Шиляев.Типовые приверы расчета систем.Оторления вентиляции и кондиционирования
.pdf
рабочем месте (диаметр рабочего места), м; dх – полный диа-
метр струи на рабочем месте, м; а – параметр турбулентности; х – расстояние от насадка до рабочего места, м; d0 – диаметр воздушного насадка, м.
Таблица 2.8
Нормы температур и скоростей движения воздуха при воздушном душировании [32]
|
|
Рекомендуемая |
Нормированная температура |
|||||
Категория |
Рекомендуемая |
воздуха |
в |
душирующей |
||||
температура |
скорость дви- |
струе на рабочем месте tнорм, |
||||||
тяжести |
воздуха на рабо- |
жения воздуха |
ºС, при интенсивности об- |
|||||
работ |
чем месте tр, °С |
р , м/с |
лучения, Вт/м2 |
|
|
|||
|
|
|
350 |
|
700 |
|
1400 |
2100 |
|
|
1 |
28 |
|
24 |
|
21 |
16 |
Легкая |
28 |
2 |
– |
|
28 |
|
26 |
24 |
3 |
– |
|
– |
|
28 |
26 |
||
|
|
|
|
|||||
|
|
3,5 |
– |
|
– |
|
– |
27 |
|
|
1 |
27 |
|
22 |
|
– |
– |
Средней |
28 |
2 |
28 |
|
24 |
|
21 |
16 |
тяжести |
3 |
– |
|
27 |
|
24 |
21 |
|
|
|
|
||||||
|
|
3,5 |
– |
|
28 |
|
25 |
22 |
|
|
2 |
25 |
|
19 |
|
16 |
– |
Тяжелая |
26 |
3 |
26 |
|
22 |
|
20 |
18 |
|
|
3,5 |
– |
|
23 |
|
22 |
20 |
Необходимая температура воздуха при выходе из насадка, которая бы обеспечила на рабочем месте нормируемую температуру tp , °С:
|
tв |
tp aх |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
, |
(2.135) |
t0 tв |
|
|
0,145 |
|||||
c |
|
|
||||||
|
|
d0 |
|
|
|
|
||
где tp – рекомендуемая (нормируемая) температура воздуха на рабочем месте, ºС (см. табл. 2.8); с – коэффициент, зависящий от
соотношения dp (прил. 21). dх
141
Расход воздуха, м3/ч, подаваемого через насадок:
|
|
|
|
d |
2 |
|
|
L F 3600 |
|
|
0 |
3600, |
(2.136) |
||
|
4 |
|
|||||
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
где F0 – площадь выходного отверстия насадка.
Пример 2.18. Расчет воздушного душа
Исходные данные
1.Рабочее место имеет размер 1×1 м (dp= 1 м).
2.Интенсивность теплового облучения работающих 350 Вт/м2. Работы относятся к категории тяжелых.
3.Расстояние от душирующего патрубка до рабочего мес-
та 2,5 м.
4.Температура внутреннего воздуха tв= 28 °С.
Порядок расчета
1.Рекомендуемая скорость воздуха на рабочем месте
р = 2 м/с (см. табл. 2.8).
2.Рекомендуемая температура воздуха на рабочем месте
tр= 26 °С (см. табл. 2.8).
3. Нормированная температура воздуха в душирующей струе на рабочем месте tнорм= 25 °С (см. табл. 2.8).
4.Принимаем к установке цилиндрический патрубок ПДв-3
сдиаметром d0= 315 мм (задаемся предварительно по прил. 22 по перепаду tр –tнорм).
5.Коэффициент турбулентности для цилиндрического
патрубка без поджатия а = 0,08 (см. табл. 2.6).
6. Определяем диаметр поперечного сечения струи на расстоянии от душирующего патрубка х = 2,5 м по формуле 2.55:
dx 6,8(0,08 2,5 0,145 0,315) 1,67 м. 7. Найдем соотношение dp/dx:
dp 
dx 1
1,75 0,599.
142
8.По графику (прил. 26) при dp/dx= 0,599 определяем значения коэффициентов b = 0,25; c = 0,3.
9.Определяем начальную скорость воздуха в плоскости душирующего патрубка по формуле (2.134):
|
2 |
0,08 2,5 |
|
|
|
||
0 |
|
|
|
|
0,145 |
|
6,24 м/с. |
|
0,315 |
||||||
|
0,25 |
|
|
|
|
||
10. Определяем объем воздуха, подаваемого душирующим патрубком по формуле (2.136):
L0 3,14 0,3152 6,24 3600 2222м3/ч. 4
11. Определим начальную температуру воздуха при выходе из душирующего патрубка по формуле (2.135):
t0 |
28 |
28 26 |
0,08 2,5 |
0,145 |
|
22,8 |
°С. |
|
|
|
|
|
|||||
|
0,315 |
|||||||
|
0,3 |
|
|
|
|
|
||
2.7.2.Метод расчета воздушных душей (горизонтальными
инаклонными струями), предложенный П.В. Участкиным
Сначала определяется параметр по отношению разности температур воздуха на рабочем месте:
Р |
|
tр.з |
tр |
, |
(2.137) |
|
tр.з |
t0 |
|||||
Т |
|
|
|
где tр.з – температура воздуха в рабочей зоне действительная
(или в помещении в целом), °С.
Если РТ < 1, то осуществляют адиабатическое охлаждение воздуха. Если РТ > 1, то применяют искусственное охлаждение.
Расчет осуществляется следующим образом: |
|
|||
а) РТ < 0,6. |
|
|
|
|
Площадь сечения душирующего патрубка: |
|
|||
|
|
P х 2 |
|
|
F |
|
T |
, |
(2.138) |
|
||||
0 |
0,6n |
|
||
143
где х – расстояние от душирующего патрубка до рабочей зоны; n – коэффициент, характеризующий изменение температуры на оси струи (табл. 2.9).
Скорость истечения из душирующего патрубка: |
|
||||
0 р |
х |
|
|
, |
(2.139) |
0,7m |
|
|
|||
|
|||||
|
F |
|
|||
|
|
0 |
|
|
|
где m – коэффициент затухания скорости в струе (табл. 2.9). |
|||||
Температура на выходе из душирующего патрубка: |
|
||||
t0 tф tп , |
|
|
|
(2.140) |
|
где tф – температура воздуха на выходе из форсуночной камеры;
tп – нагрев воздуха в вентиляторе.
б) РТ 0,6 1.
Площадь сечения душирующего патрубка:
F |
|
|
х 5,3Р |
3,2 |
1 |
2 |
|
|
|
|
|
. |
(2.141) |
||||
|
||||||||
0 |
|
Т |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
0,75n |
|
|
|
Скорость истечения из душирующего патрубка:
0 |
р |
|
|
. |
(2.142) |
|
|
|
|
||||
0,7 0,1 0,8m |
F0 x |
|||||
|
|
|
||||
Температура на выходе из душирующего патрубка определяется по формуле (2.140).
в) РТ 1.
Площадь сечения душирующего патрубка:
F |
|
х 2 |
|
|
|
|
. |
(2.143) |
|
|
||||
0 |
0,8m |
|
||
Скорость истечения из душирующего патрубка:
0 |
|
р |
. |
(2.144) |
|
||||
|
0,7 |
|
|
|
Температура на выходе из душирующего патрубка:
t0 |
tр.з tр.з |
tр |
|
х |
|
|
. |
(2.145) |
0,6n |
|
|
||||||
|
||||||||
|
|
|
|
F |
|
|||
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
144
Таблица 2.9
Характеристикитиповыхдуширующихвоздухораспределителей[32]
|
|
|
|
Расчетная |
Коэффициенты |
|||
Воздухораспределитель |
Марка |
площадь, |
m |
n |
|
|||
|
|
|
|
F0, м2 |
||||
Универсальный |
души- |
УДВ–1 |
0,17 |
|
|
|
||
рующий воздухораспреде- |
УДВ–2 |
0,38 |
6 |
4,9 |
2,1 |
|||
литель типа УДВ |
|
УДВ–3 |
0,68 |
|
|
|
||
Патрубок |
поворотный |
ППД–5 |
0,1 |
|
|
|
||
ППД–6 |
0,16 |
6,3 |
4,5 |
4 |
||||
душирующий типа ППД |
||||||||
ППД–8 |
0,26 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
ПДв–3 |
0,14 |
|
|
|
|
Патрубок душирующий с |
ПДв–4 |
0,13 |
5,3 |
4,5 |
1,6 |
|||
увлажнением воздуха типа |
ПДв–5 |
0,36 |
|
|
|
|||
ПД с верхним и нижним |
ПДн–3 |
0,14 |
|
|
|
|||
подводом воздуха |
|
ПДн–4 |
0,23 |
4,5 |
3,1 |
3,2 |
||
|
|
|
ПДн–5 |
0,36 |
|
|
|
|
Пример 2.19. Определение требуемого для душирования расхода воздуха
Исходные данные
1.На рабочей площадке dр= 1 м требуется поддерживать скорость движения воздуха p= 3 м/с и температуру tp= 22 °С.
2.Температура окружающего воздуха tокр= tр.з= 27 °С.
3.Путем адиабатического охлаждения наружного воздуха можно получить температуру tохл= 17,5 °С.
4.Возможное минимальное расстояние от выходного сечения душирующего патрубка до рабочего места х = 2 м.
Порядок расчета
1. Нагрев воздуха в вентиляторе и воздуховодах до душирующего патрубка после оросительной камеры принимается не менее 1,5 °С. Принимаем tп= 1,5 °С.
2. Температура воздуха на выходе из душирующего пат-
рубка, °С: |
|
t0 tохл tп , |
(2.146) |
t0 17,5 1,5 19 |
°С. |
145
3. Вычисляем отношение разности температур воздуха по формуле (2.137):
27 22 РТ 27 19 0,625.
4.Примем к расчету универсальный душирующий воздухораспределитель типа УДВ. Коэффициенты для такого воздухораспределителя: n = 4,9; m = 6 (см. табл. 2.9).
5.Определяем площадь сечения душирующего патрубка при РТ= 0,6–1 по формуле (2.141):
F |
|
2 5,3 0,625 3,2 2 |
0,33м2. |
||
|
|
|
|||
0 |
|
0,75 4,9 |
|
||
|
|
|
|
|
|
6.Принимаем к установке душирующий воздухораспределитель УДВ-2 (см. табл. 2.9) c F0= 0,38 м2.
7.Скорость воздуха на выходе из душирующего воздухораспределителя по формуле (2.142)
0 |
|
3 |
|
3,77м/с. |
0,7 0,1(0,8 6 |
0,38 2) |
8. Определяем расход воздуха, подаваемого через душирующий воздухораспределитель, по формуле (2.136):
L0 3,77 0,33 3600 4479 м3/ч.
Пример 2.20. Определение требуемого для душирования расхода воздуха
Исходные данные
1.На рабочей площадке dр= 1м требуется поддерживать скорость движения воздуха р= 3 м/с и температуру tр= 22 °С.
2.Температура окружающего воздуха tокр= tр.з= 30 °С.
3.Путем адиабатического охлаждения наружного воздуха можно получить температуру tохл= 21 °С.
4.Возможное минимальное расстояние от выходного сечения душирующего патрубка до рабочего места х = 2 м.
146
Порядок расчета
1. Нагрев воздуха в вентиляторе и воздуховодах до душирующего патрубка после оросительной камеры принимается не
менее 1,5 °С. Принимаем |
tп= 1,5 °С. |
|||
2. |
Температура воздуха на выходе из душирующего пат- |
|||
рубка по формуле (2.146): |
|
|
|
|
|
t0 21 1,5 22,5°С. |
|||
3. |
Вычисляем отношение разности температур воздуха по |
|||
формуле (2.137): |
|
30 22 |
|
|
|
Р |
|
1,06. |
|
|
|
|||
|
Т |
|
30 22,5 |
|
4.Примем к расчету универсальный душирующий воздухораспределитель типа УДВ. Коэффициенты для такого воздухораспределителя: n = 4,9; m = 6 (см. табл. 2.9).
5.Определяем площадь сечения душирующего патрубка при РТ>1 по формуле (2.143):
02 2 0,17 м2.
0,8 6
6.Принимаем к установке душирующий воздухораспределитель УДВ-1 (см. табл. 2.9) c F0= 0,17 м2.
7.Скорость воздуха на выходе из душирующего воздухораспределителя по формуле (2.144):
30 0,7 4,3м/с.
8. Определяем температуру воздуха, выходящего из душирующего воздухораспределителя, по формуле (2.145):
t0 30 |
30 22 2 |
|
16,8°С. |
||
|
|
|
|||
0,6 4,9 0,17 |
|||||
|
|
|
|||
Следовательно, воздух, подаваемый в душирующий патрубок, надо охладить предварительно до температуры t0 tп =16,8–1,5 =15,3 °С. Адиабатическое охлаждение по ус-
147
ловиям задачи позволяет получить температуру tохл= 21 °С. Следовательно, для того, чтобы получить температуру воздуха tохл=15,3 °С, необходимо применить искусственное охлаждение.
9. Определяем расход воздуха, подаваемого через душирующий патрубок, по формуле (2.136):
L0 4,3 0,16 3600 2477 м3 /ч.
2.7.3. Расчет воздушных душей для уменьшения концентрации вредных выделений
В этом случае вычисляется параметр по отношению разности концентраций газов
Р |
|
Кр.з |
Кр |
, |
(2.147) |
|
Кр.з |
К0 |
|||||
К |
|
|
|
где Кр.з – концентрация газов в воздухе рабочей зоны, действительная (или в помещении в целом), мг/м3; Кр – рекомендуемая концентрация газов в воздухе на рабочем месте, мг/м3; К0 – концентрация газов в воздухе на выходе из душирующего патрубка, мг/м3.
а) РК < 0,4.
Площадь сечения душирующего патрубка вычисляется по формуле
|
|
|
Р х 2 |
|
|
|
(2.148) |
|||||
F |
К |
. |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
0 |
|
0,4n |
|
|
|
|
||||||
Скорость истечения из душирующего патрубка |
|
|||||||||||
0 |
|
|
р |
|
|
. |
|
|
|
(2.149) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
0,7m |
|
|
|
|
||||||||
|
F |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
Температура на выходе из душирующего патрубка |
|
|||||||||||
t0 tр.з tр.з |
tр |
|
|
|
х |
|
|
. |
(2.150) |
|||
0,45n |
|
|
||||||||||
|
||||||||||||
|
|
|
|
F |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
148
б) 0,4 РК 1.
Площадь сечения душирующего патрубка
|
х 3,7Р |
1,4 2 |
|
|
F0 |
К |
|
. |
(2.151) |
|
|
|||
0,75n
Скорость истечения из душирующего патрубка
0 |
|
|
р |
|
|
. |
(2.152) |
|
|
|
|
|
|||||
0,55 0,14 |
0,8m |
F0 х |
||||||
|
|
|
|
|||||
Температура на выходе из душирующего патрубка
t0 tр.з |
tр.з tр |
|
|
. |
(2.153) |
||
|
|
|
|
||||
0,45 0,25 |
0,75n |
F0 x |
|||||
|
|
|
|||||
Пример 2.21. Определение F0, t0, 0, L0 для поворотного
душирующего патрубка типа ППД
Исходные данные
1.Концентрации вредностей (пыли): Кр= 22 мг/м3, К0= 0,
Кр.з= 40 мг/м3.
2.Температура и скорость движения воздуха на рабочей
площадке: tp= 22 °С, p= 3 м/с.
3.Температура окружающего воздуха tокр= tр.з= 28 °С.
4.Минимальное расстояние от выходного сечения душирующего патрубка до рабочего места х = 1,5 м.
Порядок расчета
1.Коэффициенты для поворотного душирующего патруб-
ка ППД: n = 4,5; m = 6,3 (см. табл. 2.9).
2.Вычисляется параметр по отношению разностей концентраций по формуле (2.147):
40 22 РК 40 0 0,45 0,4.
3. Определяется площадь сечения душирующего патрубка
149
по формуле (2.151):
F |
|
1,5 3,7 0,45 |
1,4 2 |
0,24 м2. |
||
|
|
|
|
|||
0 |
|
0,75 4,5 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Принимаем к установке душирующий патрубок ППД-8 (см. табл. 2.9) c F0= 0,26 м2.
4. Скорость воздуха на выходе из душирующего патрубка по формуле (2.152):
|
3 |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
4,3 м/с. |
0,55 0,14(0,8 6,3 |
|
|
|||
|
|||||
|
|
0,26 1,5) |
|||
5. Температура воздуха на выходе из душирующего патрубка по формуле (2.153):
t0 |
28 |
28 22 |
|
|
16°С. |
0,45 0,25(0,75 4,5 |
|
|
|||
|
|||||
|
|
0,26 1,5) |
|||
6. Производительность душа по формуле (2.136):
L0 4,3 0,26 3600 4025 м3 /ч.
2.8. Воздушные завесы
Воздушная или воздушно-тепловая завеса (с подогревом воздуха) – это вентиляционное устройство, предотвращающее резкое проникновение (врывание) наружного воздуха в помещение через открытые проемы (двери, ворота). Завесы применяют также для защиты от перетекания воздуха из одного помещения в другое.
2.8.1. Завесы шиберующего типа
Принцип действия таких завес основан на использовании плоских воздушных струй, уменьшающих количество проходящего через проем наружного воздуха, частично шибируя его либо полностью его перекрывая.
150