3.5. Общеобменная вентиляция и воздушное отопление сборочно-сварочных цехов.

Сборочно-сварочные цехи наряду с системами местных отсосов оборудуются общеобменной приточно-вытяжной вентиляцией, назначение которой — разбавление пыли и газов, не уловленных местными отсосами. Кроме того, на судостроительных заводах в больших сборочно-сварочных цехах приточная система обычно полностью или частично несет и функцию воздушного отопления. Как известно, сварочно-сборочные цехи относятся к «холодным» цехам и нуждаются в отоплении в зимний период года. Удельные тепловыделения в этих цехах незначительны. Они не превышают 2,5— 3,0 ккал/м³час и не покрывают теплопотери здания даже в переходное время года.

Кратность воздухообмена в рассматриваемых цехах невелика: рассчитанный по пыли воздухообмен — двух-трехкратный, а в цехах большой высоты иногда не достигает и однократного.

При выборе рациональной схемы вентиляции помещения и расчете воздухообмена необходимо учитывать естественный характер распространения выделяющихся в нем загрязнителей — в данном случае электросварочной пыли.

В случае ручной электродуговой сварки запыленность воздуха на рабочем месте сварщика значительно превышает как общую запыленность цеха, так и предельно допустимые концентрации. По мере удаления от сварочной дуги по горизонтали запыленность воздуха, резко падает и на расстоянии 1,5—2,0 м приближается к уровню общей запыленности помещения.

Изменение пылесодержания по вертикали вдоль поднимающегося над сварочной дугой пылегазового потока подчиняется той же закономерности, что и поле температур в конвективной струе. Изменение относительных осевых температур и концентраций пыли при практически неподвижном воздухе в помещении характеризуется одной кривой, причем по вертикали за счет подмешивания к конвективной струе окружающего воздуха величины запыленности и избыточных температур падают весьма резко.

О распределении концентраций пыли по высоте цеха вне зоны сварочного факела в литературе приводятся различные данные. В сварочных цехах, где не было организованной вентиляции, наблюдалось возрастание концентрации пыли по мере удаления от пола до максимума на определенной для каждого теплового режима сварки высоте.

Расчетные воздухообмены для проектирования общеобменной вентиляции при электросварочных и газорезательных работах приведены в таблице 1.22

Таблица 1.22 – Расчетные воздухообмены при проектировании общеобменной вентиляции

Технологические операции	Сварочные материалы	Расчетный воздухообмен		Примечания
Ручная сварка электродами с тол- стыми покрытиями	УОНИ-13/45,	На 1 кг элек- тродов	7000	Сварщики, не пользующиеся местными отсо- сами, должны применять про- тивопылевые респираторы
	УОНИ-13/55		8000
	ЭА-606/11, ЭА-981/15		10 000
	ЭА-395/9		9 000
	ЭА-48М/18		8 000
	ЦМ-7		15 000
	ОММ-5		13 000
Полуавтоматическая сварка в среде СО2	Проволока 09Г2С 08Х19П9Ф2С2 Проволока 16Х16П25М6	На 1 кг элек- тродной проволоки	4000	Сварщики и газорезчики должны при менять противо-пылевые респираторы
			7000
Газовая резка	Сталь высокомар- ганцовистая S= 5 - 20 мм	На 1 пог.м реза	1250—5000	Сварщики и газо- резчики должны применять противопылевые респираторы
	Титановые сплавы s = 4- 30 мм	На 1 пог.м реза	600—3500
	Углеродистая сталь	На 1 м аце- тилена	5000
Воздушно-дуговая строжка	Сталь высоко- марганцовистая	На 1 кг угольных электродов	50 000	Работать в респираторе
	Титановые сплавы	На 1 кг угольных электродов	60 000	–
Ручная аргоно- дуговая сварка	Алюминиево-магиие- вые сплавы	На 1 кг при- садочной проволоки	2300	–
	Титановые сплавы	На 1 кг присадочной проволоки	600	–
Аргоно-дуговая сварка плавящимся электродом	Алюминиево-маг- ниевые сплавы	На 1 кг электродной проволоки	10 000	–
	Титановые сплавы	На 1 кг электродной проволоки	1000	–
Примечание: при вычислении расчетных воздухообменов принято, что воздух цеха является приточным для отсеков строящихся судов

Пример 1.9.. Расчет вентиляции сборочно-сварочного цеха.

Требуется спроектировать вентиляцию сборочно-сварочного цеха. Цех имеет три пролета длиной 300 м, шириной до 28 м и высотой 20 м. Теплопотери цеха при t = 24° и t = 16° составляют 5600000 ккал/час. В цехе производится сварка плоскостных и объемных секций (ручная и полуавтоматическая: в среде углекислого газа) и газовая резка на нестационарных местах. Малярные работы выполняются в специально выделенном помещении. В цехе работают в дневную смену:

75 сварщиков электродами УОНИ-13/55 (из них 45 человек пользуются местными отсосами);

55 сварщиков электродами ЭА-606/11 (из них 35 человек пользуются местными отсосами);

20 сварщиков на прихватке электродами УОНИ-13/55;

20 сварщиков на полуавтоматической сварке в среде СО проволокой О9Г2С;

8 газорезчиков на стали марки 45Г17ЮЗ, средняя толщина листов 15 мм;

26 газорезчиков на углеродистых сталях.

Расход электродов одним сварщиком составляет (кг/час):

при ручной сварке .1,0

при прихватке 0,2

при сварке в среде СО₂ 2,0

Средняя производительность труда газорезчика на стали марки. 45Г17ЮЗ - 3 пог. м/час. Расход ацетилена - 0,6 м³/час.

Местный отсос пыли и газов осуществляют высоковакуумные установки от 80 постов ручной сварки (45 постов работают электродами УОНИ-13/55 и 35 постов электродами ЭА-606/11). Объем местной вытяжки составляет 80 150=12000 м³/час. Производительность вытяжных агрегатов 12000 1,10=13200 м³/час.

Принимаются к установке три многоступенчатые центробежные машины ТВ-80-1,6 производительностью по 5000 м³/час с электродвигателями мощностью 125 квт и 3000 об/мин. Вакуум на всасывании 3000 кГ/м².

Общеобменная вентиляция рассчитывается на разбавление аэрозолей, выделяющихся при работе сварочных и газорезательных постов.

Без местных отсосов осуществляется ручная сварка и прихватка: расход электродов УОНИ-13/55 - 34 кг/час, ЭА-606/11 - 20 кг/час; расход проволоки 09Г2С при полуавтоматической сварке в среде углекислого газа - 40 кг/час. Кроме того, учитывается прорыв вредностей от постов, снабженных местными отсосами, в размере 25%.

Расчетный воздухообмен составляет

34 7000 + 45 0,25 7000 + 35 0,25 10000 + 20 10000 + 40 4000 + 11 3 3500 + 26 0,6 5000 = 954000 м³/час

Вытяжка осуществляется местными вытяжными системами в объеме 13200 м³/час и осевыми вентиляторами из верхней зоны 940 800 м³/час.

Приток в объеме 954000 м³/час подается сосредоточенно в верхнюю зону помещения. Приточная система несет одновременно и функцию воздушного отопления.

Избыточная температура подаваемого в цех воздуха

Для локализации поступления холодных токов воздуха в зимнее время предусматриваются воздушно-тепловые завесы у автомобильных и железнодорожных ворот и воздушно-струйная защита у больших выводны ворот.

Расчет сосредоточенной подачи воздуха производится следующим образом

Принимаем максимальную подвижность воздуха в рабочей зоне в соответствии с рекомендациями ГПИ Сантехпроект равной 0,6 м/сек.

В качестве воздухораспределителей используем поворотные насадки ВНИИГС - Проектпромвентиляции (Рисунок 1.13), имеющие следующие характеристики:

m = 5,8 – скоростная характеристика потока воздухораспределителя;

tg =0,1, где – одностронний угол истечения струй

=1,1 – энергетическая характеристика потока воздухораспределителя.

Рисунок 1.13 – Схема поворотной насадки ВНИИГС-Проектпромвентиляция

В таблице 1.23. приведены некоторые типы воздухораспределительных насадков и их парметры, используемые на судостроительных и судоремонтных предприятиях.

Таблица 1.23. – Типы воздухораспределительных насадков

Тип воздухораспределителя	Коэффициенты			град
	m	n
Пристенный (трехсторонний)	1,2	1, 8	0,7	–
Полочный трехстронний	1,2	1,8	0,5	–
Трехдиффузионный насадок	1,2	1,0	1,0	–
Насадок со щитом поперек потока	0,9	0,8	3,5	10
Многодиффузионный насадок -5,-6,-7 диффузионный	1,1	1,2	1,3	10

Определяем максимальную дальнобойность приточной струи Х исходя из соотношения максимальной и минимальной скорости в рабочей зоне при установке воздухораспределителей на высоте h = 0,7 Н

Задаемся местом расположения воздухораспределителей у торцовых стен цеха с обеих сторон в каждом пролете – всего n = 6 шт. Необходимая дальнобойность струи должна быть равна половине длины цеха, т. е. 150 м.

Проверяем дальнобойность струи при площади поперечного сечения, обслуживаемой одной струей,

;

Находим количество воздуха, подаваемое одной струей,

Определяем расстояние от воздухораспределителя до сечения, где скорость в рабочей зоне имеет максимальное значение.

Вычисляем диаметр воздухораспределителя , скорость выпуска воздуха и сопротивление воздухораспределителя

Проверяем значение критерия Архимеда

Полученное значение превышает рекомендуемую предельную величину 0,005 в два раза, поэтому необходимо уменьшить избыточную температуру также в два раза, т. е. до

Тогда приточная система подает в цех тепла 2 800 000 ккал/час и столько же тепла нужно подать с помощью воздушно-отопительных агрегатов.

Пример 1.10. Расчет вентиляции корпусообрабатывающего цеха

Рассчитаем вентиляцию корпусообрабатывающего цеха. Цех имеет 4 пролета длиной 168 м, шириной по 24 м и высотой 15 м.

Теплопотери цеха Q при расчетной наружной температуре -20°С и температуре в цехе +16°С составляют 1800 000 ккал/час.

В цехе производится очистка и грунтовка листов и профиля, а также раскрой листов и профиля с помощью машинной и полуавтоматической газовой резки; операции выполняются на поточных линиях Поточные линии оборудуются местными отсосами.

Объемы удаляемого воздуха, необходимого для улавливания пыли, газов и паров при выполнении производственных операций, приведены в таблице 1.24. Суммарный объем местной вытяжки составляет 210000 м³/час. Воздух забирается из рабочей зоны.

Компенсация вытяжки из помещения осуществляется централизованными приточными системами, которые одновременно выполняют и функции воздушного отопления. Раздача нагретого воздуха предусматривается сосредоточенная выше рабочей зоны.

Автомобильные и железнодорожные ворота оборудуются постоянно действующими тепловыми завесами.

Таблица 1.24 – Объемы удаляемого воздуха из корпусообрабатывающего цеха

Наименование объекта	Кол-во	Тип укрытия и размеры	Расчетные данные (норма удаляемого воздуха, )	Объем удаляемого воздуха, м3 час
				От едини- цы обору- дования	Всего
Камера нагрева	2	Зонт над дымоходом 1000X800 Отсос из камеры	12 900	12 900	25 800
Дробеметная камера для листа	8		3500 на один аппарат + 2000 на каждый последующий	9 500	76 000
Элеватор	4	Отсос от головки элеватора	800	800	3 200
Сепаратор	4	Отсос от сепаратора	1 700	1 700	6 800
Камера окраски	2	Отсос из камеры	10 000	10 000	20 000
Камера сушки	2	Отсос из камеры	2 000	2 000	4 000
Дробеметная камера для профиля	4	Отсос из камеры	3500 на один аппарат + 2000 на каждый последующий	9 500	9 500
Элеватор	1	Отсос от головки	800	800	800
Сепаратор	1	Отсос от сепаратора	1 700	1 700	1 700
Камера окраски	1	Отсос от камеры	10 000	10 000	10 000
Камера сушки	1	Отсос от камеры	2 000	2 000	2 000
Газорезательная машина. стол В= 3м	6	Приемник подвиж- ный шириной 0,15 м	2700 на 1 м3	3 100	18 600
Газорезательная машина, стол В = 2,5м	11	Приемник подвиж- ной шириной 0,15 м	2700 на 1 л3	2 600	28 600
И т о г о:	–	–	–	-	210 000

Расчет сосредоточенной подачи воздуха производится по методу изложенному в А.Г. Аверьянов и др. «Вентиляция цехов судостроительных заводов».

Принимаем максимальную подвижность воздуха в рабочей зоне = 0,5 м/сек.

В качестве воздухораспределителей выбираем поворотные насадки ВНИИГС - Проектпромвентиляция (Рисунок 1.13), имеющие следующие характеристики: m = 5,8, =0,1, =1,1.

Определяем максимальную дальнобойность приточной струи Х , исходя из соотношения максимальной и минимальной скорости в рабочей зоне . При установке воздухораспределителей на высоте h = 0,5H

Задаемся местом расположения воздухораспределителей у продольных стен цеха.Необходимая дальнобойность струй равна ширине цеха, т. е. 96 м.

Определяем площадь поперечного сечения, обслуживаемую одной струей F и необходимое число приточных струй n

Ширина участка цеха, обслуживаемого одной струей

Необходимое число струй

Выпуски располагаем вдоль обеих продольных стен в шахматном порядке.

Находим количество воздуха, подаваемого одной струей,

Определяем расстояние от воздухораспределителя до сечения, где скорость в рабочей зоне имеет максимальное значение,

Вычисляем диаметр воздухораспределителя d, скорость выпуска воздуха и сопротивление воздухораспределителя

Проверяем значение критерия Архимеда

где

Так как полученное значение = 0,009 превышает рекомендуемую предельную величину 0,005, необходимо уменьшить избыточную температуру приточного воздуха.

Для догрева помещения следует предусмотреть установку рециркуляционных отопительных агрегатов. Принимаем теплопроизводительность агрегатов равной тепловой нагрузке дежурного отопления, т. е.

Тогда приточная система должна подать в цех тепла

Избыточная температура приточного воздуха будет