении являются также избыточная влага или одновременно избыточная теплота и избыточная влага, газы пыль. При одновременном выделении в помещении различных вредностей воздухообмен определяют из условия ассимиляции каждой вредности. Расчетной же вредностью является та, расчет по которой дает наибольшую величину воздухообмена.

         Определение воздухообмена из условия удаления из помещения углекислоты СО2. Воздухообмен (м3/ч)

 

L = G/(x2 x1),                                           (2.19)

 

где   G - количество углекислоты, выделяющейся в помещении, г/ч или л/ч;

         х1 - концентрация СО2 в наружном (приточном) воздухе;

         х2 - допустимая концентрация СО2 в воздухе помещения.

         СО2 является одним из основных видов вредностей, выделяющихся в жилых и общественных зданиях. Количество  выделяемой человеком углекислоты зависит от ряда факторов: возраста людей, характера выполняемой ими работы (см. таблицу 2.2).

Определение воздухообмена из условия удаления пыли (м3/ч)

 

L = Gn(s2 s1),                                      (2.20)

 

где     Gn - масса попадающей пыли в помещение, мг/ч;

            s2 - допустимая концентрация пыли, мг/м3;  

           s1 – концентрация пыли в наружном воздухе, мг/м3.

         При отсутствии в наружном воздухе газа и пыли получим соответственно

                                    L = G/z2 ;       L = G/s2,                                              (2.21)

 

где   G,  z2,  s2  - то же, что и соответственно в формулах (2.19)  и  (2.20).

 

Таблица 2.2 - Количество СО­2 выделяемой людьми

Количество СО­2 выделяемой людьми

СО2, г/ч

СО2, л/ч

Взрослыми:

 

 

При физической тяжелой  работе                                       

68

45

При легкой  работе                                           

45

30

в состоянии покоя                                                                    

35

23

Детьми до 12 лет                                                                            

18

12

        

         Предельно допустимая концентрация пыли в воздухе помещений, точнее в пределах рабочей зоны, в соответствии с нормами не должна превышать 2 - 10 мг/м3 .

         Определение воздухообмена из условия удаления влагоизбытков устройствами вентиляции (кг/ч):

 

G = nGв.п/(d2 d1),                                          (2.22)

 

где     n - коэффициент, учитывающий долю влаги, поступающей в рабочую зону (при отсутствии опытных данных принимают  n = 1);

           GB.n  - количество влаги, испаряющейся в помещении, подлежащее удалению, г/ч;

           d2 - влагосодержание воздуха, удаляемого из помещения, г/кг;

                 d1 - влагосодержание приточного воздуха, г/кг.

         Значение коэффициента n зависит, в частности, от размещения источников выделения влаги, их размеров, способов локализации источников выделения влаги, расположения уровня подачи приточного воздуха и др. Для каждого производства коэффициента n имеет практически постоянное значение.

Следует иметь в виду, что значение абсолютного влагосодержания воздуха d2 и d1 принимаются по таблицам физической характеристики воздуха в зависимости от величины нормируемой относительной влажности вытяжного (внутреннего) воздуха.

В нормах обычно указываются относительная влажность и температура воздуха в помещении.

         Пример 1. Определить воздухообмен L для зала собраний на 200 человек из условия борьбы с СО2 при следующих данных: количество СО2 , выделяемое одним человеком, - 23 л/ч, допустимое содержание СО2 в помещении х2 = 2 л/м3; х1 = 0,6 л/м3.

 

Решение. Применим формулу (2.19):

 

L = 200G/(x2 x1) = 200·23/(2 - 0,6) = 3290 м3/ч.

 

         Пример 2. В помещении для кратковременного пребывания людей собралось 50 человек. Объем помещения V = 1000 м3. Определить через сколько времени τ после начала собрания нужно включить приточно – вытяжную вентиляцию при следующих данных: количество СО2, выделяемое человеком, допустимое и начальное его содержание те же, что и в примере 1.

         Решение. Количество СО2, выделяющееся в помещении,

 

G = 50·23 = 1150 л/ч.

Тогда

τ = V(x2 x1)/G = 1000(2 – 0,6)/1150 = 1,21 ч. ,

 

т.е. вентиляцию можно включить в работу через 73 мин (1,21) после начала собрания.

         Определение воздухообмена из условия удаления из помещения газов (м3/ч)

 

L = G(z2 - z1),                                                (2.23)

 

где  G - количество газа (по борьбе с которым ведется расчет), выделяющееся в помещении, г/ч;

          z2 - допустимая по нормам концентрация газов, мг/м3;

          z1 - концентрация газа в наружном воздухе, мг/м3.

 

2.2  Принципы устройства вентиляции

 

         Для обеспечения требуемого по санитарным нормам качества воздушной среды необходима постоянная смена воздуха в помещении; вместо удаляемого (вытяжного) вводится свежий, после соответствующей обработки, воздух.

         По способу осуществления перемещения воздуха устраивают системы естественные и механические. В естественных системах вентиляции перемещение воздуха производится за счет разности давлений воздуха наружного и внутреннего или за счет действия ветра. В механических системах вентиляции перемещения воздуха осуществляется с помощью вентиляторов.

         Выбор способа перемещения воздуха определяется технико - экономическими соображениями. По эксплуатационным затратам, как правило, наиболее экономичными оказываются системы с естественным побуждением.

         По принципу конструктивного оформления системы вентиляции делятся на общеобменные, местные и смешанные.

         Общеобменная вентиляция - система, в которой воздухообмен, найденный из условий борьбы с вредностью, осуществляется путем подачи и вытяжки воздуха из всего помещения. Чаще всего общеобменная вентиляция устраивается в жилых и общественных зданиях.

         Местной может быть вытяжная и приточная вентиляция.

         Местная вытяжная вентиляция - система, при которой вытяжное устройство в виде зонтов, укрытий размещается непосредственно у мест выделения вредностей. В местной приточной вентиляции подача приточного воздуха производится непосредственно в зону нахождения рабочего, т.е. требуемое качество воздушной среды обеспечивается только в зоне нахождения рабочего. Местная вентиляция обычно устраивается в промышленных зданиях, где главные источники выделения вредностей сосредоточены обычно у производственного оборудования.

         Смешанная вентиляция - система, в которой сочетаются элементы общеобменной и местной вентиляций.  Такая система устраивается в случаях, когда удаление всех выделяющихся вредностей местными вытяжными устройствами произвести не удается и, кроме местной, устраивается общая вытяжка, или в том случае, когда вытяжная вентиляция устраивается местной, а приточная - общей ввиду отсутствия, например, в помещении строго фиксированных рабочих мест.

         Принципиальные схемы решения устройства в зданиях промышленного назначения. Общий принцип решения задачи оптимального размещения устройств притока и вытяжки состоит в том, что удаление воздуха следует производить из мест наибольшей концентрации вредности; приток же следует давать в места, где концентрация вредности наименьшая.

         В системы механической общеобменной приточной вентиляции входят воздухоприемное устройство для наружного воздуха с клапаном, фильтр для очистки воздуха от пыли в наружном воздухе, воздухонагреватели – калориферы, вентилятор, сеть воздухопроводов и устройства выпуска воздуха в рабочее помещение. В вытяжные системы механической вентиляции входят: местные отсосы, воздуховоды, фильтры для очистки воздуха от пыли, вентилятор с электродвигателем, вытяжная шахта с утепленным клапаном для отключения системы от наружного воздуха.

         При проектировании строительной и технологической частей производственных зданий следует предусматривать площади для размещения вентиляционного оборудования. Снаружи здания по условиям эксплуатации вентиляционные агрегаты размещать не рекомендуется. В целях экономии полезной производственной площади вентиляционные установки можно располагать на площадках на высоте 3 - 4 м от пола.

         Радиус действия систем вентиляции можно принимать не более 30 - 40 м при скорости воздуха в воздуховодах  = 6  10 м/с и до 60 - 70 м при         6 м/с. Этими данными следует руководствоваться при определении числа приточных и вытяжных установок общеобменной вентиляции.

         Количество систем механической вытяжной вентиляции зависит от режима работы технологического оборудования и характера вредных выделений. Например, для удаления горячих газов, пыли, влаги следует проектировать отдельные вытяжные системы. Количество местных отсосов, присоединенных к одной системе с целью облегчения возможности регулирования, не рекомендуется принимать более 10 - 12.

         Вентиляции горячих цехов. В цехах (котельных кузнечных, термических и др.) с избытками явной теплоты (порядка 70 - 100 Вт/м3) целесообразно устраивать приточную механическую вентиляцию в виде воздушного душирования фиксированных рабочих мест (при облучении более 300 Вт/м2); вытяжную установку в виде бортовых отсосов от оборудования - ванн травильных, закалочных и др.

         Недостающий же воздухообмен для ассимиляции избыточной явной теплоты осуществляется общеобменной организованной естественной вентиляцией - аэрацией, при которой подача приточного воздуха в теплый период года осуществляется через створки проемов, размещаемых на высоте 0,5 - 1 м от пола, и в холодный период года через проемы, расположенные на высоте 4 -6 м от пола. Естественные вытяжные аэрационные фонари, устраиваемые, как правило, незадуваемыми, с ветрозащитными щитами. В летнее время для естественного притока также используется проемы ворот, снабженные воздушными завесами.

         Оценку полноты использования приточного воздуха можно производить по коэффициенту эффективности (воздухообмена)

 

Kэф = (tyx tпр) /(tр.з - tпр),                                        (2.24)

 

где tyx,  tпр, tр.з - соответственно температура воздуха уходящего, приточного и рабочей зоны.

         Вентиляция цехов со значительными выделениями газообразных вредностей. Как правило, в цехах с выделением токсичных паров и газов рациональной схемой устройства вентиляции является местная механическая вентиляция для улавливания вредных выделений. В дополнение к местной предусматривают общеобменную вытяжную вентиляцию для удаления вредных выделений из верхней зоны помещения. При этом местные отсосы от щелочных и кислотных ванн присоединяют к амостоятельным отдельным системам.

  

         3 лекция.  Аэродинамика вентиляционных потоков

 

3.1 Основные понятия и уравнения аэродинамики

 

         Аэродинамика является механикой газообразной среды, в которой имеет место беспорядочное молекулярное движение.

         Д’Аламбер и Эйлер предложили считать воздух сплошной средой, непрерывно заполняющей пространство. Это допущение, называемое постулатом о сплошности газообразной среды, позволило изучать поведение объемов воздуха, размер которых многократно превосходит размер молекул.

         Движение воздуха может быть установившимся и неустановившимся. При неустановившемся движении плотность, давление, скорость и прочие характеристики в каждой точке потока изменяются во времени. В случае установившегося движения эти характеристики во времени не изменяются. В вентиляции рассматриваются преимущественно установившиеся течения.

         Различают два режима течений: ламинарное и турбулентное.

         На объемы воздуха действуют силы: поверхностные и объемные. Поверхностные действуют только на частицы, расположенные на поверхности некоторого объема, направленные по касательной, объемные – на каждую частицу объема, всегда перпендикулярны поверхности, ограничивающей рассматриваемый объем.

         Напряжением объемной силы называется сила, приходящаяся на единицу объема, примером тому является объемный вес.

         Напряжением поверхностной         силы является сила, приходящаяся на единицу поверхности. Примером такого рода напряжения является касательное напряжение.

         Траектория частицы фиксирует изменение положения частицы с течением времени.

         Дифференциальное уравнение траектории частиц имеет вид:

 

                                                           ,                                 (3.1)

где vx, vy, vz - проекции скорости на ось координат.

         Линия тока также отражает движение потока, она отличается от траектории. Траектория фиксирует положение и вектор скорости в фиксированный момент времени только одной частицы. Линия тока в тот же момент времени указывает направление движения воздуха в данный момент времени. При установившемся движении траектории частиц и линии тока совпадают.

         Элементарная струйка ограничена поверхностью, составленной из траекторий, проходящих через достаточно малый контур. Различают  элементарную и струйку конечного поперечного сечения. Под элементарной струйкой понимают бесконечно - тонкую струйку, по поперечному сечению которой плотность и скорость изменяются крайне незначительно и могут быть приняты постоянными. В струйке конечного поперечного сечения эти параметры могут изменяться.

         Движущаяся частица вращается и деформируется. Вращение характеризуется скоростью вращения, деформации - скоростью линейной деформации и скоростью угловой деформации.

         Скорость линейной деформации частиц определяется по деформации частицы в виде прямоугольного параллелепипеда с ребрами ∆x, ∆y, ∆z, параллельными соответсвующим осяи (см. рисунок 3.2).

         Проекции скорости на ось координат:

 

;              .                 (3.2)

 

Скоростью угловой деформации частицы определяется по деформации углов граней параллелепипеда, образованного ребрами y, ∆z. Угловая скорость вращения ребра y составит ∆vz/∆y, а ребра ∆z - (∆vy/∆z).

         Скорости угловой деформации частицы в плоскости, перпендикулярной одной из осей:

 

εх =           (3.3)

 

         Угловая скорость вращения частиц. При положительном направлении вращения средняя угловая скорость вращения грани характеризуется средним арифметическим из соответствующих угловых скоростей вращения ребер. Перейдя к пределу, получим:

 

ωх =       (3.4)

 

         Коэффициент ½ вводится для того, чтобы данные формулы аэродинамики не противоречили соответствующим формулам механики твердого тела.

 

3.2 Уравнение твердого тела

 

Уравнение расхода принято записывать в двух формах:

- Через осредненные по поперечному сечению потока скорости:

 

ρ1A1v1 = ρ2A2v2,                                                   (3.5)

 

где      ρ - плотность воздуха;

           v - осредненная скорость в поперечном сечении элементарной струйки;  

          А – площадь поперечного сечения элементарной струйки; 

- через осевую скорость: осевую vос с использованием равенства:

 

vcp = kvoc,                                                 (3.6)

 

где k - коэффициент поля скоростей.

         Уравнение Бернулли. Получено при рассмотрении движения элементарного объема воздуха в струйке под действием привнесенных в нее теплоты, объемных и поверхностных сил. Известны несколько форм записи уравнения Бернулли:

- обобщенная форма:

 

Xdx + Xdy + Zdz =                            (3.7)

 

где     X, Y, Z - проекции ускорения на оси координат;

          dx, dy, dz - проекции расстояния ds, на которую перемещается центр тяжести объема потока;

          dp - изменение давлений, приложенных перпендикулярно плоскости поперечного сечения потока;

          ρ - плотность воздуха;

          g - ускорение силы тяжести;

          dh - элементарная потеря энергии на трение, отнесенная к единице массы воздуха;

-упрощенная, когда из объемных сил воздействует только сила тяжести:

 

z + (3.8)

 

         Уравнения количества движения получено путем приложения к выделенному объему воздуха в элементарной струйке  уравнения  импульса сил: импульс результирующей силы равен геометрической разности количеств движения.

 

Rn = β2ρ2A2v22,cosθ2 – β1ρ1A1v12,cosθ1,                  (3.9)

 

где    β - коэффициент Бусинеска;

         θ - угол между линией (п - п) и направлением вектора скорости.

         Уравнение неразрывности получено рассмотрением поведения параллелипепеда, построенного около некоторой точки А с координатами x,y,z в воздушном потоке. Проекции скорости точки на оси координат составляют vx, vy и vz. Учитывая, что в разных точках параллелепипеда скорости различны, скорость в конце ребра ∆х будет равно  vx + ∆ vx в конце ребра ∆у – (vy + ∆ vz), в конце ребра ∆z – (vz  + ∆vz).

         Уравнения движения применяют в виде:

1)     уравнений Эйлера, не учитывающих действия сил вязкости;

2)     уравнений Навье-Стокса, учитывающих их.

 

 

         4 лекция.  Аэродинамическое сопротивление воздуховодов

 

         Определяют размеры сечения воздуховодов и потери давления при движении заданного количества воздуха. Движение воздуха по воздуховодам сопряжено с преодолением сопротивлении трения воздуха о стенки воздуховодов и местных сопротивлений.

         Потери    на    трение. При движении воздуха по трубам возникает тангенциальная сила, которую можно рассматривать как результат трения воздуха. Силы вязкости, стремящиеся затормозить движущиеся частицы жидкости, в основном, являются тангенциальными силами.

 

P = c1Sл = c1Sqv2/2,                                      (4.1)

 

где      c1 - коэффициент сопротивление (величина безразмерная);      

          S - площадь, омываемая воздухом;  

 q – плотность воздуха;

 v – средняя скорость. 

         Справочные таблицы для расчета воздуховодов выполнены для определения потерь давления при движении воздуха в металлических круглых воздуховодах (К = 0,1 мм). Поэтому при расчете воздуховодов с шероховатостью, отличающейся от предусмотренной в справочных таблицах или номограммах, следует делать поправку к табличному значению удельных потерь давления на трение

 

Rш = ,                                                        (4.2)

 

где     β - коэффициент учета шероховатости стенок.

Значение β можно принимать по таблице 4.1.

 

                                                        β = (Кv)0,25  ,                                               (4.3)

 где v - скорость воздуха в воздуховоде.

 

Таблица 4.1 - Значение β

v, м/с

Значение β пр К (мм)

0,2

0,5

2

5

10

0,3

0,5

1

2,5

3

5

10

1,005

1,008

1,015

1,034

1,039

1,057

1,088

1,019

1,031

1,057

1,12

1,136

1,189

1,27

1,082

1,127

1,216

1,682

1,429

1,546

1,712

1,183

1,267

1,42

1,973

1,74

1,908

2,13

1,309

1,413

1,637

1,973

2,045

2,253

2,524

 

         Потери   на   местные   сопротивления. Местные сопротивления возникают при изменении направления и скорости движения воздуха (повороты каналов, изменения скоростей или резкие изменения сечений каналов, тройники, крестовины, задвижки и т.д.). Коэффициенты местного сопротивления с точки зрения закона подобия (критерий Эйлера)* зависят, как и коэффициент трения, от числа Re (особенно при малых числах критерия Рейнолдьдса, где Re10000). Однако в современных гидравлических расчетах исходят из того, что коэффициент местного сопротивления зависит в основном от геометрических параметров рассчитываемого элемента (участка), а также от некоторых факторов движения: вихреобразования, интенсивности перемешивания потока и обтекании препятствий. Эти явления усиливают обмен количеством движения между частицами движущейся среды.

         К местным потерями относят и потерю динамического (скоростного) давления при выходе воздуха в атмосферу. Значение давления, теряемого воздухом при прохождении такого препятствия, пропорционально «живой» силе потока и выражается в долях динамического давления:

 

∆ρм.с = ξv2q/2 = z  .                                                (4.4)

 

         На преодоления местных сопротивлений тратится значительная часть общей мощности, подводимой к вентиляторам, присоединенным к воздуховодам. Поэтому при проектировании сети воздуховодов необходимо обращать внимание на всемерное уменьшение местных сопротивлений, для этого следует переходы от одного диаметра к другому делать плавными, колена выполнять с радиусом не менее 2d, не применять прямых колен, ответвления выполнять под острыми углами (порядка 15 - 200), на поворотах устанавливать лопатки Прандтля и т.д.

         Значение коэффициентов местных сопротивлений, указанных в расчетных таблицах, определялись из опытов, проводимых по схеме. Для этого необходимо вычислить давления p1 и  p2, измерить среднюю скорость в сечении обычно за препятствием, Коэффициент местного сопротивления

 

 ξ = (p1 p2)/(v2q/2) .                                        (4.5)

 

         Выбор скорости движения воздуха при расчете воздуховодов. Известно, что значение скорости является фактором, влияющим на технико - экономическую характеристику вентиляционной установки; следовательно, скорость должна иметь наивыгоднейшее значение. Рассмотрим это.

         Гидравлические потери от трения и местных сопротивлений пропорциональны скорости во второй степени:

 

 p = Av2   .                                                                                 (4.6)

 

         Расход воздуха

                         G = f(v).                                                     (4.7)

 

         Следовательно, мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивлений, пропорциональна скорости в третьей степени:

 

          

N = AF(v3)/102.                                              (4.8)

 

Как видно, с возрастанием скорости повышается расходы на электроэнергию и на амортизацию электродвигателя, но уменьшается сечение воздуховода, а следовательно, его первоначальная стоимость и величина отчисления на амортизацию.

Таким образом, одни слагаемые возрастают, другие – убывают. Значит, скорость воздуха должна быть такой, при которой сумма всех расходов была бы минимальной.

 

 

         5 лекция. Вентиляторы. Задачи и типы исполнения

 

         Вентиляторы по праву считаются сердцем любой системы вентиляции и кондиционирования воздуха. Именно они заботятся о том, чтобы кондиционируемые помещения получали запроектированный для них расход свежего воздуха.

         Вентиляторы при этом выполняют две важнейшие задачи:

- компенсация потерь давлений (∆р), возникающих при распростра-нении воздуха в системе;

- подача необходимых объемных расходов воздуха (V).

         Связь между разностью давлений и расходом определяется для каждого вентилятора на испытательном стенде и графически отображается в диаграмме (диаграмме вентилятора). Эта рабочая документация  используется затем при выборе подходящего устройства.

         В техническом отношении различают два основных типа исполнения вентиляторов:

1) осевые вентиляторы;

2)     радиальные вентиляторы.

         Оба исполнения рассчитаны на разные направления подачи воздуха, так что выбор той или иной конструкции определяется в основном конкретно поставленной задачей.

         Для правильного выбора вентилятора необходимо найти на диаграмме вентилятора в координатах (∆р, V) так называемую «рабочую точку», выражающую точное место определения воздуха, обеспечивающих наиболее благоприятное взаимодействие вентилятора со всей системой.

Осевые вентиляторы. Отличительным признаком осевых вентиляторов является забор и выпуск воздуха в осевом направлении. Они способны подавать большие объемы воздуха, но не в состоянии создавать столь высокие давления, как радиальные вентиляторы.

         Осевые вентиляторы состоят преимущественно из корпуса, рабочего колеса, двигателя и могут классифицироваться по различным признакам.

 

 

         Классификация по полному давлению:

1)                Вентиляторы низкого давления (∆р  300 Па).

2)                Вентиляторы среднего давления (∆р  1000 Па).

3)                Вентиляторы высокого давления (∆р  1000 Па).

         Классификация по способу применения:

1)                Настенные, потолочные вентиляторы.

2)                Оконные вентиляторы.

3)                Вентиляторы для монтажа в канале.

         Характеристики осевых вентиляторов. Эти вентиляторы демонстрирует в своих диаграммах типичные характеристические кривые и соответствующие поля кривых. В отличие от радиальных вентиляторов, ход кривых здесь намного круче. В верхней области прохождения отмечаются разрывы, свидетельствующие о неустойчивости характеристики вентилятора. Нельзя производить расчет вентилятора в такой вентиляции. В такой зоне разрыва, в противном случае неизбежны скачкообразные изменения объемного расхода, сильные шумы и высокие нагрузки в устройстве. Многие производители вентиляторов указывают поэтому для своей продукции только нижнюю, устойчивую область поля кривых.

         Радиальные вентиляторы. Прохождение потока воздуха через устройство в направлении всасывания может осуществляться по оси, а в направлении выхода - с поворотом на 90o.

         Классификация по возможной разности давлений.

Классификация вентиляторов такого типа, как и в случае осевых вентиляторов, может производиться на основе возможной разности давлений:

1)                Вентиляторы низкого давления (∆р  700 Па).

2)                Вентиляторы среднего давления (∆р  3000 Па).

3)                Вентиляторы высокого давления (∆р  7000 Па).

         Потребляемая мощность.Мощность РLv на валу вентилятора можно вычислить по формуле:

 

РLv =  ,                                                     (5.1)

 

где     ∆р - общая разность давлений, Па;

          V - объемный расход воздуха, м3/час;

           η - к.п.д. вентилятора согласно диаграмме либо по данным производителя.

Пример расчета.

Какова потребная мощность на валу вентилятора, если его объемная подача (производительность) составляет 5000 м3/час, вычисленная разность давлений ∆р = 250 Па, а указанный производителем коэффициент полезного действия ηges = 0,67  ?

 

Решение:

 

Р =    .

        

Параллельное и последовательное включение вентиляторов в работу. В вентиляционных установках в силу определенных производственных условий либо по содержаниям техники безопасности можно использовать и более одного вентилятора. Тогда представляется особенно важным знание всего рабочего процесса в том или ином канале. Вентиляторы, как и насосы в качестве аналогичных конструкционных элементов в теплотехнике и технологии подготовки воды, работают - в зависимости от поставленной задачи - в параллельной либо последовательной схеме. В диаграмме вентилятора с построенной общей характеристической кривой можно отобразить и способ его функционирования.

         Параллельная работа двух вентиляторов. При параллельном включении двух вентиляторов идентичного исполнения достигается вдвое более высокий объем подачи.

         При этом общую характеристику получают путем суммирования потоков, подаваемых при одинаковой разности давлений (Vобщ =  V1 + V2).

         Последовательно включенные вентиляторы. Удвоение разности давлений достигается при последовательном соединении двух вентиляторов одинаковой конструкции.

         Общую характеристику вентиляторов получают путем сложения разностей давлений при одном определенном объемном расходе.

 

 

         6 лекция.  Схемы вентиляционных систем

 

         Системы вентиляции имеют разветвленную сеть воздуховодов для перемещения воздуха (канальные системы), либо каналы (воздуховоды) могут отсутствовать, например, при аэрации, при установке вентиляторов в стене, в перекрытии и т.д. (бесканальные системы).

         Таким образом, любая система вентиляции может быть охарактеризована по указанным выше четырем признакам: по назначению, сфере действия, способу побуждения и конструктивным особенностям. Число возможных вариантов систем при этом равно 16. Некоторые из них практического применения не получили. Рассмотрим системы вентиляции, исходя из приведенной классификации:

1)     Приточная  общеобменная с механическим побуждением канальная

широко применяется в производственных помещениях. Применения подают в рабочую зону и в верхнюю зону в соответствии с технологическими и санитарно – гигиеническими требованиями.

2) Приточная общеобменная с механическим побуждением бесканальная. Применяется в производственных помещениях.

3) Приточная общеобменная с естественным побуждением бесканальная. Представляет собой часть системы аэрации, обеспечивающую аэрационный приток. Применяется в промышленных зданиях со значительными избытками тепла.

4) Приточная местная с механическим побуждением канальная. Применяется в промышленных зданиях. Представляет собой систему воздушного душирования рабочих мест, находящихся в неблагоприятных условиях (воздействие лучистой теплоты, газов).

5) Приточная местная с механическим побуждением бесканальная. Соответствует обудованию рабочих мест с помощью аэраторов в производственных помещениях с интенсивным выделением теплоты.

 6) Вытяжная общеобменная с механическим побуждением канальная. Система широко распространена. Воздух забирают из рабочей или верхней зоны. Перед выбросом в атмосферу воздух при необходимости подвергается очиске.

7) Вытяжная общеобменная с механическим побуждением бес-канальная. Применяется в производственных зданиях. Вентилятор устанавливают в покрытии или в стене.

8) Вытяжная общеобменная с естественным побуждением канальная, применяется, в частности, во вспомогательных и административных помещениях промышленных предприятий.

9) Вытяжная общеобменная с естественным побуждением бесканальная. Представляет собой часть системы аэрации, осуществляющую вытяжку.

10) Вытяжная местная с механическим побуждением канальная. Система широко распространена. Применяется в производственных помещениях, служит для локализации вредных выделений (паров, газов, пыли) от технологического оборудования и других источников. Удаляемой воздух перед выбросом в атмосферу, как правило, подвергается очистке.

11) Вытяжная местная с естественным побуждением канальная. Применяется в производственных помещениях для удаления паров, газов, иногда мелкодисперсной легкой пыли, выделяющихся одновременно с теплотой.

         В промышленных зданиях, где имеются разнородные вредные выделения (теплота, влага, газы, пары, пыль),  и их поступление в помещение происходит в весьма различных  условиях (сосредоточенно, рассредото-ченно, на различных уровнях и т. п.), часто невозможно обойтись какой-либо одной системой, например, местной или ощеобменной.

         В производственных помещениях для удаления воздуха от локальных источников служат системы местной, вытяжной вентиляции. Для подачи на рабочие места с особыми условиями, в частности, подвергающиеся тепловому облучению, применяют местные приточные системы (воздушные души); в этих же помещениях для удаления вредных выделений, которые не могут быть локализованы и поступают в воздух помещения, применяют общеобменные вытяжные системы. Дня подачи в помещения воздуха с его равномерным распределением служат приточные общеобменные системы.

в помещение из прилегающей к промышленному зданию воздушной среды, где он обычно загрязнен и не подвергается очистке; воздух, удаляемый из помещения системой аэрации, также не может быть подвергнут очистке.

         К устройству интенсивной вентиляции в производственных помещениях прибегают, главным образом, вследствие несовершенства технологии производства и технологического оборудования: отсутствия или неэффективности укрытий оборудования, недостаточной эффективности тепловой изоляции, наличия неплотностей в коммуникациях, в результате чего в воздух производственных помещений поступают пыль, пары, газы, теплота. Совершенствование технологии приводит. к уменьшению вредных выделений и изменению функции вентиляции. В отсутствие или при незначительных количествах вредных выделений на долю вентиляционных систем приходится поддержание допустимых метеорологических условий.

Рассмотрим,  из каких элементов состоит система вентиляции на примере широко распространенных приточной и вытяжной систем с механическим побуждением. Приточная установка включает следующие элементы:

- устройство для забора наружного воздуха;

- воздушный фильтр для  очистки воздуха;

- воздухонагреватель;

- вентилятор;

- электродвигатель;

- сеть воздуховодов;

- устройства для регулирования количества подаваемого воздуха (обычно дроссель - клапан);

- воздухораспределительные устройства.

Если воздух,  забираемый из атмосферы, соответствует санитарно-гигиеническим и технологическим требованиям, очистка может не предусматриваться. 

 

                7 лекция. Управление распределением воздуха в вентиляционной сети

 

         Вентиляционные системы должны обеспечивать при расчетной зимней и летней температурах  наружного воздуха соответствие состояния воздуха на рабочих местах требованиям санитарных норм.

         1) Приточные системы должны возмещать воздух, удаляемый местными отсосами и расходуемый на технологические нужды (горение, пневмотранспорт и др.).

         2) Неорганизованный приток наружного воздуха (через неплотность наружных ограждений) для возмещения вытяжки в холодный период года допускается производить за счет поступления воздуха из соседних помещений, если в них нет выделения вредных веществ.

         3) Приточно - вытяжная вентиляция сообщающихся между собой помещений должна быть устроена так, чтобы исключалась возможность поступления воздуха из соседних помещений с большими выделениями вредностей или с наличием взрывоопасных газов, паров и пыли в помещения с меньшими выделениями или не имеющие этих выделений.

         4) Применение рециркуляции воздуха не допускается, если в воздухе вентилируемого помещения имеются болезнетворные микроорганизмы (помещения для сортировки шерсти и др.) и если в них производятся работы со взрывоопасными и легковоспламеняющимися веществами.

         5) Применение рециркуляции в холодный период года возможно (в промышленных зданиях при отсутствии выделений вредных веществ) в том случае, когда количество свежего (наружного) воздуха обеспечивает санитарную норму для пребывания в помещении человека.

         6) В помещениях с объемом на одного работающего более 40 м3 при наличии окон, при отсутствии вредных выделений допускается предусматривать периодически действующую естественную вентиляцию, если при этом будут соблюдаться нормы температуры и влажности в рабочей зоне.

         Бесперебойная и эффективная работа вентиляционных установок обеспечивается при проведении комплекса следующих работ:

а) предпусковых испытаний и регулирования вентиляционных установок;

б) периодических испытаний и наладок вентиляционных установок, находящихся в эксплуатации;

в) планово – предупредительного ремонта установок.

         Испытаниям предшествует тщательный осмотр вентиляционных устройств для определения их соответствия проекту и выявления дефектов строительно - монтажных работ.

         На все выявленные при осмотре дефекты должны быть составлены дефектные ведомости. К началу испытаний вентиляции дефекты должны быть устранены.

 

         7.1  Аэродинамическое испытание вентиляционных систем

 

         Испытание производят с целью определения скоростей и объемов воздуха, перемещаемого по магистралям, ветвям, воздуховыпускным воздуха в сети; потерь давления в сети в целом и в отдельных ее элементах; пылеочистных устройствах, оросительной камере, калориферной установке и других частях и, главным образом, их соответствия проектным данным и нормам.

         Испытание вентилятора. Полное давление, развиваемое вентилятором,    определяется    как   сумма   абсолютных   значений   полных

давлений (статическое плюс динамическое), замеренное до и после вентилятора. Производительность вентилятора принимают равной полусумме объемов воздуха, определенными в сечениях до и после вентилятора, не должно превышать 5%.

Испытание сети. С помощью анемометров, пневмометрических трубок или термоанемометров определяются расходы воздуха во всех приточных или вытяжных отверстиях (соответственно приточной или вытяжной систем).

         Общий объем подсосов или утечек воздуха определяется разностью между фактической производительностью вентилятора и суммарным объемом воздуха, проходящего через все приточные или вытяжные отверстия. Общий объем подсосов или утечек не должен превышать 10% фактической производительности установки.

         Работы вентилятора в сети. Зависимость полных потерь давления в сети от расхода воздуха называется характеристикой сети. Графически характеристика сети представляется квадратичной параболой и выражается уравнением

 

p = kL2 ,                                                  (7.1)

 

где     p - полная потеря давления в сети;

          k - коэффициент, постоянный для данной сети;

          L - расход воздуха, перемещаемого в сети, м3/ч.

         Определяем

k = p/L2 .                                                    (7.2)

 

         Задаваясь значениями L, вычисляют p, по точкам которой строится график - квадратичная парабола сети.

         Подбор вентилятора заключается в том, что на характеристику давления вентилятора, построенную в координатах pL, накладывается построенная в тех же координатах и в том же масштабе характеристика сети. Точка пересечения двух кривых (рабочая точка) определит давление и производительность этого вентилятора при работе в данной сети.

 

7.2 Регулировка вентиляционной установки и обеспечение проектных расходов воздуха

        

Регулирование вентилятора. В целях экономии электроэнергии и теплоты требуется регулирование производительности систем вентиляции в соответствии с потребностью.

         Регулирование с помощью задвижки (дросселя) - простой, но не экономичный способ (так как в этом случае вводится дополнительное сопротивление в систему).

         Регулировка сети. Регулировка объемов воздуха производится с помощью регулирующих устройств (шиберов, дроссель - клапанов, диафрагм).

         При этом КПД вентилятора не должен быть существенно меньше максимального каталожного значения КПД.

         По окончании регулировки по отверстиям всех ветвей вновь производят замеры и определяют фактическое количество воздуха, проходящее по отдельным ветвям. Регулировку по ветвям следует производить так же, как и по отверстиям, начиная с наиболее отдаленной от вентилятора ветви.

         Испытание и регулирование естественное вентиляции (аэрации). В состав испытаний и наладки аэрации входят определение фактического воздухообмена в помещении и определение санитарно - гигиенических условий на их рабочих местах.

         Регулирование поступления и вытяжки воздуха и с учетом действия ветра производится створками фонарей, открытием, закрытием полным (или частичным).

         Регулирование воздухообмена при механической вентиляции. В практике проведения испытаний производственных установок может возникнуть необходимость в регулировании общеобменного и местного притока, общеобменной и местной вытяжки.

 

 

         8 лекция.  Местная вытяжная вентиляция

        

Местная вентиляция бывает вытяжная и приточная. Местная вентиляция обеспечивает удаление воздуха, как правило, в месте выделения вредности. Приточная местная вентиляция обеспечивает требуемые параметры микроклимата в определенных зонах (местах).

         В промышленных зданиях целесообразно, по возможности, в качестве вытяжной применять местную вентиляцию, так как она является наиболее эффективным видом вентилирования.

         Улавливание вредностей в месте их образования производится с помощью так называемых местных отсосов. Они предупреждают распространение вредностей по помещению, и тем самым эффект действия вентиляции достигается при минимальных капитальных затратах. Применение местных отсосов позволяет решать основную задачу вентиляции - санитарно - гигиеническую.

         Местные отсосы применяются для улавливания вредных выделений, которые могут распространяться в виде направленных струй, вытекающих из емкостей под влиянием избыточного давления или за счет действия механизмов, например, при обработке изделий на станках, или за счет тепловых струй (конвективных потоков) у нагретых поверхностей и др. Вредные выделения, поступающие в воздух за счет разности парциальных давлений или диффузии, не образуют направленных потоков и распространяются во все стороны одинаково.

         Условия эффективного действия местных отсосов и требования, предъявляемые к ним. При проектировании местной вытяжной вентиляции необходимо учитывать следующее:

         1) При направленном потоке вредных выделений местный отсос должен располагаться в основном на линии распространения потока, при этом следует использовать энергию потока, а для этого нужно знать закономерности распространения струй, их взаимодействие с воздушными потоками, возникающими у вытяжных отверстий.

         2) Так как эффект всасывания наблюдается только на небольшом расстоянии от отверстия, отсос должен быть максимально приближен к источнику вредного выделения, наиболее полно изолируя его от окружающего воздуха.

         3) Основным требованием является то, чтобы через местный отсос происходило максимальное улавливание вредностей, выделяемых источником, с минимальным расходом воздуха.

         4) Удаляемый воздух не должен проходить через зону дыхания рабочего.

         5) Конструкция отсоса не должна мешать работе.

         6) Предпочтительнее применение местного отсоса, так как он проще по конструкции и с меньшим гидравлическим сопротивлением (экономия энергии).

         7) При подаче приточного воздуха вблизи от местного отсоса должна быть исключена возможность раздувания вредных выделений по помещению (что проверяется соответствующим расчетом).

         Виды местных отсосов:

 - полуоткрытые (с открытым проемом или отверстием), внутри которых находится источник вредных выделений. К ним относятся вытяжные шкафы, фасонные укрытия при обработке вращающихся изделий, для улавливания пыли и т. д.;

- открытые, находящиеся за пределами источников вредных выделений (вытяжные зонты, бортовые отсосы и т. п.);

- полностью   закрытые   отсосы являющиеся составной частью кожуха машины или аппарата, имеющие отверстие или неплотности для поступления через них воздуха помещения. К ним относятся барабаны для очистки литья, дробилки и т. п. 

 

 

Список литературы

 

1.     Дроздов В.Ф. Отопление и вентиляция. Учебное пособие. В2-хч. Часть 2. Вентиляция – М.: Высш. Шк., 1984. – 263 с.

2.     Каменев П.Н., Тертичник Е.И. Вентиляция. Учебное пособие - М.: Издательство АСВ., 2006. - 616 с.

3.     Штокман Е.А., Шилов В.А., Новгородский Е.Е. Вентиляция, кондиционирование и очистка воздуха на предприятиях пищевой промышленности. Учебное пособие для студентов вузов: - М.: АСВ, 2007. – 632 с.

4.     Беккер А. Система вентиляции. - М.: Техносфера, Евроклимат, 2007. -240 с.

5.     Посохин В.Н. Аэродинамика вентиляция. - М.: АВОК - Пресс, 2008. -209 с.

6.     Полушкин В.И., Анисимов С.М., Дерюгин В.В. Вентиляция: учебное пособие для студентов высших учебных заведений. -М.: Изд.центр «Академия», 2008. - 416 с. 

 

 

Содержание 

1 лекция.   Введение. Общие сведения о вентиляции                                     3

2 лекция.   Воздушная среда производственных помещений                            5

3 лекция.  Аэродинамика вентиляционных потоков                                          15

4 лекция.  Аэродинамическое сопротивление воздуховодов                            18

5 лекция.  Вентиляторы. Задачи и типы исполнения                                         21

6 лекция.  Схемы вентиляционных систем                                                         23

7 лекция.  Управление распределением воздуха в вентиляционной                25

8 лекция.  Местная вытяжная вентиляция                                                          28   

Список литературы                                                                                                30