Введение
Данные методические рекомендации по выполнению расчётной части раздела охраны труда дипломного проекта специальности 190631 «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта» разработаны для выполнения единых требований по оформлению и последовательности расчётов соответствующего раздела проекта, с которыми были определённые трудности у дипломников.
Методические рекомендации содержат необходимый справочный материал для типовых расчётов, который может оказаться недостаточным в определённых частных случаях, тогда возникнет необходимость к более глубокому изучению и проведению расчётов с использованием специальных источников.
Методические рекомендации содержат примеры расчётов, которые предназначены для сравнения результатов, полученных при реальном дипломном проектировании.
Рекомендации предназначены для студентов колледжа занимающихся дипломным проектированием, руководителей дипломных проектов и преподавателей для отработки единых требований по последовательности и оформлению расчётов, которые с течением времени будут изменяться и дополняться.
1 Расчёт вентиляции
1.1 Расчёт воздухообмена для участка АТП в тёплый период года
Расчёт вентиляции сводится к определению воздухообмена, необходимого для удаления вредностей и избыточного тепла в помещениях АТП.
В результате жизнедеятельности человека, работы автомобилей и оборудования, непредвиденных выбросов в помещения предприятия поступают различные вредности. пыль и избыточное тепло. Для создания условий работы в соответствии с санитарно-гигиеническими требованиями к составу воздуха в помещениях предусматриваются системы приточно-вытяжной вентиляции. В зависимости от применяемого способа воздухооборота системы приточно-вытяжной вентиляции подразделяются на естественную и принудительную.
При использовании естественной вентиляции (аэрации) вытяжка и забор свежего воздуха происходит без участия дополнительных устройств (побудителей тяги) за счёт разницы давлений воздуха снаружи и внутри помещений. При использовании принудительной вентиляции подача воздуха и удаление воздуха из помещения производится чаще всего вентилятором, имеющим электрический привод.
Различают также общеобменную и местную вентиляции, при этом общеобменная вытяжная и местная вытяжная вентиляция должны быть отдельными.
При проектировании систем вентиляции в предприятиях автомобильного транспорта должны выполняться требования СНиП 2.04.05-91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование».
Количество воздуха, которое необходимо подавать в помещения для обеспечения требуемых параметров воздушной среды определяют исходя из количества тепла, влаги и вредных веществ, поступающих в помещение.
Если в воздух помещения одновременно происходит выделение тепла, влаги и производственных вредностей, то расчёт системы вентиляции следует производить отдельно по каждому из видов выделений и принимать результат по максимально полученному результату, считая, что другие вредности тем более будут удалены из помещения.
Необходимо отметить, что вопросы удаления и утилизации продуктов горения важны, т.к. при сгорании 1 кг автомобильного бензина в теоретически необходимом количестве воздуха (14,9 кг), образуется теоретическое количество продуктов горения (с учётом влаги) 15,9 кг и это количество загрязнений действуют отрицательно не только на человека в условиях производства, но и значительно загрязняет природу.
Наилучшее значение (из топлив для двигателей) имеет газ, как сжатый, так и сжиженный, а также генераторный газ (из угля или торфа), когда при сжигании 1 кг газа в теоретически необходимом количестве воздуха (1,271,33 кг), образуется теоретическое количество продуктов горения 2,46-2,6 кг .
При проектировании вентиляции, для сравнения необходимо обратить внимание на такие примеры, когда на некоторых производствах на 1 кг выделяющейся окиси углерода (СО) необходимый воздухообмен составил 22000 м3 и это при нахождении людей в помещении не полный рабочий день, в кузнице местный отсос обеспечивал 250 м3/ч на 1 кг топлива (угля), на электросварочном участке на 1 кг сжигаемых электродов, необходимый воздухообмен составлял от 2000 до 5000 м3/кг при удалении воздуха из зоны максимальных концентраций пыли и газов, и от 3000 до 10000 м3/кг при удалении воздуха из верхней зоны. Это можно рассматривать как пример целесообразности и экономичности местных отсосов. Хороший пример экологичности и экономичности использовать в качестве топлива газ, т.к. в цехах с промышленными печами на газе, количество выделяемого при проектировании вентиляции СО не учитывается, а воздухообмен определяется только по теплоизбыткам, где все параметры воздухообмена значительно ниже.
Общеобменную вентиляцию в помещениях ТО и ремонте автомобилей устраивают так, чтобы вытяжка загрязнённого воздуха происходила из верхней зоны, расположенной над постами, а приток свежего воздуха на рабочие места и в осмотровые канавы. Приток свежего воздуха совмещают с воздушным отоплением.
Местная приточная вентиляция предусматривает подачу свежего воздуха в необходимом объёме при заданной температуре и скорости на рабочее место.
Местная вытяжная вентиляция предназначена для удаления непосредственно с рабочих мест вредных выделений, чтобы они не распространялись по всему помещению. Применение местной вытяжной вентиляции в АТП имеет большое распространение чем приточная. Местные отсосы располагают как с боковых сторон от рабочего места, так и сверху. Это рабочие места при ремонтных работах при пайке, мойке деталей, агрегатов, мест сварки, окраски деталей, регулировке топливной аппаратуры. На постах регулировки двигателей, для прогрева их перед движением устанавливаются шланговые отсосы, а также стационарные без шланговые местные отсосы с механическим побудителем.
В автотранспортных предприятиях на участках где нет въезда и выезда автомобилей расчёт вентиляции проводится по избыточному теплу, а на сварочном участке, окрасочном, ремонта и зарядки аккумуляторов, зонах обслуживания и ремонта автомобилей расчёт вентиляции проводится с учётом вредных выбросов от автомобиля, от сжигания электродов, от применения красок и растворителей, от плавки свинца, разогрева мастики и выделений при приготовлении электролитов и зарядки аккумуляторов.
Определение воздухообмена от избытка тепла для тёплого периода года от людей, оборудования и солнечной радиации для участков АТП, где нет заездов и выездов автомобилей производится в следующей последовательности.
Количество тепла от людей Qизб. л , кВт, по формуле
Qизб. л = 0,116·(Nn + NВр · ПР/100), (1)
где 0,116 – тепло выделяемое одним человеком, кВт;
Nn – число людей постоянно находящихся на участке, чел. Принимается от явочного числа рабочих, которые целую смену на участке;
NВр – число людей из числа рабочих, которые часть времени работают на постах ТО и ремонта (снятие, установка, регулировка оборудования);
ПР – процент времени рабочего NВр , нахождения на участке, %.
Количество тепла от оборудования Qизб. об , кВт, по формуле
Qизб. об = Моб · 0,2 · ПОБ/100, (2)
где Моб – установленная (общая) мощность оборудования на участке, кВт;
0,2 – тепло выделяемое работающим оборудованием в 1 кВт;
ПОБ – процент времени работы оборудования, %.
Тепло солнечной радиации Qср, кВт, по формуле
Qср = Fc · qост /859,84 , (3)
где Fc – площадь остекления участка, м2 . Можно принять 0,250,3 от площади стены, обращённой на улицу;
qост – величина солнечной радиации через 1 м2 поверхности остекления, зависящая от ориентации по странам света, ккал/м2 . На широте СПб с ориентацией окон на восток, юго-восток, юг, юго-запад, запад и с учётом обычного загрязнения окон (К=0,8) можно принять среднее значение qост = 105 ккал/м2·ч, с ориентацией окон на северо-восток и северо-запад qост = 48 ккал/м2·ч, ориентация окон на север qост = 0;
859,84 – перевод ккал/ч в кВт, ккал/ч.
Необходимый воздухообмен V, м3/ч, по формуле
V=( Qизб. л + Qизб. об + Qср)· 1000/C · p(tвыт – tпр) , (4)
где С – удельная теплоёмкость воздуха, кВт/кг. Для расчётов принимается С=0,237 Вт/кг·град;
Р – плотность приточного воздуха, кг/м3 . Для расчётов принимается р=1,13 кг/м3 ;
tвыт – температура вытяжного воздуха, С0 . Для расчётов можно принять tвыт.max = 25,3 0С;
tпр - температура приточного воздуха, С0 . Для расчётов принимаем 22,3 0С.
Кратность воздухообмена К, по формуле
К = V/S ·h, (5)
где S – площадь участка, м2;
h – высота помещения, м.
Расход воздуха (производительность) вентилятора VРВ, м3/ч, по формуле
VРВ = V ·ɳ (6)
где ɳ - коэффициент, учитывающий КПД привода вентилятора и потери в воздухопроводах. ɳ = 1,11,35 – зависит от привода, длины и изгибов трубопроводов.
Подбираем вентилятор по необходимому расходу воздуха.
Вентиляторы центробежные общетехнического назначения предназначены для перемещения воздуха и газов приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Электровентиляторы центробежные
Марка вентилятора |
Эл. двигатель |
Расход воздуха, х1000 м3/час |
|
кВт |
об/мин |
||
ВЦ 4-70-2,5 |
0,12 |
1500 |
0,40 - 0,80 |
0,18 |
0,37 - 0,92 |
||
0,37 |
3000 |
0,85 - 1,65 |
|
0,55 |
0,85 - 1,75 |
||
0,75 |
0,85 - 1,70 |
||
ВЦ 4-70-3,15 |
0,18 |
1500 |
0,76 - 1,82 |
0,25 |
0,85 - 1,84 |
||
0,37 |
0,90 - 1,95 |
||
1,1 |
3000 |
1,65 - 3,80 |
|
1,5 |
1,80 - 4,00 |
||
2,2 |
1,70 - 4,00 |
||
ВЦ 4-70-4 |
0,18 |
1000 |
1,20 - 2,60 |
0,25 |
1,40 - 2,70 |
||
0,37 |
1,30 - 2,70 |
||
0,55 |
1500 |
1,95 - 4,00 |
Продолжение таблицы 1
Марка вентилятора |
Эл. двигатель |
Расход воздуха, х1000 м3/час |
|
кВт |
об/мин |
||
|
0,75 |
|
2,20 - 4,10 |
1,1 |
2,00 - 4,20 |
||
1,5 |
|
||
5,5 |
3000 |
4,30 - 8,30 |
|
7,5 |
4,20 - 8,80 |
||
ВЦ 4-70-5 |
0,55 |
1000 |
2,75 - 4,10 |
0,75 |
2,7 5- 5,60 |
||
1,1 |
3,00 - 5,70 |
||
1,5 |
1500 |
3,60 - 8,20 |
|
2,2 |
4,30 - 8,60 |
||
3,0 |
4,60 - 8,80 |
||
ВЦ 4-70-6,3 |
1,1 |
1000 |
4,70 - 7,30 |
1,5 |
4,70 - 11,0 |
||
2,2 |
5,60 - 11,30 |
||
3,0 |
6,20 - 11,50 |
||
4,0 |
1500 |
7,20 - 12,30 |
|
5,5 |
8,60 - 12,00 |
||
7,5 |
8,60 - 17,50 |
||
11 |
9,20 - 17,8 |
||
ВЦ 4-70-8 |
4,0 |
1000 |
9,50 - 17,0 |
5,5 |
12,00 - 17,00 |
||
7,5 |
12,00 - 23,00 |
||
11 |
13,00 - 24,00 |
||
ВЦ 4-70-10 |
7,5 |
750 |
15,00 - 28,00 |
11 |
15,00 - 30,50 |
||
18,5 |
1000 |
20,50 - 39,00 |
|
22 |
20,50 - 41,00 |
Продолжение таблицы 1
Марка вентилятора |
Эл. двигатель |
Расход воздуха, х1000 м3/час |
|
кВт |
об/мин |
||
ВЦ 4-70-10 (схема 5) |
5,5 |
615 |
12,80 - 26,00 |
7,5 |
685 |
14,20 - 28,00 |
|
11 |
770 |
16,00 - 33,70 |
|
15 |
865 |
18,00 - 37,00 |
|
ВЦ 14-46-2 |
0,18 |
1500 |
0,60 - 0,90 |
0,25 |
0,60 - 1,15 |
||
0,37 |
0,60 - 1,15 |
||
1,1 |
3000 |
|
|
1,5 |
1,30 - 2,00 |
||
2,2 |
1,30 - 2,50 |
||
ВЦ 14-46-2,5 |
0,37 |
1500 |
|
0,55 |
1,30 - 2,10 |
||
0,75 |
1,10 - 2,20 |
||
2,2 |
3000 |
|
|
3,0 |
2,40 - 3,20 |
||
4,0 |
2,40 - 3,40 |
||
5,5 |
3,20 - 4,50 |
||
ВЦ 14-46-3,15 |
0,37 |
1000 |
|
0,55 |
1,50 - 2,70 |
||
0,75 |
1,35 - 3,35 |
||
0,75 |
1500 |
|
|
1,1 |
|
||
1,5 |
2,09 - 3,40 |
||
2,2 |
2,30 - 5,10 |
||
3 |
|
Продолжение таблицы 1
Марка вентилятора |
Эл. двигатель |
Расход воздуха, х1000 м3/час |
|
кВт |
об/мин |
||
ВЦ 14-46-4 |
1,1 |
1000 |
|
1,5 |
3,50-4,50 |
||
2,2 |
4,50-6,60 |
||
3,0 |
|
||
3,0 |
1500 |
|
|
4,0 |
4,20-5,70 |
||
5,5 |
5,70-7,60 |
||
7,5 |
7,40-10,40 |
||
11 |
|
||
ВЦ 14-46-5 |
4,0 |
1000 |
6,20-8,50 |
5,5 |
8,40-10,80 |
||
7,5 |
10,80-14,00 |
||
11 |
|
||
11 |
1500 |
9,40-12,00 |
|
15 |
9,00-14,50 |
||
18,5 |
9,00-17,00 |
||
22 |
11,80-16,50 |
||
30 |
16,00-21,10 |
||
ВЦ 14-46-6,3 |
5,5 |
750 |
8,20-14,00 |
7,5 |
14,00-17,50 |
||
11 |
17,50-21,30 |
||
11 |
1000 |
12,70-16,00 |
|
15 |
16,00-21,00 |
||
18,5 |
21,00-25,00 |
||
22 |
25,00-28,50 |
Вентиляторы, применяемые для вентилирования стоянок, зон ТО и ремонта приведены в таблице 2 и таблице 3.
Таблица 2 – Вентиляторы крышные ВКРМ, ВКРО, ВКРЦ, ВО
Марка вентилятора |
Эл. двигатель |
Расход воздуха, х1000 м3/час |
|
N, кВт |
об/мин |
||
ВКРО-4 |
0,25 |
1000 |
1,9 |
ВКРО-5 |
0,37 |
1000 |
3,3 |
ВКРО-6,3 |
1,1 |
1000 |
6 |
ВКРЦ-4 |
0,25 |
1000 |
1,8 |
ВКРЦ-5 |
0,75 |
1000 |
3,5 |
ВКРЦ-6,3 |
1,5 |
1000 |
7,2 |
ВО-3,5 |
0,25 |
1500 |
1,20-2,00 |
0,55 |
3000 |
2,80-4,00 |
|
ВО-4 |
0,18 |
1000 |
1,70-2,20 |
0,25 |
1500 |
2,70-3,50 |
|
0,75 |
3000 |
4,50-7,00 |
|
ВО-5 |
0,18 |
1000 |
2,80-3,90 |
0,37 |
1500 |
4,50-6,10 |
|
ВО-6,3 |
0,55 |
1000 |
5,80-8,10 |
1,5 |
1500 |
8,10-13,50 |
|
ВО-8 |
1,1 |
1000 |
14,50-17,50 |
3 |
1500 |
20,20-25,50 |
|
ВО-10 |
3 |
1000 |
22,40-34,20 |
ВО-12,5 |
3 |
750 |
33,60-43,60 |
7,5 |
1000 |
49,70-62,70 |
Таблица 3 – Вентиляторы крышные ВКРМ, ВКРО, ВКРЦ, ВО
Марка вентилятора |
Эл. двигатель |
Расход воздуха, при давл. 20 Па, м3/час |
|
N, Вт |
об/мин |
||
ВО-1.7 |
31 |
1300 |
110-260 |
ВО-2 |
36 |
1300 |
200-500 |
ВО-2.3 |
36 |
1300 |
470-900 |
ВО-2.5 |
70 |
1300 |
650-1100 |
ВО-3 |
73 |
1300 |
1600 |
На участке работает 5 явочных рабочих, 2 человека постоянно находятся на участке, 3 человека 70% времени работают на участке и 30% времени на постах ТО и ремонта (принято условно). На участке установлено оборудование М = 16,4 кВт. Оборудование работает 75% времени. Работы по пайке, сварке, мойке деталей на участке не проводятся.
Площадь участка 30 м2 (6х6 в осях) с учётом толщины стен. Высота 4,5 м.
Количество тепла от людей Qизб. л , кВт
Qизб. л = 0,116·(Nn + NВр · ПР/100) = 0,116(2+3 · 75/100) = 0,5 кВт
Количество тепла от оборудования Qизб. об , кВт
Qизб. об = Моб · 0,2 · ПОБ/100 = 16,4 · 0,2·75 /100=2,3 кВт
Тепло солнечной радиации Qср, кВт
Qср = Fc · qост /859,84 = 6 · 4,5· 0,25 · 105/859,84 = 0,82 кВт
Необходимый воздухообмен V, м3/ч, по формуле (4)
V=( Qизб. л + Qизб. об + Qср)· 1000/(C · p(tвыт – tпр)) = =(0,5+2,3+0,82)1000/(0,237·1,13(25,3-22,3)) = 453 м3/ч
Кратность воздухообмена К
К = V/(S ·h) = 453/(30·4,5) = 1,5
Производительность вентилятора VРВ, м3/ч, по формуле (6)
VРВ = V ·ɳ = 453 · 1,35 = 612 м3/ч
Подбираем вентилятор по таблице 1.
Подбираем вентилятор центробежный общетехнического назначения предназначенный для перемещения воздуха и газов ВЦ 14-46-2 М=0,18 кВт, nоб = 1900 и расходом воздуха 0,60,9 · 103 м3/ч.
1.2 Расчёт общеобменной вентиляции в зонах ТО и ремонта автотранспортных предприятий, где осуществляется запуск двигателя и движение автомобилей своим ходом
Основной расчёта служат данные о внутригаражном расходе топлива, содержание оксида углерода (СО) и альдегида, выделяемые работающим двигателем автомобиля, предельно допустимые концентрации этих вредностей в отработавших газах и продолжительности работы автомобилей при различных режимах.
Определение воздухообмена и подбор вентилятора при принудительной приточно-вытяжной общеобменной вентиляции производится в следующей последовательности с учётом наибольших вредностей для бензинового двигателя это окись углерода, для дизельного двигателя – акролеин.
Определение количества выделяемых в помещение вредных газов.
Расход топлива двигателем работающем на бензине Б, при скорости 5 км/ч, л , по формуле
Б= 0,6 + 0,8 V , (7)
где V – рабочий объём цилиндров двигателя, л.
Количество оксида углерода Gоу, выделяющегося в помещение при работе бензинового двигателя, кг/ч , по формуле
Gоу = 15 · Б · Рб /100 , (8)
где Рб – содержание оксида углерода в отработавших газах от их массы, %.
Количество альдегидов (акролеина) Gа , выделяющихся в помещении при работе дизельного двигателя, кг/ч, по формуле
Gа = (160+13,5 · V) · Рд /100 , (9)
где Рд – содержание альдегидов в отработавших газах от их массы, %.
Значение содержания вредностей приводится в таблице 4.
Таблица 4 - Значение содержания вредностей в отработавших газах двигателей автомобилей
Условия работы двигателя |
Содержание вредностей в % к массе |
||
Бензиновый двигатель |
Дизельный двигатель |
||
оксид углерода |
оксид углерода |
альдегиды (акролеин) |
|
Разогрев двигателя в помещении |
6,0 |
0,071 |
0,051 |
Движение в помещении и выезд |
4,0 |
0,054 |
0,037 |
Въезд автомобиля и установка на рабочее место |
4,5 |
0,044 |
0,020 |
Объём воздуха, необходимый для растворения газов, выделившихся в помещении, м3/ч с постоянным пребыванием рабочих (ТО и ремонта), по формуле
V = 1000(Gi · τi · ni + G2 · τ2 · n2 +… + Gn · τn · nn )/60d , (10)
где Gi, 2…n - количество вредных газов, выделенных работающим двигателем различных моделей, кг/ч;
τi, 2…n - средняя продолжительность работы автомобиля, ч;
ni, 2…n - число работающих в течении часа автомобилей различных марок;
d – предельно-допустимая концентрация оксида углерода и акролеина в рабочей зоне, г/м3.
Средние показатели продолжительности работы автомобиля можно принять по данным указанным в таблице 5.
Таблица 5 - Средние показатели продолжительности работы автомобиля
Рабочие помещения |
Условия работы двигателей |
Продолжительность работы двигателя, мин |
Для хранения автомобилей (стоянок) |
При выезде легковых автомобилей |
3,0 |
При выезде грузовых автомобилей и автобусов |
5,0 |
|
При въезде в гараж и установку на место хранения |
2,0 |
|
Для постов ТО и ремонта |
При наличии мойки |
3,0 |
При отсутствии мойки |
1,5 |
|
При кратковременном ремонте |
1,5 |
|
При ремонте продолжительностью более 1 ч |
4,0 |
|
При регулировочных работах |
10,0 |
|
Для испытательной станции (обкатка двигателя) |
60,0 |
Предельно допустимое содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны по ГОСТ 12.1.005-88 представлено в таблице 6.
Таблица 6 – Предельно допустимые концентрации (ПДК) оксида углерода и акролеина в рабочей зоне хранения, ТО и ремонта автомобилей
Наименование вещества |
Величина ПДК, мг/м3 |
Преимущественное агрегатное состояние в условиях производства |
Акролеин |
0,2 |
пар или газ |
Углерода оксид1 |
20 |
пар или газ |
Примечание - При длительности работы в атмосфере, содержащей оксид углерода, не более 1 ч, ПДК его может быть повышен до 50 мг/м3, при длительности работы не более 30 мин – до 100 мг/м3, при длительности работы не более 15 мин – 200 мг/м3. |
Расчётная кратность воздухообмена К, по формуле
(11)
Производительность вентилятора Vрв, м3/ч, по формуле (6)
Vрв = V · ɳ ,
где - КПД привода вентилятора. Для осевых ɳ = 1,01 – 1,03
Подбираем вентилятор по таблице 2.
Определение воздухообмена для зоны ТО-2 АТП.
Производственная программа за смену Тсм = 8 ч, NТО-2 = 12. Зона имеет 2 поста.
Площадь зоны 12х12 в осях (S=130 м2), высота Н = 4,5 м.
(Режим зоны , считаем, что первые 2 автомобиля на посты устанавливаются в межсменное время).
Число автомобилей въезжающих и выезжающих за час
автомобиля (можно )
Для примера возьмём автомобили Газ-3307, V=4,25 л и КАМАЗ-5320 V = 9,18 л. Для сравнения проведём расчёты только для автомобилей ГАЗ-3307 и только для автомобилей КАМАЗ-5320 раздельно.
Для автомобилей ГАЗ-3307 (бензиновый).
Расход топлива за час, л
Б=0,6 + 0,8 · V = 0,6 + 0,8 · 4,25 = 4 л
Количество СО выделяемого автомобилем за час, кг/ч
G = 15БР /100 = 15 · 4 · 4/100 = 2,4 кг/ч
Необходимое количество воздуха для снижения СО до ПДК, м3/ч
V = 1000(Gi · τ · n)/60d = 1000·2,4·3·1,5/60·0,02 = 9000 м3/ч
Кратность воздухообмена
Для автомобилей КАМАЗ-5320 (дизельный).
Количество альдегидов выделяемых автомобилем, кг/ч
G=(160+13,5 · 9,18)·0,037/100 = 0,029 кг/ч
Необходимое количество воздуха для снижения альдегидов до ПДК, м3/ч
V = 1000(Gi · τ · n)/60d = 1000·0,02,9·3·1,5/60·0,002 = 10875 м3/ч
Кратность воздухообмена
Производительность вентилятора (для первого примера)
Vрв = V · ɳ = 9000 · 1,01 = 9090 м3/ч
Подбираем вентилятор по таблице 2 ВО-6,3 N=1,5 кВт, расход 8,113,5х1000 м3/ч.
Производительность вентилятора (для второго примера)
Vрв = V · ɳ = 10875 · 1,01 = 10983 м3/ч
Подбираем вентилятор по таблице 2 ВО-6,3 N=1,5 кВт, расход 8,113,5х1000 м3/ч.