Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Тульский государственный университет
Кафедра СТС
Проектная деятельность
«Производственная вентиляция».
«Система вентиляции кузнечного цеха».
Выполнил студент гр: 321001
Проверил:
Хохлов Я.Ю.
Зеленко Г.Н.
Тула 2024 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ..................................................................................................................................................... 6
1. Проектное задание. Исходные данные. ................................................................................................ 7
1.1 Задачи проектирования .................................................................................................................... 7
1.2 Климатические данные района застройки ..................................................................................... 7
1.3 Планировочные решения здания. Характеристика строительных конструкций ......................... 8
1.4 Характеристика технологического процесса с позиции выделяющихся вредностей ................. 8
2. Ориентировочная схема организации воздухообмена .....................................................................10
3. Обоснование выбора расчетных параметров воздуха ......................................................................12
3.1 Расчетные параметры наружного воздуха....................................................................................12
3.2 Расчетные параметры внутреннего воздуха .................................................................................12
4. Местная вентиляция .............................................................................................................................14
4.1 Выбор производительности местных отсосов. Сводная таблица местных отсосов..................14
4.2 Местный отсос от установки ТВЧ ...................................................................................................14
4.3 Расчет местных отсосов бортовых .................................................................................................16
4.4 Зонт-козырек над загрузочным отверстием печи ........................................................................17
4.5 Местный отсос от стола для сварочных работ ..............................................................................21
5. Расчет местной приточной вентиляции ..............................................................................................21
6. Определение избытков тепла ..............................................................................................................25
6.1 Расчет тепловыделений ..................................................................................................................25
6.1.1 Теплопоступления через остекление .....................................................................................25
6.1.2 Теплопоступления через покрытие ........................................................................................28
6.1.3 Теплопоступления от искусственного освещения .................................................................30
6.1.5 Теплопоступления от нагревательного оборудования .........................................................31
6.1.7 Теплопоступления от сварочных постов ................................................................................31
6.1.8 Теплопоступления от остывающего металла.........................................................................31
6.2 Расчет теплопотерь .........................................................................................................................32
6.2.1 Потери тепла через внешние ограждения здания ................................................................32
6.2.2 Расход тепла на нагрев ввозимых в цех материалов ............................................................33
6.2.3 Расход тепла на обогрев транспорта, въезжающего в цех ...................................................33
6.3 Тепловой баланс производственного помещения .......................................................................34
7. Расчет влаго-, газо- и пылевыделений ................................................................................................36
Курсовой проект
7.1 Газовыделения при сварочных работах ........................................................................................36
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
масла ............................................................................................................................
37
Лит.
Лист
Листов
Разраб. 7.2 Выделения
Хохлов
Провер.
Реценз.
Расчет системы вентиляции
7.3 Нагревательные устройства с использованием
природного газа ..............................................38
Н. Контр.
Утверд.
Зеленко Г.Н.
2
71
кузнечного цеха
ТулГу гр.321001
8. Расчет производительности общеобменной вентиляции .................................................................41
8.1 Воздухообмен по разбавлению газов ...........................................................................................41
8.2 Воздухообмен по компенсации местных отсосов ........................................................................42
8.3 Воздухообмен по ассимиляции теплоизбытков...........................................................................43
8.4 Воздушный баланс ..........................................................................................................................45
9. Выбор воздухораздающих устройств ..................................................................................................46
9.1 Расчет аэрации.................................................................................................................................46
9.2 Обоснованный расчетом выбор воздухораспределителей ........................................................50
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Разраб.
Хохлов
Провер.
Зеленко Г.Н.
Реценз.
Н. Контр.
Утверд.
Подпись Дата
Лит.
Расчет системы вентиляции
кузнечного цеха
Лист
Листов
2
71
ТулГу гр.321001
.....................................................................................................................................................................54
Курсовой проект
Изм. 10.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Компоновка
систем
местной
и общеобменной приточной и вытяжной вентиляции ..................55
Разраб.
Лит.
Хохлов
Лист
Листов
2
71
11. Аэродинамический
расчет..................................................................................................................56
Зеленко Г.Н.
Провер.
Реценз.
Н. Контр.
Утверд.
Расчет системы вентиляции
кузнечного цеха
ТулГу гр.321001
11.1 Аэродинамический расчет системы П1 .......................................................................................57
11.2 Аэродинамический расчет системы В2 .......................................................................................64
12. Выбор вентиляционного оборудования ...........................................................................................67
12.1 Выбор типа и числа приточных камер .........................................................................................67
13. Заключение ..........................................................................................................................................71
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ............................................................................................72
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Разраб.
Хохлов
Провер.
Зеленко Г.Н.
Реценз.
Н. Контр.
Утверд.
Подпись Дата
Лит.
Расчет системы вентиляции
кузнечного цеха
Лист
Листов
2
71
ТулГу гр.321001
ВВЕДЕНИЕ
Повышение производительности труда, выпуск высококачественной
продукции, улучшение условий работы и отдыха трудящихся обеспечивают
системы вентиляции и кондиционирования воздуха, которые создают
необходимый микроклимат и качество воздушной среды в помещениях.
Эффективность
характеристики
систем
зависят
не
вентиляции,
только
от
их
технико-экономические
правильно
принятой
схемы
воздухообмена и достоверности проведенных расчетов, но и от правильно
организованного монтажа и наладки. Важным моментом при проектировании
является рассмотрение мероприятий, обеспечивающих условия пожаро- и
взрывобезопасной эксплуатации систем вентиляции, мероприятий по защите
воздуховодов и оборудования вентиляционных систем от коррозии, охраны
окружающей среды при эксплуатации систем вентиляции, а также основных
положений по охране труда и технике безопасности.
В данном курсовом проекте необходимо разработать вентиляцию
кузнечого цеха, который расположен в городе Тамбов.
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
6
1. Проектное задание. Исходные данные.
1.1 Задачи проектирования
Для заданного объекта выбрать схему организации воздухообмена,
скомпоновать
приточные
и
аэродинамический расчет одной
вентиляции,
обосновать
воздухоудаляющих
вытяжные
выполнить
приточной и одной вытяжной системы
расчетом
устройств,
системы,
выбор
провести
воздухоприемных
подбор
и
вентиляционного
оборудования для обработки приточного (калориферов, форсуночной
камеры) и вытяжного (пылеуловителей, масляных фильтров и т.д.) воздуха.
Разработать чертежи: планы и разрезы вентиляционных систем, чертежи
установок.
1.2 Климатические данные района застройки
Климатические данные района застройки в соответствии с СП [6]
приведены в таблице 1.1.
-5,5
225
-4,4
225
1,0
48 1002
хп -18 -18,9
Продолж.
сут.
53,2
>8°С
tср
27
Скорость ветра, м/с
Параметры Б
Параметры А
49
<8°С
Продолж.
сут.
Тамбов
23
Продолжительность, сут, и
средняя температура
воздуха, °С, периода со
средней суточной
температурой воздуха
tср
тп
t°С
Уд. энтальпия,
Дж/кг
t°С
Уд. энтальпия,кД
ж/кг
Период года
Бар. Давление, гПа
Географическая широта
Наименование населенного
пункта
Таблица 1.1 - Климатическая характеристика района застройки.
-28 -27,8 3,7
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
7
1.3 Планировочные решения здания. Характеристика строительных
конструкций
Строительные чертежи планов и разрезов здания с планировочными
решениями являются основным исходным материалом для проектирования
систем вентиляции. В соответствии с исходными данными необходимо
запроектировать систему вентиляции в термическом цеху с участком сварки,
расположенному в г. Тамбов. Часы работы цеха с 7:00 до 15:00. Число
работающих в смену – 28 человек.
1.4 Характеристика технологического процесса с позиции
выделяющихся вредностей
В цехе производится обработка металла давлением на прессе поз.8 и
пневматических молотах поз.1 и 2. Для получения заготовок методом ковки ,
металл разогревают в камерных печах поз.5 и 6, работающих на
газообразном топливе(природный газ Q=35000 кДж/м3) до температуры 1100
градусов.
После ковки изделия складируют в тару и перевозятся к месту складирования
поз.15, где они остывают до температуры рабочей зоны.( С 500 до t рабочей
зоны). Мелкие изделия куются вручную на наковальне в газоогневом горне
поз.4.
В процессе ковки и подогрева металла в двух помещениях выделяется тепло
и частично продукты сгорания. Рабочие места у молотов и печей подвержены
интенсивному тепловому облучению и должны обеспечиваться установками
воздушного душирования.
Заварка трещин производится на сварочных столах поз.12 тремя сварщиками
с расходом электродов 0,5 кг/час. Электроды марки МР-3
.
При сварке выделяется тепло, газы и сварочный аэрозоль. Для зачистки
сварочных швов предусмотрен один зачистной станок с двумя кругами
диаметром 250 мм(N= 1,7 к Вт)
Очистку от окалины металла производят в пескоструйных аппаратах поз.14 .
струей песка подаваемого сжатым воздухом.
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
8
В цехе имеется термический участок ТВЧ поз.3 ,где детали при пропускании
ТВЧ нагреваются и сбрасываются в водяные ванны.Так осуществляется
закалка мелких деталей.
Характеристика печей
Единицы
измерения
Температура в печи ˚С
Печь поз.6
Печь поз.5
1100
1100
Мощность
-
40
производительность Кг/ч
150
100
Размер
загружаемого окна
0,4*0,3
0,8*0,4
кВт
М *м
Расход
газообразного
топлива
м3/ч
Расход
электроэнергии
кВт
20
40
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
9
2. Ориентировочная схема организации воздухообмена
Выбор
ориентировочной
схемы
организации
воздухообмена
производится на основании А3-1194 «Рекомендации по проектированию
отопления и вентиляции термических цехов», также [7].
Общеобменная вытяжная вентиляция устраивается через фонари, шахт
и дефлекторы независимо от принятого способа местной вытяжки.
Механическая приточная вентиляция, как правило, включается в
работу в переходных условиях и холодный период года.
Для борьбы с воздействием лучистой теплоты применяется воздушное
душирование рабочих мест. Душирующие установки, работающие с
использованием наружного воздуха следует учитывать при составлении
тепловоздушных балансов. Летом для понижения температуры подаваемого
воздуха применяется адиабатическое охлаждение.
Ориентировочная схема организации воздухообмена представлена в
таблице 4.1.
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
10
Изм.
Вытяжная
вентиляция
1
2
3
4
5
Термические
цехи
Прессо-штамповочные и
термические отделения
Тепло, продукты
сгорания топлива,
пары
углеводородов
0,5
Тоже
№ докум.
Коэфф. "m" для схемы
вентиляции «снизу-вверх»
Лист
Таблица 4.1 – Схема организации воздухообмена термического цеха
Наименование
Подпись
цехов
отделений
Дата
Курсовой проект
Заготовительные
отделения
Механические отделения
Цехи сварных
конструкций
Сборочно-сварочные
отделения
Вредности
(основное)
Абразивная и
металлическая
пыль, тепло, пары
охлаждающих
жидкостей (воды,
эмульсий, керосина
и др.), аэрозоли
охлаждающих
жидкостей
Пыль, вредные
химические
соединения,
окрасочные
аэрозоли, пары
углеводородов
Приточная вентиляция
Примечание
Холодный
период года
6
Теплый период
года
7
Естественная на
отметке не ниже
4м
Естественная
Сосредоточенная
подача
Естественная;
при глубине 30 м
от наружных
стен, как в
холодный период
года
0,7
Местные
отсосы и
общеобменная
из верхней
зоны
0,6
8
Воздушные души
на рабочих местах у
молотов,
нагревательных
печей, прессов и
горизонтальноковочных машин
Лист
11
3. Обоснование выбора расчетных параметров воздуха
3.1 Расчетные параметры наружного воздуха
Для систем отопления и вентиляции здания параметры микроклимата в
помещениях производственных зданий следует обеспечивать в пределах
расчетных параметров наружного воздуха для соответствующих районов
строительства, принятых в соответствии с СП [6].
В соответствии с СП [п. 5.13, 4] принимаем параметры А и Б.
Параметры А – для систем вентиляции и воздушного душирования в
теплый период года.
Параметры Б – для систем вентиляции и воздушного душирования в
холодный период года.
Климатическая характеристика района застройки дана в п. 1.2.
Значения, принятые за расчетные параметры наружного воздуха
представлены в таблице 1.2.
3.2 Расчетные параметры внутреннего воздуха
За расчетные параметры микроклимата в рабочей зоне термического
цеха приняты допустимые параметры, так как в задании на проектирование
не указано особых требований к микроклимату.
В соответствии с СН [1] в термическом цеху совершается работа
категории средней тяжести IIа, для которой допустимые параметры
микроклимата по ГОСТ [4] устанавливаются следующими значениями:
𝑡в 𝑚𝑎𝑥 ≤ 𝑡а + 4, ℃
Теплый период (ТП): 𝑡в ≤ 23 ℃; 𝜑в ≤ 75%; 𝑣в ≤ 2 м/с;
Холодный период (ХП): 𝑡в ≤ 19 ℃; 𝜑в ≤ 75%; 𝑣в ≤ 2 м/с.
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
12
Так как в цехе не предусмотрено центральное отопление, система
вентиляции предназначена для удаления тепло- и влагоизбытков для теплого
и холодного периода года (кроме обеспечения требуемого состава
внутреннего воздуха). Поэтому экономически целесообразно расчетную
температуру воздуха в обслуживаемой зоне помещения 𝑡в принять равной
максимальной из допустимых.
Теплый период (ТП): 𝑡в = 21 + 4 = 25 ℃;
Холодный период (ХП): 𝑡в = 19 ℃.
Значения принятых за расчетные параметры внутреннего и наружного
воздуха представлены в таблице 3.1.
<75
<0,8
Тамбов
48
Vн, м/с
19
III
Iн, кДж/кг
<0,4
tн,0С
<75
Географ. широта
25
Группа парам.
ХП
Район застройки
ТП
Vв, м/с
Термический
цех с
участком
сварки
φв, %
Период
года
Параметры наружного воздуха
tв,0С
Категория
помещения
Параметры
внутреннего воздуха
Категория помещения
Таблица 3.1 – Расчетные параметры внутреннего и наружного воздуха
А
21
53,6
1
Б
-28
-27,8
3,7
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
13
4. Местная вентиляция
4.1 Выбор производительности местных отсосов. Сводная таблица
местных отсосов.
Согласно рекомендации по выбору местных отсосов в задании на КП в
основном приняты типовые местные отсосы по нормам [7,12] и по альбому
[8,9]. Выбор местных отсосов приведен в таблице 4.1.
4.2 Местный отсос от установки ТВЧ
Объем удаляемого воздуха находим по формуле
𝐿мо = 3600 ∙ 𝑓 ∙ 𝑣
(4.1)
где 𝑓 – площадь всасывания, м2;
𝑣 – скорость всасывания принимаем 5,6 м/с;
Позиция 3 – Установка ТВЧ
𝑓 = 0,3 ∙ 0,2 = 0,06 м2
𝐿мо = 3600 ∙ 0,01 ∙ 5,6 = 220 м3 /ч на одну воронку.
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
14
Изм.
Лист
Таблица 4.1 – Выбор местных отсосов
Технологическое оборудование
№ докум.
Поз.
по
плану
Подпись
5
Наименование
технологического
оборудования
Дата
Количество,
шт.
Тип местного отсоса
1
Зонт-козырек
1
1
1
Местные отсосы
Коэф. эфти
местного
отсоса
Lмо,
м3/ч
Lмо*n,
м3/ч
Ссылка на НЛ
0,95
1903
5709
Расчеты
Зонт-комбинированный
зонт
Бортовой отсос
0,95
1
0,8
2100
6000
480
8400
6000
1440
Расчеты
А3-194
А3-194
6
4
11
Камерная электрическая
печь
Газовая камерная печь
Горн одноогневой
Ванна масляная
14
Пескоструйный аппарат
2
Укрытие
0,5
1000
2000
ГОСТ
21.602-79
15
3
Место складирования
ТВЧ
1
1
Зонт над нагретой поверхностью
Воронка
0,9
-
1764
220
5292
660
Расчеты
А3-194
12
Сварочный стол
3
Панель
0,7
5400
5400
А3-194
Суммарный расход L=
29192
М3\ч
Курсовой проект
Лист
15
4.3 Расчет местных отсосов бортовых
Бортовые
отсосы
применяют
для
удаления
паров
и
газов,
выделяющихся от ванн в процессах травления и металлопокрытий. Расчет
ведем по [11].
𝐿 = 𝐿𝑜 ∙ 𝑘𝑡 ∙ 𝑘 𝑇 ∙ 𝑘1 ∙ 𝑘2 ∙ 𝑘3 ∙ 𝑘4
𝐿𝑜 = 1400 ∙ (0,53 ∙
𝐵𝑝 ∙𝑙
𝐵𝑝 +𝑙
+ 𝐻р )1/3 ∙ 𝐵𝑝 ∙ 𝑙
(4.2)
(4.3)
где 𝐿𝑜 – расход воздуха, удаляемого щелью отсоса, м3/ч;
𝑘𝑡 – коэффициент, учитывающий разность температур раствора и воздуха в
помещении, принимаем (табл. 4.7 []);
𝑘 𝑇 – коэффициент, учитывающий токсичность и интенсивность вредных
выделений, принимаем (табл. 4.8 []);
𝑘1 – коэффициент, учитывающий тип отсоса, принимаем (табл. 4.9 []);
𝑘2 – коэффициент воздушного перемешивания, принимаем (табл. 4.9 []);
𝑘3 – коэффициент укрытия зеркала раствора плавающими телами,
принимаем (табл. 4.9 []);
𝑘4 – коэффициент укрытия поверхности раствора пеной поверхностноактивных веществ, принимаем 0,5 (табл. 4.9 []);
𝐵𝑝 – расчетная ширина ванны, (по плану);
𝑙 – длина ванны, равна (по плану);
𝐻р – расчетное расстояние от зеркала раствора до борта ванны или оси
щели, м.
Позиция 11– Закалочный бак для масла
𝐿𝑜 = 1400 ∙ (0,53 ∙
0,6 ∙ 0,6
+ 0,2)1/3 ∙ 0,8 ∙ 0,5 = 2749 м3 /ч
0,6 + 0,6
𝐿 = 2749 ∙ 1,86 ∙ 1 ∙ 1 ∙ 1,2 ∙ 0,75 ∙ 0,5 = 2300 м3 /ч
𝐿 = 2653 ∙ 1,86 ∙ 1 ∙ 1 ∙ 1,2 ∙ 0,75 ∙ 0,5 = 1404 м3 /ч
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
16
4.4 Зонт-козырек над загрузочным отверстием печи
Позиция 5 – Печь камерная
Определим объем удаляемого воздуха от камерной электропечи,
имеющей загрузочное отверстия hxb=0,4х0,3 м. В печи поддерживается
температура газов 𝑡г = 1100 0С, температура воздуха в рабочей зоне 𝑡р.з =
25 0С. Расчет ведем в следующей последовательности:
1. Определим среднюю скорость, с которой газы выбиваются из
отверстия печи, предварительно вычислив плотности воздуха, кг/м3
𝜌г =
𝜌р.з =
𝜌г =
353
273+𝑡г
353
273+𝑡р.з
353
273+950
𝜌р.з =
(4.4)
(4.5)
= 0,257 кг/м3
353
273+28
= 1,18 кг/м3
∆𝑝 = 9,81 ∙ ℎ0 ∙ (𝜌р.з − 𝜌г )
(4.6)
где ℎ0 – половина высоты загрузочного отверстия, м.
∆𝑝 = 9,81 ∙ 0,15 ∙ (1,173 − 0,289) = 1,80 Па.
𝑣г = 𝜇√2∆𝑝/𝜌г
(4.7)
𝑣г = 0,65√2 ∙ 1,30/0,289 = 1,73 м/с.
2. Расход газов, выходящих из печи, м3/ч
𝐿г = 𝑣г ∙ 𝑓0
(4.8)
где 𝑓0 – площадь рабочего проема печи, м2.
𝐿г = 1,73 ∙ (0,4 ∙ 0,3) = 0,293 м3/с
𝐺г = 𝐿г ∙ 𝜌г
(4.9)
𝐺г = 0,293 ∙ 0,257 = 0,075 кг/ч.
3. Вычислим критерий Архимеда при эквивалентном диаметре и
температурах, определенных по формулам
𝑑экв = 1,13 ∙ √𝑓0
(4.10)
𝑑экв = 1,13 ∙ √0,5 ∙ 0,3 = 0,39 м.
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
17
𝑇г = 273 + 1100 = 1373 К;
𝑇р.з = 273 + 25 = 298 К.
𝐴𝑟 =
𝐴𝑟 =
9,81∙𝑑экв 𝑇г −𝑇р.з
𝑣г2
(4.10)
𝑇р.з
9,81 ∙ 0,438 1373 − 298
∙
= 4.66
1,952
298
4. Расстояние, на котором ось потока газов, искривленного под
действием
гравитационных
сил,
достигает
плоскости
всасывающего
отверстия зонтика
3
2 /0,63𝑛𝐴𝑟
𝑥 = √ℎ0 ∙ 𝑚2 ∙ 𝑑экв
(4.11)
где 𝑚 и 𝑛 – коэффициенты изменения скорости и температуры, принимают
равными 5 и 4,2.
3
𝑥 = √0,15 ∙ 52 ∙ 0,4382 /0,63 ∙ 4,2 ∙ 3,45 = 0,805 м.
5. Диаметр потока газов на расстоянии x, м
𝑑𝑥 = 𝑑экв + 0,44 ∙ 𝑥
(4.12)
𝑑𝑥 = 0,805 + 0,44 ∙ 0,428 = 0,63 м.
6. Находим вылет и ширину зонта
𝑙 = 𝑥 + 0,5 ∙ 𝑑𝑥
(4.13)
𝑙 = 0,428 + 0,5 ∙ 0,63 = 1,066 м.
Б = 𝑏 + 0,2
(4.14)
Б = 0,5 + 0,2 = 0,7 м.
7. Определим расход отсасываемого воздуха по формуле
𝐿х = 𝐿г + [0,085
𝐿х = 0,293 + [0,085 ∙
0,428
0,438
𝑥
𝑑экв
+ 0,0014(
𝑥
𝑑экв
)2 ] ∙ 𝐿г √
0,428 2
𝑇р.з
𝑇г
(4.15)
301
) ] ∙ 0,293 ∙ √1223 = 0,305 м3/с
0,438
+ 0,0014 ∙ (
8. Расход воздуха, подсасываемого из помещения
𝐿р.з = 𝐿𝑥 − 𝐿г
(4.16)
𝐿р.з = 0,305 − 0,293 = 0,02м3/с.
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
18
𝐺р.з = 𝐿р.з ∙ 𝜌р.з
(4.17)
𝐺р.з = 0,02 ∙ 1,173 = 0,0144 кг/ч.
9 Суммарный объем вытяжки
𝐿 = 𝐿г + 𝐿в
𝐿 = 0,293 +
0,202
1,173
(4.20)
= 0,52 м3/с = 1903 м3/ч.
Позиция 6 – Печь камерная газовая
Определим объем удаляемого воздуха от газовой печи, имеющей
загрузочное отверстие hxb=0,4х0,3 м. В печи поддерживается температура
газов 𝑡г = 1100 0С, температура воздуха в рабочей зоне 𝑡р.з = 25 0С. Расчет
ведем в следующей последовательности:
1. Определим среднюю скорость, с которой газы выбиваются из
отверстия печи, предварительно вычислив плотности воздуха, кг/м3
𝜌г =
353
273+1100
𝜌р.з =
353
273+25
= 0,301 кг/м3
= 1,173 кг/м3
∆𝑝 = 9,81 ∙ 0,15 ∙ (1,173 − 0,301) = 1,28 Па.
𝑣г = 0,65√2 ∙ 1,28/0,301 = 1,90 м/с.
2. Расход газов, выходящих из печи, м3/ч
𝐿г = 1,90 ∙ (0,4 ∙ 0,2) = 0,228 м3/с
𝐺г = 0,228 ∙ 0,301 = 0,069 кг/ч.
3. Вычислим критерий Архимеда при эквивалентном диаметре и
температурах, определенных по формулам
𝑑экв = 1,13 ∙ √0,4 ∙ 0,2 = 0,391 м.
𝑇г = 273 + 1100 = 1373 К;
𝑇р.з = 273 + 25 = 298 К.
𝐴𝑟 =
9,81 ∙ 0,391 1373 − 298
∙
= 3,29
1,902
298
4. Расстояние, на котором ось потока газов, искривленного под
действием
гравитационных
сил,
достигает
плоскости
отверстия зонтика
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
всасывающего
19
3
𝑥 = √0,15 ∙ 52 ∙ 0,3912 /0,63 ∙ 4,2 ∙ 3,09 = 0,413 м.
5. Диаметр потока газов на расстоянии x, м
𝑑𝑥 = 0,391 + 0,44 ∙ 0,413 = 0,57 м.
6. Находим вылет и ширину зонта
𝑙 = 0,413 + 0,5 ∙ 0,57 = 0,70 м.
Б = 0,4 + 0,2 = 0,6 м.
7. Определим расход отсасываемой смеси газов и воздуха по формуле
𝐿х = 0,228 + [0,085 ∙
0,413
0,391
0,413 2
+ 0,0014 ∙ (
301
) ] ∙ 0,228 ∙ √1173 = 0,238 м3/с
0,391
8. Расход воздуха, подсасываемого из помещения
𝐿р.з = 0,238 − 0,228 = 0,011 м3/с.
𝐺р.з = 𝐿р.з ∙ 𝜌р.з
(4.17)
𝐺р.з = 0,011 ∙ 1,173 = 0,0123 кг/ч.
9. Вычисляем температуру смеси
𝑡см =
0,069∙900+0,0123∙28
0,069+0,0123
= 767 0С.
Такая температура является недопустимо высокой для естественной и
механической тяги. Примем 𝑡см = 300 0С, тогда количество подсасываемого
воздуха
𝐺 (𝑡 −𝑡см )
𝐺в = г г
𝑡см−𝑡р.з
𝐺в =
0,069∙(900−300)
300−28
(4.19)
= 0,151 кг/с.
Суммарный объем вытяжки
𝐿 = 𝐿г + 𝐿в
𝐿 = 0,228 +
0,151
1,173
(4.20)
= 0,357 м3/с = 2100 м3/ч.
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
20
4.5 Местный отсос от стола для сварочных работ
Позиция 12 – Стол сварщика
По приложению[8] рекомендуемый тип местного отсоса – панель
равномерного всасывания с расчетной площадью рабочего проема 0,13 м 2 и
расчетной скоростью движения воздуха 3,8 м/с. Объем удаляемого воздуха,
м3/ч, определяем по формуле
𝐿мо = 3600 ∙ 𝑓 ∙ 𝑣
(4.21)
где 𝑣 – скорость движения воздуха, м/с;
𝑓 – расчетная площадь рабочего проема, м2.
𝐿мо = 3600 ∙ 0,3 ∙ 3,8 = 5400 м3 ⁄ч
Габариты панели определяем по табл. 4.12 [] и [], 900х645.
5. Расчет местной приточной вентиляции
Воздушный душ – наиболее распространенный вид местной приточной
вентиляции особенно там, где работающий имеет дало с раскаленным
металлом или газами высокой температуры. Воздушный душ – воздушную
струю определенных параметров, направленную на конкретного рабочего предусматривают согласно санитарным нормам там, где интенсивность
теплового облучения превышает 350 Вт/м2.
1. В соответствии с таблицей Б1.2 устанавливаем, что душированию
подлежат позиции 4, 5, 7, 11, . Данные по ним вносим в таблицу 5.1.
Таблица 5.1 – Места, подлежащие душированию
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
21
5
Камерная
электрическая печь.
Работа средней
тяжести и тяжелая
6
Газовая камерная
печь. Работа
тяжелой и средней
тяжести
15
Печь при
плавке
металла.
Печь при
выпуске
металла
Печь при
плавке
металла.
Печь при
выпуске
металла
Место
складирования
0,5
1
0,5
Направление подачи воздуха
и количество дешифрующих
насадков
Интенсивность теплового
облучения в ккал/м2/ч
Расстояние рабочего
места от источника
излучения в м
Источник теплового
излучения
Наименование рабочих
мест и категории работ
Номер оборудования
Характеристики рабочего места
12001800
Сбоку и
сверху в
сторону
печи
12001800
Сбоку и
сверху в
сторону
заливаемых
опок
600-1200
Сбоку и
сверху в
сторону
печи
Расчет ведем для печи камерной, позиция 6.
2. В зависимости от категории работы и интенсивности облучения
принимаем параметры воздуха для двух периодов года, которые следует
обеспечить на рабочем месте (𝑣р , 𝑡р ) в соответствии с приложением Г1 [4].
ТП: 𝑡р = 25 ℃; 𝑣р = 2,0 м/с;
ХП: 𝑡р = 19 ℃; 𝑣р = 2,0 м/с;
3. Так как душирующий патрубок находится на некотором расстоянии
от рабочего места (х=1-2 м) параметры на выходе из патрубка не равны
требуемым параметрам на рабочем месте вследствие перемешивания
приточной струи с окружающим воздухом.
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
22
В теплый период года температура на выходе из душирующего
патрубка ниже температуры приточного воздуха. Поэтому наружный воздух,
подаваемый к душирующим патрубкам должен быть охлажден. Так как
адиабатическое охлаждение рециркуляционной водой в форсуночной камере
является самым дешевым способом снижения температуры воздуха,
рационально
растет
с
проверки
возможности
получения
наружных
параметров воздуха для душирования путем обработки наружного воздуха в
форсуночной камере адиабатически.
Для этого на I-D диаграмме отмечаем точку Н, соответствующую
параметрам наружного воздуха в ТП по параметрам А, и через нее
проводится линия 𝐼н = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 до 95%. Линия НО изображает адиабатический
процесс в форсуночной камере, а 𝑡охл = 19,5 ℃ – температура воздуха после
оросительной камеры.
Определяем отношение разности температур по формуле
𝑃т =
𝑡р.з −𝑡р
(5.9)
𝑡р.з −𝑡о
где 𝑡р.з – температура в рабочей зоне, 0С;
𝑡р – нормируемая температура на рабочем месте, 0С;
𝑡о – температура воздуха на выходе из насадки, 0С.
𝑃т =
25−19
25−(20+1,5)
= 1,07 > 1, значит, следует применять искусственное
охлаждение воздуха.
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
23
4. Выбирается тип воздухораспределителя для подачи душирующего
воздуха.
Принимаем к установке душирующий патрубок типа ПДв-5 и по табл.
5.2 [18] находим его расчетные характеристики, сводим их в табл. 5.2.
689
1200 42,7 0,23
α
560
ξ
440
n
400
Коэффициенты
m
Масса, кг
H
4
L
душирующий
lo
ПДн-
bo
Марка
Патрубок
d, (bxf)
Воздухораспределитель
Размеры, мм
Расчетная площадь, Fo, м2
Таблица 5.2 – Характеристики душирующего патрубка
4,5
3,1
0,8
60
5. Определяем площадь выходного сечения патрубка 𝐹о , м2 , по формуле
𝐹о = (
𝐹о = (
𝑥
0,8∙𝑚
)2
(5.10)
1,5 2
) = 0,22 м2
0,8 ∙ 4,5
Принимаем патрубок ПДн-4 с 𝐹о = 0,23 м2.
6. Определяем скорость движения воздуха 𝑣о , м/с, выходящего на
выходе из патрубка по формуле при
𝑥
𝐹𝑜
=
𝑣о =
𝑣о =
2
0,7
= 2,9 > 𝑚 = 4,5
𝑣р ∙𝑥
0,7∙𝑚∙√𝐹𝑜
2 ∙ 1,5
0,7 ∙ 4,5 ∙ √0,23
= 2,9 м/с
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
(5.11)
Лист
24
7. По известному значению 𝐹о воздухораспределителя и скорости 𝑣о на
выходе из него определяют расход воздуха одним патрубком
𝐿о = 3600 ∙ 𝑣о ∙ 𝐹𝑜
(5.12)
𝐿о = 3600 ∙ 2,9 ∙ 0,35 = 3183 м3 /ч
8. Исходя из экономических соображений на всех рабочих местах
устанавливаются одни и те же патрубки. По известному числу 𝑛 рабочих
мест, где нужно применить воздушное душирование, определяется общее
количество воздуха для душирования.
𝐿д = 𝐿0 ∙ 𝑛
(5.13)
𝐺д = 𝐿д ∙ 𝜌𝑜
(5.14)
𝐿д = 3183 ∙ 9 = 28647 м3 /ч
353
ТП: 𝐺д = 28647 ∙
273+17,5
ХП: 𝐺д = 28647 ∙
273+13,6
= 34810 кг/ч;
353
= 35283 кг/ч;
9. Температуру воздуха 𝑡о , ℃, выходящего из приточного патрубка, при
этом определяют по формуле
𝑡о = 𝑡р.з. −
ТП: t о = 27 −
ХП: 𝑡о = 21 −
(27−20)∙1,5
0,6∙3,1∙√0,23
(21−19)∙1,5
0,6∙3,1∙√0,23
(𝑡р.з.−𝑡р )∙𝑥
0,6∙𝑛∙√𝐹𝑜
(5.15)
= 17,5 ℃
= 13,6 ℃
6. Определение избытков тепла
6.1 Расчет тепловыделений
6.1.1 Теплопоступления через остекление
Поступление тепла через остекление определяются по следующей
формуле
𝑄О = 3,6 ∑(𝑞ВП + 𝑞ВР ) ∙ 𝑘1 ∙ 𝑘2 ∙ 𝐹О ∙ 𝛽сз
(6.1)
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
25
где 𝐹О – площадь светового световых проемов, м2.
𝐹восток = (2,5 ∙ 4,0 ∙ 5) + (2,5 ∙ 2,0 ∙ 5) = 75 м2;
𝑞ВП и 𝑞ВР – поступление тепла соответственно от прямой и рассеянной
солнечной радиации в июле по табл. I, прил.2 [18], Вт/м2;
𝑘1 и 𝑘2 – коэффициенты, учитывающие затемнение окон переплетами и
загрязнение стекла, по табл. 2,3 прил. 2. Принимаем 𝑘1 = 0,6 для
одинарного стеклопакета в металлическом переплете и 𝑘2 = 0,9 для
умеренно загрязненных стекол вертикальной ориентации;
𝛽сз – коэффициент, учитывающий солнцезащитные устройства. 𝛽сз = 1,0
Расчет сводим в таблицу 6.1.
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
26
Изм.
Лист
Таблица 6.1 – Теплопоступления от солнечной радиации через остекление и от искусственного освещения
№ докум.
Теплопоступления от
искусственного
освещения
Теплопосупления от солнечной радиации через остекления
Подпись
Расчетные
формулы
Qо=3,6·Σ(qвп+ qвр)·k1·k2·Fос, кДж/ч
Западная
Дата
Часы
13-14
14-15
15-16
16-17
qвп,
Вт/м2
193
378
504
547
qвр,
Вт/м2
76
91
114
122
QИ=3,6·Ny·FП, кДж/ч
Восточная
k1
k2
1,4
1,4
1,4
1,4
0,85
0,85
0,85
0,85
Qо,
кДж/ч
59118
103072
135817
147026
qвп,
Вт/м2
0
0
0
0
qвр,
Вт/м2
58
56
55
48
k1
k2
0,6
0,6
0,6
0,6
0,85
0,85
0,85
0,85
Qо,
кДж/ч
5463
5274
5180
4521
Σ Qо,
кДж/ч
64581
108346
140997
151547
FП, м
2
864
864
864
864
Ny,
Вт/
м2
6,5
6,5
6,5
6,5
Курсовой проект
Выводы: 1. Максимальное поступление тепла от солнечной радиации через остекление равны 𝑄О = 108346
2. Час максимальных теплопоступление 𝜏𝑛 𝑚𝑎𝑥 = 14 − 15 ч.
кДж
ч
QИ,
кДж/ч
20218
20218
20218
20218
.
Лист
27
6.1.2 Теплопоступления через покрытие
Поступление тепла в помещение через покрытие зданий для любого
расчетного часа суток определяются по формуле
𝑄п = (𝑞0 + 𝛽 ∙ 𝐴𝑞 ) ∙ 𝐹п
𝑞0 =
усл
𝑡н
1
𝑅0
усл
(𝑡н − 𝑡у )
= 𝑡н +
𝜌∙𝐽ср
𝛼н
(6.2)
(6.3)
(6.4)
𝛼н = 8,7 + 2,6𝜗в
(6.5)
𝐴𝑞 = 𝛼в ∙ 𝐴𝜏в
(6.6)
𝐴𝜏в = 2,8 − 0,1(𝑡н − 20)
(6.7)
где 𝑞0 – среднесуточное поступление тепла в помещение, кДж/(ч·м2);
𝐹п – площадь покрытия, м2, 𝐹п = 864 м2;
𝑅0 – сопротивление теплопередаче покрытия, м2*ч*0С/кДж;
𝑡н – расчетная температура наружного воздуха, принимаемая равной
средней температуре июля, 𝑡н = 21 0С;
𝑡у – расчетная температура внутреннего воздуха под перекрытием, 0С;
усл
𝑡н
– условная среднесуточная температура наружного воздуха, 0С;
𝐽ср – среднесуточное количество тепла суммарной солнечной радиации,
поступающего в июле на горизонтальную поверхность, принимаемое по
табл. 7 [6], Вт/м2, 𝐽ср = 327 Вт/м2;
𝛼н – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей
конструкции, Вт/(м2·0С);
𝜗в – расчетная скорость ветра, принимаемая по прил. 4 [6], м/с;
𝐴𝑞 – амплитуда колебания теплового потока, 0С;
𝛼в – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей
конструкции, принимаемый для внутренних поверхностей потолка
гладких или со слабо выступающими, редко расположенными ребрами,
равным 31,4 кДж/(м2·ч·0С);
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
28
𝜌 – коэффициент поглощения тепла солнечной радиации наружной
поверхностью ограждения, по [18], для рубероида 𝜌=0,9;
𝐴𝜏в – амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности
ограждающей конструкции, 0С;
𝛽 – коэффициент любого часа суток определяемый по табл. 4 прил. 1
[18] в зависимости от запаздывания теплопоступлений (∆𝜏𝑛 ), т.е. числа
часов, прошедших до расчетного часа (𝜏0𝑚𝑎𝑥 ) или после максимума
поступления тепла через покрытие (𝜏𝑛𝑚𝑎𝑥 ):
∆𝜏𝑛 = 𝜏𝑛𝑚𝑎𝑥 − 𝜏0𝑚𝑎𝑥
(6.8)
𝜏𝑛𝑚𝑎𝑥 = 13 + 2,7 ∙ 𝐷
(6.9)
D – характеристика тепловой энергии, принимаемая по заданию или
определяемая при теплотехническом расчете ограждений.
𝐴𝜏в = 2,8 − 0,1 ∙ (23 − 20) = 0,2 0С.
𝐴𝑞 = 31,4 ∙ 0,2 = 6,28 0С.
𝛼н = 8,7 + 2,6 ∙ 1 = 11,3 м/с;
t ту = 23 + 1,5 ∙ (12 − 2) = 38 ºС;
усл
𝑡н
= 23 +
0,9∙327
11,3
= 49 0С;
𝑞0 =
1
𝑅0
усл
(𝑡н − 𝑡у )
(6.10)
Для нахождения R, рассчитываем ГСОП
ГСОП = (𝑡в − 𝑡ср.от. ) ∙ 𝑍от.пер.
(6.11)
где 𝑡ср.от. – средняя температура отопительного периода, 0С;
𝑍от.пер. – продолжительность отопительного периода.
ГСОП = (19 − (−2,6)) ∙ 203 = 4384,8 0С·сут
По полученному значению ГСОП, определяем значения требуемого
сопротивления теплопередаче по условию энергосбережения, используя
формулу:
𝑅𝑟𝑒𝑞 = 𝑎 ∙ ГСОП + 𝑏
(6.12)
где 𝑎, 𝑏 – коэффициенты, значения которых следует принимать по табл. 3 [4].
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
29
Покрытие: 𝑅𝑟𝑒𝑞 = 0,00025 ∙ 4384,8 + 1,5 = 2,6 м2·0С/Вт=0,72 м2·0С·ч/кДж;
𝑞0 =
1
0,72
∙ (49 − 38) = 13,9 кДж/(ч·м2)
Принимаем D=3.
𝜏𝑛𝑚𝑎𝑥 = 13 + 2,7 ∙ 3 = 24 − 21,1 = 2,9 . По табл. 4, прил.1 [18], принимаем
𝛽 = 0,726
𝑄п = (13,9 + 0,726 ∙ 6,28) ∙ 864 = 10261 кДж/ч.
Таблица 6.2 – Расчет теплопоступлений через покрытие
FП, м2
H, м
tрз, 0С
gradt, 0С/
м2
tн, 0С
Iср,
кДж/кг
vв, м/с
Rп,
м Сч/кД
ж
αв, Вт/ м2
τomax, ч
1
ТП
2
864
3
12
4
25
5
1,5
6
21
7
327
8
1
9
0,72
10
31,4
11
24
2
Период
года
Исходные данные к расчету
Таблица 6.2 (продолжение)
Расчетные формулы
ty=tрз+k·(H-2); αн=8,7+2,6·vв; Аτв=2,5-0,1(tн – 20); Aq= Аτв ·αв; tуслн =tн`+ρ·Iср/ αн;
qo=1/Rо·(tуслн - ty); Qп=(qo+β·Aq)·Fп
Расчетные величины
Δτ=
tу,
αн,
tуслн,
qo,
τmax=13+2,7D,
Qп,
Atв
Aq
τomaxβ
0
2
0
2
С Вт/м
С кДж/(чм )
ч
кДж/ч
τnmax
12 13
14
15
16
17
18
19
20
21
38
11,3
2,6
6,28
38
13,9
21,1
2,9
0,726 15949
6.1.3 Теплопоступления от искусственного освещения
𝑄 = 3,6 ∙ 𝑁осв
(6.13)
где 𝑁осв – суммарная мощность источников освещения, Вт;
𝑁осв = 𝑁уд ∙ 𝐹
(6.14)
где 𝑁уд – удельная мощность общего освещения, принимаемая равной
6,5 Вт/м2;
𝐹 – площадь помещения, м2.
Nосв = 6,5 ∙ 864 = 5616 Вт.
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
30
Q = 3,6 ∙ 5616 = 20218 кДж/ч
6.1.5 Теплопоступления от нагревательного оборудования
Позиция 6 . Печь камерная
𝑄 = 3600 ∙ 40 ∙ 0,32 = 33520 кДж/ч
Всего 100560
Б) Электрические печи, печи-ванны, сушильные шкафы
При отсутствии данных о холостом ходе печей тепловыделения
определяются по формуле
𝑄 = 𝑞 ∙ 𝑁У
(6.16)
где 𝑁У – расход электроэнергии, кВт;
Позиция 3. Установка ТВЧ
𝑄 = 335 ∙ 40 ∙ 1 = 13400 кДж/ч
6.1.7 Теплопоступления от сварочных постов
Если нет данных о расходе электроэнергии, ориентировочно можно
принять в среднем от одного сварочного поста 𝑄уд.поста = 16800 кДж/ч.
𝑄сварки = 16800 ∙ 3 = 50400 кДж/ч
6.1.8 Теплопоступления от остывающего металла
При остывании материала в расплавленном состоянии
𝑄 = 𝐺м ∙ 𝑐м ∙ (𝑡нач − 𝑡кон ) ∙ 𝛽 ∙ (1 − 𝜑)
(6.20)
где 𝐺м – масса остывающего материала, кг/ч;
𝑡нач – начальная температура материала, 0С;
𝑡кон – конечная температура материала, 0С;
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
31
𝑐м – средняя теплоемкость материала соответственно в жидком
состоянии, кДж/(кг·0С);
𝛽 – коэффициент, учитывающий интенсивность выделения тепла в
данный час;
𝜑 – коэффициент эффективности местного отсоса.
Так как в помещении одновременно находится материал, остывающий
1-й, 2-й час и т.д. принимаем 𝛽 = 1.
𝑐м = 𝑐𝑜 + 𝛽𝑜 ∙ (𝑡нач − 𝑡кон )
(6.21)
где 𝑐𝑜 – теплоемкость материала при 0С, кДж/(кг·0С).
Рассчитываем для стали
𝑐м = 900 + 0,46 ∙ (1100 − 500) = 248400 кДж/(кг·0С)
6.2 Расчет теплопотерь
При определении избытков тепла в холодный период года в
производственных помещениях следует учесть, что кроме теплопоступлений
возможны и потери тепла, в частности на нагрев ввозимых снаружи
материалов, на нагрев транспорта, который ввозит материалы в цех.
Если проектом предусмотрена вентиляция, совмещенная с отоплением,
то в тепловом балансе следует учитывать:
потери тепла через наружные ограждения:
потери тепла через открытые наружные двери (ворота);
потери тепла на нагрев воздуха поступающего за счет
инфильтрации.
6.2.1 Потери тепла через внешние ограждения здания
В данной работе в целях сокращения расчетов определяем потери тепла
через ограждающие конструкции по укрупненным показателям, по формуле
𝑄огр = 𝑞0 𝑉(𝑡вн − 𝑡н )
(6.22)
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
32
где 𝑉 – объем помещения, м3;
𝑞0 – удельная тепловая характеристика здания для отопления, кДж/(чм3),
табл. 6.15 [18];
𝑡вн и 𝑡н – расчетные температуры воздуха внутри и снаружи помещения,
0
С.
𝑄огр = 1,0 ∙ (48 ∙ 18 ∙ 14) ∙ (21 − (−28)) = 458784 кДж/ч.
6.2.2 Расход тепла на нагрев ввозимых в цех материалов
Расход тепла на нагрев материалов ввозимых снаружи определяют по
формуле
𝑄мат = 𝐺м ∙ 𝑐 ∙ (𝑡р.з. − 𝑡н ) ∙ 𝛽
(6.23)
где 𝐺м – количество ввозимого материала, кг/ч;
𝑐 – теплоемкость материала, кДж/кг0С;
𝛽 – коэффициент, учитывающий неравномерность тепла во времени,
принимаем по табл. 12 [1].
Расчет расхода тепла производится исходя из периода времени,
необходимого для нагрева материала за три часа, причем за расчетную
величину принимается, расход тепла для горячих цехов за парный час, а для
цехов с незначительными выделениями тепла – за третий час.
В цех ввозят железо в количестве 1,5 т/4ч.=3000кг/8часов=375 кг/ч.
𝐺м = 375 кг/ч
𝑄мат = 375 ∙ 0,460 ∙ (25 − (−35)) ∙ 0,2 = 2140 кДж/ч
6.2.3 Расход тепла на обогрев транспорта, въезжающего в цех
Расход тепла на нагрев транспорта определяется по формуле
𝑄тр = 𝑞тр ∙ 𝐵 ∙
𝜏
(6.24)
60
где 𝑞тр – общий расход тепла на нагрев транспорта, принимаем по
табл. 6.17[2]. Для ГАЗ-51 𝑞тр = 46,15 МДж.
𝑄тр = 46,15 ∙ 0,2 = 9,23 МДж/ч=9230 кДж/ч.
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
33
6.3 Тепловой баланс производственного помещения
Расчет сводим в таблицу 6.6.
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
34
Подпись
Дата
ТП
ХП
Через Через
остекл. покр.
2
3
От остывающего
материала
От механического
оборудования и
электродвигателя
4
5
6
7
8
На нагрев
транспорта
Прочие
-Q всего
Теплоизбытки
Теплонедостатки
458784
На нагрев ввоз.
материалов
Уд. тепловыделения
кДж/м3ч
Теплопотери через
наружные
ограждения
+Q
всего
От сварки
От печей
От нагретых
поверхностей
9
10
11
12
11396
108346 15949 20218 61250 22166 31152 22306
50400 657271 33
0
11396
20218 61250 26534 31152 22306
50400 548927 26
0
От оборудования на
газообразном
топливе
№ докум.
1
От солн.
радиации
От искус. освещения
Лист
Период года
Изм.
Таблица 6.6 – Тепловой баланс термического цеха
Тепловыделения, кДж/ч
Расход тепла, кДж/ч
13
15
16
17
18
19
20
657271
-
470244
78683
2140 9320
Баланс,
кДж/ч
-
Курсовой проект
Лист
35
Изм.
Лист
№ докум.
7. Расчет влаго-, газо- и пылевыделений
Вредными вьделениями в термических цехах являются конвективная и лучистая теплота от нагреваемых
Подпись
поверхностей печей, молотов, прессов, обрабатываемых изделий; лучистая теплота от загрузочных отверстий и
Дата
открытых поверхностей, у печей и соляных ванн; водяной пар от закалочных ванн и пары масла от масляных
закалочных ванн; при работе печей на жидком или на газообразном топливе въщеляются газы, содержащие оксид
углерода (СО), оксид азота (NOx), сернистый ангидрид (SO2), твердые частицы в виде сажи, а также различные
газообразные соединения - аммиак (NH3), углеводороды и др.
7.1 Газовыделения при сварочных работах
Курсовой проект
При производстве сварочных работ, выделяется сварочная аэрозоль и различные газы, качественный и
количественный характер которых зависит от типа сварки, количества и марки расходуемого материала. Количество
вредных выделений находим по таблице 7.2 [18].
Позиция 15 – Стол для электросварки. Электроды марки МР-3, расход 4 кг/смену=3/8=0,5 кг/ч от всех постов
сварки.
- окись углерода
𝐺св.аэр = 0,5 ∙ 1,4 ∙ (1 − 0,7) = 0,17 г/ч
- сварочный аэрозоль
Лист
36
Изм.
Лист
𝐺св.аэр = 0,5 ∙ 11 ∙ (1 − 0,7) = 1,32 г/ч
№ докум.
- марганец и его окислы
𝐺марг. = 0,5 ∙ 0,68 ∙ (1 − 0,7) = 0,08 г/ч
Подпись
- хромовый ангидрид
𝐺марг. = 0,5 ∙ 0,6 ∙ (1 − 0,7) = 0,07 г/ч
Дата
- фтористый водород
𝐺св.аэр = 0,5 ∙ 0,004 ∙ (1 − 0,7) = 0,0005 г/ч
- окислы азота
𝐺св.аэр = 0,5 ∙ 1,3 ∙ (1 − 0,7) = 0,156 г/ч
Курсовой проект
7.2 Выделения масла
Позиция 11 – Бак масляный
Пары масла – 11,04 г/ч на установку;
Окись углерода – 27,36 г/ч на установку.
Для 2х установок
Пары масла – 2·11,04=22,08 г/ч на установку;
Окись углерода – 2·27,36=54,72 г/ч на установку.
Лист
37
Изм.
Лист
7.3 Нагревательные устройства с использованием природного газа
№ докум.
Позиция 5, 6. Печь камерная
- окиси углерода
Подпись
𝐺СО = 12,9 ∙ (1 − 0,9) ∙ 1 = 1,29 г/ч
- окиси азота
Дата
𝐺𝑁𝑂2 = 2,15 ∙ (1 − 0,9) ∙ 1 = 0,215 г/ч
В цех, г/ч
4
окись углерода
5
0,17
6
г/кг
7
0,5
8
0,34
9
0,7
10
0,238
11
0,102
сварочный аэрозоль
1,32
г/кг
0,5
0,66
0,7
0,462
0,198
марганец и его окислы
0,08
г/кг
0,5
0,04
0,7
0,028
0,012
хромовый ангидрид
фтористый водород
окислы азота
0,07
0,0005
0,156
г/кг
г/кг
г/кг
0,5
0,5
0,5
0,035
0,00025
0,078
0,7
0,7
0,7
0,0245
0,0105
0,000175 0,000075
0,0546
0,0234
№ вент.сист.
В трубу
1
Коэффициент
эффективности МО,
доли
Стол сварщика
Общее газовыделение,
г/ч
25
Характеристика
источника
оборудования
3
Ед.изм удельных
выделений
2
Удельные выделения
n, шт
1
Количество
поступающих
вредностей
Наименование газа
Наименование
оборудования
Курсовой проект
№
Таблица 7.1 – Расчет выделений вредностей
12
В4
Лист
38
Изм.
11,04
Окись углерода CO
27,36
г/ч
1
№ вент.сист.
Дата
Пары масла
1
В цех, г/ч
2
г/ч
В трубу
Ванна масляная
0,215
7
Коэффициент
эффективности МО,
доли
9
Оксид азота NO
6
Общее газовыделение,
г/ч
1
5
1,29
Характеристика
источника
оборудования
Печь камерная
4
Окись углерода CO
Ед.изм удельных
выделений
2
Удельные выделения
3
Наименование газа
n, шт
2
Подпись
Наименование
оборудования
№ докум.
№
Лист
1
Количество
поступающих
вредностей
8
1,29
9
0,9
10
11
12
0,903
0,387
0,215
0,9
0,1505
0,0645
22,08
0,6
13,25
8,83
54,72
0,6
32,83
21,89
Курсовой проект
Таблица 7.2 – Сводная таблицы выделений вредностей
Наименование вещества
Количество, г/ч
ПДКр.з, мг/м3
- окиси углерода
- окиси азота
- сернистый ангидрид
- пары масла
- сварочный аэрозоль
- марганец и его окислы
43,234
20
5
10
5
0,2
0,3
33,1856
0,0245
13,25
0,462
0,028
В4
В5
Лист
39
Изм.
Лист
№ докум.
Наименование вещества
Количество, г/ч
ПДКр.з, мг/м3
- фтористый водород
-хромовый ангидрид
0,000175
0,05
0,01
0,0245
Подпись
Дата
Курсовой проект
Лист
40
8. Расчет производительности общеобменной вентиляции
8.1 Воздухообмен по разбавлению газов
Расход приточного воздуха для разбавления, прорвавшихся в воздух
загрязняющих или взрывоопасных веществ (газов, паров, аэрозолей и пыли)
до
допустимых
по
санитарно-гигиеническим
взрувопожаробезопасности
концентраций
может
требованиям
быть
определен
и
по
следующим формуле):
𝐶пр =
𝑀∙1000
0,7∙ПДК
∙ 𝜌н
(8.1)
где ПДК – предельно допустимая концентрация вредных веществ в рабочей
зоне, мг/м3;
𝜌н – плотность наружного воздуха, кг/ м3;
𝑀 – количество загрязняющего вещества, г/ч.
ТП:𝜌нТП =
353
273+25
ХП: 𝜌нХП =
= 1,25кг/м3 ;
353
273+21
= 1,20 кг/м3
Для оксида углерода:
ТП
𝐺пр
=
ХП
𝐺пр
=
51,6 ⋅ 1000
⋅ 1,181 = 4607кг/ч
0,7 ⋅ 20
51,6⋅1000
0,7⋅20
⋅ 1,20 = 5609кг/ч
Для оксида азота:
ТП
𝐺пр
=
33,186⋅1000
ХП
𝐺пр
=
33,186⋅1000
0,7⋅5
0,7⋅5
⋅ 1,181 = 2799,5кг/ч
⋅ 1,20 = 2845кг/ч
Для фтористого водорода:
ТП
𝐺пр
=
0,000175⋅1000
ХП
𝐺пр
=
0,000175⋅1000
0,7⋅0,5
0,7⋅0,5
⋅ 1,181 = 0,015кг/ч
⋅ 1,20 = 0,015кг/ч
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
41
Для сварочного аэрозоля:
ТП
𝐺пр
=
0,462⋅1000
ХП
𝐺пр
=
0,462⋅1000
0,7⋅11,5
0,7⋅11,5
⋅ 1,181 = 803,6кг/ч
⋅ 1,20 = 978,4кг/ч
Для паров масел:
ТП
𝐺пр
=
13,25⋅1000
ХП
𝐺пр
=
13,25⋅1000
0,7⋅5
0,7⋅5
⋅ 1,181 = 1118кг/ч
⋅ 1,20 = 1136кг/ч
На воздухообмен по разбавлению газовыделений требуется не менее
4607 кг/ч воздуха в теплый период и не менее 5609 кг/ч воздуха в холодный
период года.
8.2 Воздухообмен по компенсации местных отсосов
При наличии в помещении местных отсосов приток воздуха нужен,
прежде всего, для компенсации воздуха удаляемого местной вытяжкой
от технологического оборудования (технологическими отсосами).
Однако, кроме местной вытяжки следует согласно [2] п. 7.5.9 удалять
из верхней зоны в объеме не менее однократного обмена в 1 ч, а в
помещениях высотой более 6 метров не менее 6 м3 /ч на 1 м2
помещения. Произведем расчет требуемого воздухообмена для теплого
и холодного периодов года.
Gвытоб = Gвз min = Lвзmin·ух
Lвз min V или Lвз min 6·F
где Gвз - массовый минимальный расход воздуха удаляемого из верхней
зоны, кг/ч;
Lвз - минимальная общеобменная вытяжка из верхней зоны, м3 /ч
V - объем помещения, 7776 м3;
F - площадь пола, 864 м2;
ух - плотность воздуха в верхней зоне помещения, кг/м3:
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
42
ТП: 𝜌ух =
ХП: 𝜌ух =
353
273+36
353
273+33
= 1,13 кг/м3;
= 1,15 кг/м3;
В теплый период:
Gвытоб = Gвз min =Lвз min·ух=10455∙1,13 = 11880 кг/ч;
Gвытоб = Gвз min =Lвз min·ух=6∙864∙1,13 = 6220 кг/ч.
Принимаем Gвз min = 11880 кг/ч.
Тогда воздухообмен (общий расход приточного воздуха) «по местным
отсосам» равен
Gпр = Gмо + Gвз min = 34931 + 11880 = 46690 кг/ч;
а расход общеобменного притока:
Gпробщ = Gпр – Gд = 46690 – 34931 = 11759 кг/ч.
В холодный период:
Gвытоб = Gвз min =Lвз min·ух=10455∙1,15 = 14465 кг/ч;
Gвытоб = Gвз min =Lвз min·ух=6∙864∙1,15 = 5962 кг/ч.
Принимаем Gвз min = 14465 кг/ч.
Тогда воздухообмен (общий расход приточного воздуха) «по местным
отсосам» равен
Gпр = Gмо + Gвз min = 34931+ 14465 = 46748кг/ч;
а расход общеобменного притока:
Gпробщ = Gпр – Gд = 46748 – 32283 = 14492 кг/ч.
8.3 Воздухообмен по ассимиляции теплоизбытков
Для того, чтобы в помещении поддерживалась постоянная температура,
должны быть соблюдены условия воздушного и теплового балансов при
данном воздухообмене
общ
𝐺мо + 𝐺вз = 𝐺д + 𝐺пр
{
𝑄
общ
𝐺мо ∙ 𝑡рз + 𝐺вз ∙ 𝑡ух = 𝐺д ∙ 𝑡д + 𝐺пр
∙ 𝑡пр +
(8.5)
𝑐
где 𝐺д , 𝑡д – количество и температура воздуха, подаваемого местной
приточной вентиляцией, кг/ч и 0С;
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
43
𝑄 – теплоизбытки в помещении, кДж/кг;
𝑐 – удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг·0С);
общ
𝐺пр
, 𝑡пр – количество и температура приточного воздуха, кг/ч и 0С.
Для
определения
воздухообмена
необходимо
решить
систему
приведенных уравнений. Для теплого периода года воздухообмен решается
из условия, что температура притока равна температуре наружного воздуха.
м3
𝑡пр = 21 0С, 𝑡р.з = 25 0С, 𝑡ух = 36 0С, 𝑡д = 17,4 0С; 𝐺мо = 34931 ; 𝐺д =
ч
32283 кг/ч;
общ
34931 + 𝐺вз = 26611 + 𝐺пр
{
426158
общ
45572 ∙ 27 + 𝐺вз ∙ 39 = 26611 ∙ 17,4 + 𝐺пр
∙ 23 +
1,005
{
{
общ
𝐺вз = 26611 − 45572 + 𝐺пр
общ
1230444 + 𝐺вз ∙ 36 = 465693 + 𝐺пр
∙ 23 + 424038
общ
𝐺вз = 𝐺пр
− 18961
общ
𝐺вз ∙ 39 − 𝐺пр
∙ 23 = 465693 + 424038 − 1230444
общ
𝐺вз = 𝐺пр
− 18961
{ общ
общ
(𝐺пр − 18961) ∙ 39 − 𝐺пр
∙ 23 = 465693 + 43356 − 1230444
{
{
общ
𝐺вз = 𝐺пр
− 18961
общ
общ
𝐺пр
∙ 39 − 739479 − 𝐺пр
∙ 23 = −340713
общ
𝐺вз = 𝐺пр
− 18961
общ
общ
𝐺пр
∙ 39 − 𝐺пр
∙ 23 = −340713 + 739479
{
общ
𝐺вз = 𝐺пр
− 18961
общ
𝐺пр
∙ 16 = 380682
𝐺вз = 23793 − 18961 = 26275
{
общ
𝐺пр
= 59095
Холодный период:
Gпроб = ? кг/ч; t=18
Lпр=53133 /(353/273+18,2)= 43831м3/ч
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
44
Тогда:
𝐺 = 𝐺мо − 𝐺пр = 11978 кг/ч
{ ВЗ
}
𝐺пр общ = 22383 + 35283 = 57666
Тогда принимаем Gпр = 22383,а G вохдухообмена =57666 кг/ч
8.4 Воздушный баланс
газов
влагоизбытков
теплоизбытков
3
25
19
4
75
75
5
4607
5609
7
-
8
934400
123000
7776
9
39742
40800
Фатическая кратность
φ, %
2
Для разбавления вредносей до
ПДК и ассимиляции тепловлагоизбытков
Для компенсации МО и
вытяжки из ВЗ
Параметры
внутреннего
воздуха
t, 0С
1
ТП
ХП
Объем помещения, м3
Период года
Потребный воздухообмен, кг/ч
Принятый воздухообмен, кг/ч
Таблица 8.1 – Расчет необходимого воздухообмена
10
59095
57666
11
6,03
5,54
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
45
Таблица 8.2 – Воздушный баланс
Приток, кг/ч, м3/ч
Пар-ры
внутреннего
воздуха
о
tрз, С
φ, %
2
25
3
75
Местный
Механический
tпр, Естественный
кол-во
о
С
4
5
6
34810
17,5
-
Общеобменный
Механический
Естественн
tпр,
ый
кол-во
о
С
7
8
9
23
30775
21
75
22175,83
17,5
-
-
23
25861,34
18
75
35283
13,6
-
32646
16,1
-
18
75
22309,24
13,6
-
26980,17
16,1
-
Всего
10
57386
48037,1
8
59194
49289,4
1
Вытяжка, кг/ч, м3/ч
Местная
Общеобменная
Механическ
ая
Естественн
ая
Механическ
ая
Естественн
ая
Всего
11
45572
12
-
13
-
14
11814
38950,43
-
-
10363,16
47171
-
-
12023
39309,17
-
-
10276,07
15
57386
49313,5
9
59194
49585,2
4
9. Выбор воздухораздающих устройств
9.1 Расчет аэрации
Исходными данными для расчета, кроме количества воздуха, которое
а
а
должно быть подано (𝐺пр
) в помещении и удалено (𝐺пр
= 𝐺вз ) из него
естественным организованным путем, являются:
-
площади
тех
проемов,
которые
выполняют
конструктивно
открывающимися (𝐹1` , 𝐹2` );
- расстояние по вертикали между центрами приточных и вытяжных
проемов (H);
- температура воздуха в рабочей зоне (𝑡р.з. ), на уровне вытяжных (𝑡ух ) и
приточных проемов (𝑡пр = 𝑡н ), для соответствующего периода года, или
плотность воздуха при этих температурах (𝜌р.з. , 𝜌ух , 𝜌н ).
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
46
1) Определяем фактические площади:
Оконных проемов (приток)
2
∙ 4 ∙ 3 ∙ 5 = 40,2 м2
3
Аэрационного фонаря (вытяжка)
𝐹1 =
𝐹2 = 8 ∙ 1 ∙ 1,5 = 12 м2
2) Определяем высоты 𝐻1 и 𝐻2
𝐻2
= (1,2 … 1,4) ∙ 𝛾 2
𝐻1
А
𝐺выт
6620
𝛾= А =
= 0,231
𝐺пр
28647
𝐻2
= 1,4 ∙ 0,2312 = 0,32 м
𝐻1
Т.к. отношение
𝐻2
𝐻1
слишком маленькое, задаемся величинами, в
соответствии с разрезом здания
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
47
𝐻2 = 3,0 м;
𝐻1 = 6,5 м;
Определим S открытых проемов, необходимых для создания заданного
воздухообмена
Приток:
𝐹1 =
А
𝐺пр
3600 ∙ 𝜇1 ∙ √19,6 ∙ 𝐻1 ∙ ∆𝜌 ∙ 𝜌пр
А
где 𝐺пр
– количество приточного воздуха, в теплый период, кг/ч;
𝜇1 = 0,45 – коэффициент расхода различных створок;
𝜌пр =
353
273+24
= 1,188 кг/м3 – плотность приточного воздуха, кг/м3;
∆𝜌 = 𝜌пр − 𝜌уд = 1,188 − 1,117 = 0,071 кг/м3
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
48
𝐻1 = 6,5 м
𝐹1 =
34810
3600 ∙ 0,31 ∙ √19,6 ∙ 3,0 ∙ 0,071 ∙ 1,188
= 9,95 м2
Вытяжка
𝐹2 =
𝐹2 =
А
𝐺выт
3600 ∙ 𝜇2 ∙ √19,6 ∙ 𝐻2 ∙ ∆𝜌 ∙ 𝜌уд
11880
3600 ∙ 0,31 ∙ √19,6 ∙ 3 ∙ ∆𝜌 ∙ 𝜌уд
= 4,93 м2
А
где 𝐺выт
– количество вытяжного воздуха, в теплый период, кг/ч;
𝜇1 = 0,67 – коэффициент расхода различных створок;
𝜌пр =
353
273+24
= 1,188 кг/м3 – плотность приточного воздуха, кг/м3;
∆𝜌 = 𝜌пр − 𝜌уд = 1,188 − 1,117 = 0,071 кг/м3
Определим какой % окон от общей фактической площади должен быть
А
открыт для обеспечения подачи 𝐺прит в помещение и удаления𝐺выт
:
Приток:
𝐹1 (расч) 9,94
=
∙ 100% = 24,7 %
𝐹1 (факт) 40,2
Вытяжка:
𝐹2 (расч) 4,93
=
∙ 100% = 41 %
𝐹2 (факт)
12
Необходимо для подачи 34810 кг/ч открыть 24,7 % всех окон, для
удаления 11880 кг/ч необходимо открыть 41% створок аэрационного фонаря.
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
49
9.2 Обоснованный расчетом выбор воздухораспределителей
Воздухораспределители типа ВГК.
Воздухораспределитель ВГК подает приточный воздух сосредоточенно
компактной струей выше рабочей зоны.
ВГК следует размещать так, чтобы воздушные струи не встречали на
своем пути массовых строительных ограждений или оборудования. Чтобы
организовывалась струя ненастилающая на потолок, при которой подача
воздуха в рабочую зону формируется обратными потоками, ВГК следует
устанавливать на высоте:
ℎ = (0,35 ÷ 0,65)𝐻пом ,
где Нпом - высота помещения, м;
h - высота установки воздухораспределителя от пола, м.
Исходные данные для подбора ВГК по номограмме:
3
расход общеобменного притока 𝐿об
пр = 28647 м /ч;
температура воздуха в рабочей зоне 𝑡рз = 25℃;
температура воздуха приточного to=tпр= 13,6 ℃;
высота помещения Нпом =12,1 м;
допустимое отклонение температуры воздуха в обратном потоке,
сформированного
приточной
струей
в
рабочей
зоне
∆𝑡2 = 𝑡рз − 𝑡обр = 21 − 13 = 8 ℃;
нормативное значение для условий работы средней тяжести в
обратном потоке 𝜗обр мах = 𝜗доп ∙ К=0,5·1,8=0,9 м/с;
площадь поперечного сечения помещения, приходящегося на один
ВГК, Fпом=18·12,1=218 м2;
расход воздуха через один ВГК 𝐿𝑜 = 28647 м3 /ч;
максимальная скорость ū в зависимости от числа ВГК в ряду по
таблице 4 [серия 4.904-68], согласно которой при N=2 ū = 1,15.
Номограмма №1 (рис. 9.2.). По ориентировочным расходам воздуха
принимаем ВГК-3, L0 = 28647 м3/ч. Соединяем точки А (ВГК-3) и Б (28647)
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
50
и, продлив АБ до точки В, получаем скорость на выходе из ВГК-3 𝜗о =
6,5 м/с и вспомогательную точку Д.
Проводим линию, соединяющую точки Д и Г (𝐹пом = 218 м2 ) до шкалы
𝜗обр мах
ū
. В точке Е получаем
𝜗обр мах
ū
= 0,45. Так как в ряду два ВГК ū=1,15,
тогда 𝜗обр мах =1,15·0,45=0,52 м/с. Так как эта скорость равна допустимой в
обратном потоке (0,9 м/с), принятый ВГК-3 создает струю, соответствующую
требованием СП [1] «по скорости».
Номограмма №2 (рис. 9.3.). Проверяем, обеспечивает ли ВГК-3 при
исходных данных требованиям СП «по температуре». Соединяя точки А
(ВГК-2) и Б (Δt=8°С), находим вспомогательную точку В на линии АБ.
Соединяя точки В и Г (𝐹пом = 218 м2 ) в точке Д, находим, какой будет
перепад температур между обратным потоком и принятой температурой
рабочей зоны. Δtмакс.обр.=0,53 °С, что меньше, чем задано нормами
(Δtмакс.обр.=2°С).
Таким
образом
ВГК-2
удовлетворяет
нормам
«по
температуре».
Номограмма №3 (рис. 9.4.). По точкам А (ВГК-2) и Б (𝜗о = 9,9 м/с)
находим вспомогательную точку В. Соединяем точки В и Г (𝐹пом = 290 м2 ) и
получаем точку Д – Δtо доп=10,7 °С. Это означает, что при Lо=22915 м3/ч,
Fпом = 290 м2 и ВГК-2 избыточная температура на выходе из насадки Δtо
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
51
может
быть
больше
8°С,
но
не
должно
превышать
10,7
°С.
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
52
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
53
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
54
10. Компоновка систем местной и общеобменной приточной и вытяжной
вентиляции
Местная
вытяжная
вентиляция
обеспечивается
следующими
механическими системами:
В1 – удаляет воздух от сварочных столов 𝐿В4 = 9500м3 /ч.
В2 – удаляет воздух от электрических печей 𝐿В2=5709 м3 /ч
В3- удаляет воздух от газовых печей 𝐿В3=8400 м3 /ч
В4 - удаляет воздух от пескоструйных камер 𝐿В4 = 2000 м3 /ч
В5 – удаляет воздух от установки ТВЧ с соляной ванной 𝐿В5 =
2100 м3 /ч.
Место для формулы.
Местный приток обеспечивается системой воздушного душирования
П1. 𝐿П1 = 28647 м3 /ч. Приточная установка КТЦ3-20 снабжена камерой
орошения.
Общеобменная вентиляция осуществляется в теплый период за счет
аэрации. Необходимо для подачи 34810 м3/ч открыть 24,7% всех окон, для
удаления 5041 м3/ч необходимо открыть 41% створок аэрационного фонаря.
В холодный период общеобменный приток осуществляется системой
П2. 𝐿П2 = 22915 м3 /ч. Воздух распределяется через воздухораспределители
ВГК-3.
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
55
11. Аэродинамический расчет
Аэродинамический расчет осуществляют с целью подбора размеров
поперечного сечения воздуховодов, определения потерь напора и увязки
ответвлений системы.
Для выполнения аэродинамического расчета необходимо выбрать
магистраль.
Магистраль – сеть расчетных участков, которые соединяют приточную
камеру с наиболее отдаленным от нее воздухораспределителем. При равном
отдалении нескольких воздухораспределителей от приточной камеры
выбирают наиболее нагруженная сеть участков.
Общие потери давления в сети воздуховодов определяем по методу
удельных потерь давления Δ𝑝, Па, по формуле :
Δ𝑝 = 𝑅 ∙ 𝑙 ∙ 𝑛 + 𝑍
(10.1)
где R – удельные потери давления, Па/м
l – длина участка, м
n – поправочный коэффициент, учитывающий шероховатость
Z – потери давления на местные сопротивления на участке, Па,
определяемые по формуле:
𝑍 = ∑ 𝜉 ∙ 𝑃д
(10.2)
где Σξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке
Pд – динамическое давление на участке, Па
Расчет ответвлений от магистрали выполняют по известным давлениям
в узлах магистрали (тройниках, крестовинах) и известным расходам воздуха.
Цель расчета состоит в подборе сечений воздуховодов ответвления, и
уточнение фактических скоростей воздуха.
При этом потери давления в ответвлении должны быть равны
давлению
в
узле
(где
ответвление
присоединяется
к
магистрали),
допустимым считается отклонение до 15%.
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
56
Давление
в
узле
присоединения
ответвления
определяется по
результатам расчета магистрали, и равно сумме потерь давления на участках
от начала магистрали до рассматриваемого узла.
Если не удается увязать потери путем подбора диаметров воздуховодов
на ответвлении, необходимо предусмотреть дополнительные местные
сопротивления в виде дросселирующих устройств.
Выполняем увязку ответвлений, исходя из условия:
|Δ𝑝м −Δ𝑝отв |
Δ𝑝м
∙ 100 ≤ 15%
(10.3)
Для уравнивания расчетных потерь давления Δpм и Δpотв на
ответвлении устанавливается диафрагма, сопротивление которой находится
по формуле:
Δ𝑝д = Δ𝑝м − Δ𝑝отв , Па
(10.4)
Размеры отверстия диафрагмы выбираем по [16], в зависимости от
размеров сечения ответвления и коэффициента местного сопротивления
диафрагмы ζд, найденного по формуле:
ζд =
Δ𝑝д
𝑃д
,
(10.5)
где Δpд – потери давления в диафрагме, Па
Pд – динамическое давление в ответвлении, Па
11.1 Аэродинамический расчет системы П1
Последовательность расчета:
1. На предварительном этапе, мною была разработана и вычерчена
расчетная схема системы П1, на которую я нанесла номера расчетных
участков с указанием их длин и расходов воздуха.
2. Далее мною была выбрана магистраль (наиболее удаленное и
нагруженное направление движения воздуха, которое представляет собой
цепочку последовательно расположенных участков.
3. Принимаем диаметр и определяем фактическую скорость 𝑉ф c
учетом площади сечения стандартного воздуховода
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
57
𝑣ф =
𝐿
(10.7)
3600∙𝐹ст
4. По полученным значениям 𝑑эк и 𝑉ф , используя таблицы для расчета
воздуховодов, определяем значения удельных потерь давления по длине 𝑅,
Па/м и динамическое давление 𝑃д , Па по формуле
𝑃д =
5.
Определяем
поправочный
𝜌∙𝑣 2
(10.7)
2
коэффициент
m,
учитывающий
шероховатость стенок принимаем равным 1 для воздуховодов из стали.
6. Выбираем коэффициент местных сопротивлений.
7. По формуле (10.1) находим Δ𝑝, Па
Рассмотрим расчет на примере участка 1-2 L=3183 м3/ч. Диаметр
участка принимаем равным 450 мм по сечению душирующего патрубка.
Определяем скорость воздуха на участке и площадь поперечного сечения
воздуховода
𝜋 ∙ 𝑑2
𝐹ст =
2
3,14 ∙ 0,452
𝐹ст =
= 0,125 м2
2
3183
𝑣1−2 =
= 4,0 м/с
3600 ∙ 0,125
Далее по найденной скорости и диаметру находим удельные потери
давления по таблицам аэродинамического расчета [16] 𝑅 = 0,46 Па/м.
Находим динамическое давление
1,2 ∙ 4,02
𝑃д =
= 9,6 Па
2
Суммарный КМС на участке составит Σ𝜉 = 1 + 1,05 + 0,4 = 2,45.
𝑍 = 2,45 ∙ 9,6 = 23,52 Па
∆𝑝уч = 0,46 ∙ 10,8 + 23,52 = 28 Па
Аналогичным образом рассчитываем остальные участки, заносим
результаты в таблицу 10.2.
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
58
Таблица 10.1 - Местные сопротивления сети воздуховодов П1
суммарные коэффициенты сопротивления ∑ξ
№ участка
наименование
ξ
∑ξ
отвод
х2 патрубок
0,35
1
1,35
1
2,55
1_2
тройник
патрубок
отводх3
0,4
1,15
2_3
Тройник
патрубок
0,6
Тройник
патрубок
0,6
отвод
тройник
0,35
1,05
1,4
наименование
ξ
∑ξ
Патрубок
отвод
тройник
1
0,35
0,6
1,95
1,6
1
34
1
1,6
45
56
№ участка
11 10
Патрубок
тройник
1
0,6
1,6
10 9
патрубок
тройник
1
отводх2
тройник
0,7
1,05
0,6
1,6
98
1,75
86
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
59
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
60
Изм. Лист
№ докум.
Таблица 10.2 – Аэродинамический расчет воздуховодов системы П1
Подп.
Номер
участка
L,
м3/ч
V,
м/с
l, м
d, мм
R,
Па/м
Rl, Па
Рд=(V2ρ)/2,
Па
Σζмс
Z=Σζмс*Рд
(Rl+Z),
Па
Σ(Rl+Z),
Па
Дата
1_2
3183
1,7
5,5
450
18,2
30,94
18,15
1,35
24,5025
55,4425
55,4425
2_3
6366
6
6
560
25,4
152,4
21,6
2,55
55,08
207,48
262,9225
34
9549
6
8,5
630
43,3
259,8
43,35
1,6
69,36
329,16
592,0825
45
12732
6
8,5
710
43,3
259,8
43,35
1,6
69,36
329,16
921,2425
56
15915
22,9
8,5
800
43,3
991,57
43,35
1,4
60,69
1052,26
1973,503
67
28647
0,3
10
1000
60
18
60
0,5
30
48
2021,503
Номер
участка
L,
м3/ч
d, мм
R,
Па/м
Rl, Па
Рд=(V2ρ)/2,
Па
Σζмс
Z=Σζмс*Рд
(Rl+Z),
Па
Σ(Rl+Z),
Па
V,
м/с
l, м
11 10
3183
6
5,5
450
18,2
109,2
18,15
1,95
35,3925
144,5925
144,5925
10 9
6366
6
6
560
25,4
152,4
21,6
1,6
34,56
186,96
331,5525
98
9549
6
8,5
630
43,3
259,8
43,35
1,6
69,36
329,16
660,7125
86
9549
19,35
8,5
710
43,3
837,855
43,35
1,75
75,8625
913,7175
1574,43
Лист
61
Изм. Лист
№ докум.
С учетом диафрагмы
Подп.
Дата
Номер
участка
L,
м3/ч
l, м
V,
м/с
d,
мм
11 10
10 9
98
86
3183
6366
9549
9549
6
6
6
19,35
5,5
6
8,5
8,5
450
560
630
710
R,
Па/м
Rl,
Па
18,2
109,2
25,4
152,4
43,3
259,8
43,3 837,855
Рд=(V2ρ)/2,
Па
Σζмс
Z=Σζмс*Рд
18,15
21,6
43,35
43,35
1,95
1,6
3,1
1,75
35,3925
34,56
134,385
75,8625
Рисунок 10.1 – Расчетная схема системы П1
(Rl+Z), Σ(Rl+Z),
Па
Па
144,5925
186,96
394,185
913,7175
144,5925
331,5525
725,7375
1639,455
Лист
62
Изм. Лист
№ докум.
Подп.
Дата
Лист
63
11.2 Аэродинамический расчет системы В2
Таблица 10.4 - Местные сопротивления сети воздуховодов В2
Наименование
местного
сопративления
Номер
участка
1-2
Зонт-козырек
Зонт-козырек
тройник
Lo/Lc=0,35,
fo/fc=0,7
отвод х2
тройник
Lo/Lc=0,8,
fo/fc=0,8
Наименование
местного
сопративления
Зонт-козырек
Отводх2
тройник
Lo/Lc=0,2,
fo/fc=0,5
Наименование
местного
сопротивления (
с учетом
диафрагмы)
Зонт-козырек
отвод
тройник
Lo/Lc=0,2,
fo/fc=0,5
диафрагма 184
мм
2-3
2-5
Номер
участка
4-2
Номер
участка
4-2
ζмс
Σζмс
1
0,42х2
1,85
2
2
0,42х2
4,5
5,34
ζмс
Σζмс
1
0,42х2
1,7
3,54
ζмс
Σζмс
1
0,42х2
1,7
2,8
6,34
Увязка ответвлений
невязка:
195,3−113,8
113,8
∙ 100% = 73%
После установки диафрагмы:
невязка:
195,3−194
194
∙ 100% = 0,5 %
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
64
Изм. Лист
№ докум.
Таблица 10.5 – Аэродинамический расчет воздуховодов системы В2
Номер
Подп.
участка
L, м3/ч
V, d,
R,
м/с мм Па/м
Rl,
Па
Дата
1903 4,6 6,8 280 2,21 21,2
3806 3,1 9,6 280 2,71 8,4
3806 5,3 6,4 400 0,64 6,6
12
23
25
Номер
l,
м
L, м3/ч
участка
42
l,
м
V, d,
R,
м/с мм Па/м
Rl,
Па
1903 4,6 6,8 250 2,21 12,6
Рд=(V2ρ)/2,
(Rl+Z), Σ(Rl+Z),
Σζмс Z=Σζмс*Рд
Па
Па
Па
28,6
56,4
25,1
1,85
2
5,34
52,91
112,8
134,03
74,13
121,2
140,63
74,13
195,33
372,07
Рд=(V2ρ)/2,
(Rl+Z), Σ(Rl+Z),
Σζмс Z=Σζмс*Рд
Па
Па
Па
28,6
3,54
101,24
113,84
113,84
с учетом
диафрагмы
Номер
участка
42
L, м3/ч
l,
м
V, d,
R,
м/с мм Па/м
Rl,
Па
1903 4,6 6,8 250 2,21 12,6
Рд=(V2ρ)/2,
(Rl+Z), Σ(Rl+Z),
Σζмс Z=Σζмс*Рд
Па
Па
Па
28,6
6,34
181,32
193,92
193,92
Лист
65
Изм. Лист
№ докум.
Подп.
Дата
Рисунок 10.2 – Расчетная схема системы В6
Лист
66
12. Выбор вентиляционного оборудования
12.1 Выбор типа и числа приточных камер
Для подачи и предварительной обработки воздуха подбираем приточные
камеры
Система П1: Приточная установка КТЦ3-20, расход системы 𝐿П1 =
28647 м3/ч. Оборудуется: карманными фильтрами, оросительной
камерой, утепленным клапаном, калорифером, вентилятором ВЦ4-75
№10. Осуществляет воздушное душирование в теплый и холодный
периоды года.
Система П2: Приточная установка Стандарт-750, расход системы 𝐿П2 =
46660 м3/ч. Система подает воздух для обеспечения общеобменного
притока в холодный период года.
12.2. Расчет форсуночной камеры
Камера орошения служит в КТЦЗ для изменения температуры и
влагосодержания воздуха при помощи его непосредственного контакта с
разбрызгиваемой водой. Разбрызгиванием воды в потоке воздуха достигается
большая поверхность контакта воздуха и воды. Это позволяет обрабатывать
воздух в ограниченном объеме камеры в течение весьма короткого времени.
При этом процесс увлажнения происходит почти до полного насыщения, так
что воздух из оросительной камеры выходит с φк = 90-97 %.
Решение:
Теплый период (прямая задача)
Расход воздуха - 𝐺к = 34662,9
кг
ч
; (𝐿 = 28647 м3 /ч);
Начальные параметры - 𝑡н = 24,5; 𝜑н = 52%.
Конечные параметры воздуха - 𝑡к = 13,6 ℃; 𝜑н = 90%
1. Для заданного расхода воздуха принимаем кондиционер КТЦЗ-20 и
камеру ОКФ-3 исполнение-2, индекс 02.01304 с одним рядом
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
67
форсунок, общим количеством 𝑛ф = 24 штуки по таблице 2.6и 2.9,
фронтальное сечение по воздуху 𝑓в = 1,65 ∙ 1,25 = 2,06 м2 .
2. На I-d диаграмме изображаем процесс обработки воздуха по
значениям начальных параметров воздуха (точка Н) и конечных (точка
К). На продолжении до 𝜑 = 100% (точка Т) и определяется значение
𝐼н = 53,6 кДж/кг, 𝐼К = 35,3 кДж/кг,
пр
𝐼К = 𝐼Т = 32,3 кДж/кг, 𝑡пр =
𝑡т = 11,6 ℃.
3. Коэффициент адиабатной эффективности определяется по формуле
𝐼К − 𝐼Н
35,3 − 53,6
𝐸𝐴 = пр
=
= 0,832
𝐼К − 𝐼Н 32,3 − 53,6
По графику рисунок 2.9 (1) по кривой 1 для камеры ОКФ-3 исполнения 1
по значению 𝐸𝐴 = 0,914 определяем 𝜇 = 1,83 и 𝐸П = 0,55.
Относительная разница температур составит
Θ = 0,33 ∙ 𝐶𝑤 ∙ 𝜇 ∙ (
1
1
1
1
− ) = 0,33 ∙ 4,19 ∙ 1,83 ∙ (
−
) = 1,56
𝐸П 𝐸𝐴
0,55 0,832
. Начальная температура воды
𝑡𝑤н = 𝑡 пр −
𝜃
1,56
∙ (𝐼К − 𝐼Н ) = 11,6 −
∙ (50,2 − 35,3)
с𝑤 ∙ 𝜇
4,19 ∙ 1,83
= 8,57 ℃
Конечная температура воды
𝑡𝑤к = 𝑡𝑤н +
𝐼Н − 𝐼К
50,2 − 35,3
= 8,57 +
= 10,51 ℃
𝜇 ∙ 𝑐н
1,83 ∙ 4,19
Расход распыляемой форсунками воды
𝑊 = 𝜇 ∙ 𝐺к = 1,83 ∙ 34662,9 = 63433 кг/ч
Производительность одной форсунки
𝑞ф =
𝑊 63433
кг
=
= 2643 > 𝑞ф.мин = 460 кг/ч
𝑛ф
24
ч
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
68
Давление воды перед форсунками по графику (рисунок 2.1) для
форсунок ЭШФ 7/10, кондиционера оснащенного камерой ОКФ-3 при
𝑞ф = 2643 кг/ч.
∆𝑃ф = 220 кПа
Это давление обеспечивает устойчивую работу форсунок, так как 20 <
∆𝑃ф < 300 кПа.
Потери давления по воздуху
2
𝐺к
34662,9 2
∆𝑃в = 1,6 ∙ 7,72 ∙ (
) = 1,6 ∙ 7,72 ∙ (
) = 73,6 Па
3600 ∙ 𝑓ф
3600 ∙ 2,06
12.3. Выбор вентиляторов
Для приточной системы П1:
Расход воздуха в сети Lс = 28647 м3/ч; потери давления в сети, определенные
на основании аэродинамического расчета воздуховодов
ΔРс = 347 Па;
ƩΔРк = 73,6 Па – сопротивление секций (приемная секция с фильтром,
калориферная и соединительная секции) приточной камеры.
Требуемое значение производительности вентилятора:
Lв = 1,06 · Lс = 1,06·28647 = 30365,8м3/ч.
Развиваемое полное давление вентилятора:
o Рв = 1,1· ΔРс+ ƩΔРк = 1,1·347+73,6 = 434,114 Па.
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
69
Согласно полученным значениям производительности Lв и полному
давлению вентилятора Рв, принимаем вентилятор общего назначения никого
давления ВЦ4-75-10; КПД в = 0,842 при максимальном макс=0,85; с
частотой вращения рабочего колеса n = 730 об/мин, установленном на одном
валу с электродвигателем 4А90L6 мощностью N = 2 кВт, частотой вращения
n = 730 об/мин.
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
70
13. Заключение
В данном курсовом проекте для производственного здания в г. Тамбов
выполнены все стадии проектирования: выбор конструктивного решения
систем приточной и вытяжной местной вентиляции, расчет данных систем с
помощью современных методик, рассмотрение особенностей, связанных с
эксплуатацией и монтажом систем вентиляции производственного здания с
использованием имеющейся нормативно-технической документацией и
литературных источников.
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
71
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. СанПиН Химические факторы производственной среды. Предельно
допустимые концентрации вредных веществ в рабочей зоне. 2.5.13-03,
(Негосударственные нормативы) М.,2005 г.
2. ГОСТ 12.1.005-88 Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-технические
требования.
3. ГОСТ 21.602-79 Система проектной документации для строительства.
Отопление, вентиляция и кондиционирования воздуха. Рабочие чертежи.
4. СП 60.13330.2012 Отопление, вентиляция и кондиционирование.
Актуализированная редакция СНиП 41-01-2003 утв. Минрегион России
30.06.2012: ввод. в действие с 1.01.2013 – М. : ФАУ «ФЦС», 2012.– 81c.
5. СП 56.13330.2011 Производственные здания. Актуализированная редакция
СНиП 31-03-2001: утв. Минрегион России 30.12.2010: ввод. в действие с
20.05.2011 – М. : ФГУ «ФЦС», 2011.– 17 с.
6. СП 131.13330.2012 Строительная климатология. Актуализированная
редакция СНиП 23-01-99: утв. Минрегион России 30.06.2012: ввод. в
действие с 1.01.2013 – М. : ФАУ «ФЦС», 2012.– 120с.
7.
Рекомендации
по
проектированию
отопления
и
вентиляции
машиностроительных заводов: Литейных цехов производства чугуна, стали и
медных сплавов (латуни и бронзы). Сер. АЗ-489. М.: ГПИ Сантехпроект,
1970- 79с.
8. Местные отсосы и укрепления к технологическому оборудованию
машиностроительных заводов. Альбом серии ОВ-02-148, втп. 1, 2, 3, 4. М.,
Центральный институт типовых проектов. Втп. 1-70 с.
9. Серия 4.904-37 Местные отсосы при ручной электросварке М.,
Центральный институт типовых проектов. Втп. 1-133 с.
10. Справочник проектировщика. Под ред. Староверова И.П. ч.II Вентиляция
и кондиционирование воздуха. М., Стройиздат, 1978г., 502с. 137
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
72
11. Торговников Б.М., Табочник В.Е., Ефанов Е.Н. Проектирование
промышленной вентиляции.; Справочник К. Будiвельник, 1989г., 256с.
12. Волков О.Д. Проектирование вентиляции промышленного здания. X.,
«Вышая школа» 1989г., 240с.
13. Молчанов Б.С. Проектирование промышленной вентиляции, Л.;
Стройиздат, 1970г., 240с.
14. Гримитлип М.И. и др. Вентиляция и отопление машиностроительных
заводов./М.И. Гримитлин, О.Н. Тимофеева, В.М. Эльтерман и др. М.;
Машиностроение, 1978г., 272с.
15.
Справочник
проектировщика.
Внутренние
санитарно-технические
устройства. Часть 3, книга 1 Вентиляция и кондиционирование воздуха под
ред. Н.Н. Павлова и Ю.И Шиллера М., Стройиздат,1992г.,320стр.
16.
Справочник
проектировщика.
Внутренние
санитарно-технические
устройства. Часть 3, книга 2 Вентиляция и кондиционирование воздуха под
ред. Н.Н. Павлова и Ю.И Шиллера М., Стройиздат,1992г., 416стр.
17. Рысин С.А. Вентиляционные установки машиностроительных заводов.
Справочник. Издание 3-е, переработанное* Москва, Машиностроение 1964. 704с.
18. Ковалев Р.А. Расчет воздухообмена цехов машиностроительного
производства /Р.А. Ковалев, Г.Н. Зеленко, В.Ф. Рожков/: учебное пособие
/Тульский гос. ун-т. - Тула, 2018.- 217 с.
19. Зеленко Г.Н. Подбор и расчет оборудования систем кондиционирования
воздуха /Г.Н. Зеленко/: учебное пособие /Тульский гос. ун-т. - Тула, 2019.166 с.
Лист
Курсовой проект
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
73
