13 Практическая работа 4

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ВЕНТИЛЯЦИИ.

Цель: научиться определять производительность механической вентиляции

Задание:

1. Произвести расчет процесса воздухообмена.

2. Изучить теоретическую часть

3. Записать основные положения в тетрадь.

4. Определить кратность воздухообмена.

5. Произвести расчет.

6. Сделать вывод.

Вентиляция – обмен воздуха в помещениях, осуществляемый при помощи различных систем и приспособлений.

По мере пребывания человека в помещении качество воздуха в нем ухудшается. Наряду с выдыхаемым углекислым газом в воздухе скапливаются и другие продукты обмена веществ, пыль, вредные производственные вещества. Кроме того, повышается температура и влажность воздуха. Поэтому возникает необходимость в вентиляции помещения, при которой обеспечивается воздухообмен – удаление загрязненного воздуха и замена его чистым воздухом.

Воздухообмен может осуществляться естественным способом – через форточки и фрамуги.

Лучшим способом воздухообмена является искусственная вентиляция, при которой подача свежего и удаление загрязненного воздуха осуществляется механическим способом – при помощи вентиляторов и других приспособлений.

Наиболее совершенной формой искусственной вентиляции является кондиционирование воздуха – создание и поддержание в закрытых помещениях и транспорте с помощью технических средств наиболее благоприятных (комфортных) условий для людей, для обеспечения технологических процессов, действия оборудования и приборов, сохранности ценностей культуры и искусств.

Вентиляционные системы подразделяются на вытяжные, предназначенные для удаления из помещения загрязненного воздуха; приточные - для подачи в помещение свежего воздуха и приточно-вытяжные, предназначенные для одновременного организованного притока свежего воздуха и удаления загрязненного.

По способу перемещения воздуха различают естественную и принудительную (механическую) вентиляции. При естественной вентиляции перемещение воздуха происходит за счет разности плотностей наружного и внутреннего воздуха или под воздействием ветра. Регулируемая естественная вентиляция называется аэрацией.

При принудительной вентиляции перемещение воздуха производится вентиляторами (центробежными, осевыми).

Первостепенной задачей при проектировании вентиляции при контроле работы вентиляционной установки является определе­ние воздухообмена.

Воздухообменом называется такое часовое количество воздуха, подаваемого в помещение или удаляемого из него, которое обеспечи­вает состояние воздушной среды помещения на необходимом санитарно-гигиеническом уровне, (L, м ³/ч).

Отношение воздухообмена к внутреннему объему помещения на­зывается кратностью воздухообмена:

к=L/V, (1)

где V - объем помещения, м³.

При отсутствии данных по видам и количеству вредных выделений ориентировочный воздухообмен определяется по кратности воздухообмена. Более точный расчет воздухообмена производится по отдельным видам вредных выделений.

1. Необходимый воздухообмен для удаления из помещений вредностей в виде газов и пыли L, определяется по формуле:

, (2)

где П - количество вредного вещества (газа или пыли) выделяющего в помещении, мг/ч;

П₁- предельно допустимая концентрация вредных веществ (газа, пыли) в воздухе помещения, мг/м³ (приложение 1);

П₀ - содержание вредных веществ в приточном воздухе, мг (принять равным 0).

2. Воздухообмен при избыточной теплоте определяется по формуле:

, (3)

где Q_изб - избыточная теплота, поступающая в помещение ежечасно, Дж/ч, (ккал/ч);

Q - средняя удельная теплоемкость воздуха, для практических расчетов принимается равной 1005,6 Дж/(м³·К);

t_н - температура наружного воздуха, поступающего в помещение. °С;

t_вн - температура воздуха, удаляемого из помещения. °С;

γ_н - плотность наружного воздуха, кг/м³.

3. Воздухообмен по избытку водяных паров L_Bn определяется по формуле:

, (3.1)

где G – масса водяного пара, выделенного в помещении, кг/ч; q_max - содержание водяного пара в воздухе при температуре помещения для случая полного насыщения (приложение 2), г/кг: φ_q-допустимая относительная влажность в помещении, %; φ_н - относительная влажность наружного воздуха засасываемого вен­тилятором, %;

q_maxн - содержание водяного пара в наружном воздухе при полном на­сыщении (приложение 2), г/кг;

4. Воздухообмен по кратности воздухообмена L_к определяется по формуле:

Lк = к V , (4)

где к – кратность воздухообмена, с^-1;

V - объем помещения, м³

V=Sh, (5)

где S - площадь пола помещения, м²;

h-высота помещения, м.

Затем составляется схема вентиляционной системы. Сечение воздуховодов выбирается согласно требуемого воздухообмена с учетом, скорости движения воздуха по специальным справочникам [1].

При расчете вентиляционных систем учитывают и различные сопротивления движению воздуха (потери напора).

Потери напора па прямых участках Р_пп труб рассчитываются по формуле где

, (6)

где ψ_τ- коэффициент, учитывающий сопротивление труб (для железных труб = 0.02);

υ_ср - средняя скорость воздуха на рассчитываемом участке воздушной сети (для прилегающих к вентилятору участков она принимается 8... 12 м/с, а для удаленных 1 ...4 м/с);

l_т, - длина участка трубы, м;

d_т - принятый диаметр трубы на участке, м;

р_в - плотность воздуха, кг/м³.

Местные потери Р_м, (Па) напора в переходах, коленах, жалюзи и др рассчитывают по формуле:

, (7)

где ψ_м- коэффициент местных потерь напора (приложение 3), сумма коэффициентов.

Суммарные потери напора Р_уч па участке и в целом на линии Р_л оп­ределяются по формулам:

, (8)

, (9)

где Р_в - напор вентилятора, Па.

При подборе вентилятора потребную производительностьW_в (м³/ч) определяют по формуле:

, (10)

где L_расч -полученный по расчету суммарный воздухообмен для всех вентилируемых помещений, м³/ч;

k - коэффициент запаса - k =1,1 - для стальных воздуховодов длиной до 50 м; k =1,15 -для стальных воздуховодов длиной более 50 м.

Зная величину максимальных потерь Р_л, то есть требуемый напор, по номограмме (рис. 3.1) выбираем номер вентилятора, коэффици­ент полезного действия η_в и безразмерное число А.

Для этого, из точки соответствующей производительности вен­тилятора W_в, проводят прямую до пересечения с лучом номера вентилятора, и далее по вертикали до линии максимальных потерь напора Р_л. В точке пересечения определяют значение КПД вентилятора и зна­чение безразмерного коэффициента А, по которому подсчитывают частоту вращения крыльчатки. Подбор надо вести с таким расчетом, чтобы КПД вентилятора был не ниже 0,85 от максимального значений.

Рис. 1. Номограмма для выбора вентилятора

По величине А и номеру вентилятора (N_i) вычисляется частота вращения (об/мин):

n_n = A/N_i , (11)

Необходимая мощность электродвигателя для привода вентилятора N_дв (кВт) рассчитывается по формуле:

, (12)

где Р_в- полное давление вентилятора. Па;

η_в - КПД вентилятора (по характеристике из номограммы рис. 3.1);

W_B - производительность вентилятора, м³/ч;

η_п - КПД привода, принимаемый; для электровентиляторов η_п = 1,0; для муфтового соединения - η_п = 0,98; для клиноременной передачи - η_п = 0,95.

Установочная мощность электродвигателя N_уст (кВт) определяется по формуле:

, (13)

где m - коэффициент запаса мощности электродвигателей (таблица 3.1).

Таблица 1

Коэффициент запаса мощности электродвигателей m

при центробежных вентиляторах

Мощность на валу, кВт	до 0,5	от 0,5 до 1,0	от 1,0 до 2,0	от 2,0 и выше
Коэффициент запаса; m	1,5	1,3	1,2	1,1

Электродвигатель подбирается по установочной мощности и числу оборотов вентилятора по таблице приложения.

Схема лабораторной установки

Вентиляционная установка вытяжная, предназначены для осуществления общеобменной вентиляции в лаборатории и местного отсоса из газовой камеры.

Принципиальная схема установки представлена на рис.2.

Рис. 3.2. Схема вентиляционной установки

Рис. 2. Схема вентиляционной установки

Центробежный вентилятор Ц 4-70, № 3 (1) приводится в работу электродвигателем. Крыльчатка вентилятора посажена непосредственно на вал двигателя.

Вентилятор всасывает воздух помещения через центральное отверстие, сжимает его и подаст в воздуховод квадратного сечения(3) Производительность вентилятора можно изменить с помощью заслонки (2). Из воздуховода воздух выбрасывается наружу. Местный отсос осуществляется за счет эжектирующего действия потока в магистральном воздуховоде, через специальный трубопровод меньшего сечения. На оси основного воздуховода установлен датчик давления - пневматическая трубка (трубка Прандтля) (4), предназначенная для измерения динамического давления.

В лобовой части приемника давлений имеется отверстие, воспринимающее полное давление потока Р_полн, а на боковой поверхности расположены отверстия, воспринимающие статическое давление Р_ст в воздуховоде.

В качестве измерительного прибора применен микроманометр со стеклянной наклонной трубкой, вдоль оси, которой расположена шкала прибора. Баллончик манометра заполнен жидкостью (спирт). Полное давление потока (+) подается в верхнюю часть баллончика, а статическое (-) на конец трубки, противоположный концу, соединенному с баллончиком. Таким образом положение уровня жидкости в стеклянной трубке будет определятся разностью полного и статического давлений воздуха в воздуховоде, а также углом наклона трубки к горизонту.

Разность этих давлений и есть динамическое давление Р_дин, или скоростной напор, определяющий скорость воздуха в трубопроводе.

, (20)

где l₁ - длина столба жидкости в трубке при неработающем вентиляторе, мм;

l₂ - длина столба жидкости в трубке при работающем вентиляторе, мм; α — угол наклона трубки (α = 9º);

р_ж - плотность рабочей жидкости манометра, кг/м³ (р_ж = 0,87 кг/м³);

g - ускорение свободного падения (g = 9,81м/с²);

Шкала прибора градуирована с учетом синуса угла наклона трубки, то есть результат отсчета записывается согласно шкалы прибора без sin(α).

, (14)