![]() КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Вопрос 14. Расчет системы вентиляции. Подбор вентиляторов и калориферовОбщеобменная вентиляция Принцип действия общеобменной вентиляции заключается в том, что с помощью вентиляционного воздуха выделяющиеся в помещении вредности (теплоизбытки, газы и др.) удаляются наружу. В соответствии с этим принципом количество подаваемого в помещения воздуха (расчетный воздухообмен) должно обеспечивать разбавление выделяющихся вредностей до допустимых концентраций, а также поддержание допустимых метеорологических параметров воздушной среды на рабочих местах. Выполнение этого условия, учитывая, что расчет ведется на полный объем помещения, обеспечивается также рациональным размещением приточных и вытяжных отверстий относительно рабочих мест и выделяющего вредности оборудования, а также их конструктивным оформлением. В расчетах часто пользуются кратностью воздухообмена (знак «+» соответствует кратности притока, знак «-» - кратности вытяжки). По кратности, приведенной в СНиП для проектирования соответствующих помещений, определяется воздухообмен:
Многообразие технологических условий и вредностей часто не позволяет нормировать кратность воздухообмена производственных помещений. В этих случаях он рассчитывается по фактическим данным. За расчетный воздухообмен принимается наибольшее из значений, полученных при подсчете необходимого воздухообмена для борьбы с выделениями теплоты, влаги, вредных газов, паров и пыли. Определение воздухообмена для удаления избыточной теплоты. При выделении в помещения избыточной явной теплоты воздухообмен V, м3/ч, определяется из выражения
где
При расчете V в м3/с формула получает вид
Для жилых и общественных помещений, имеющих обычно небольшие высоту и теплоизбытки, принимают Температуры При тепловлажностной обработке приточного воздуха (подогрев наружного воздуха в холодный период и охлаждение — в теплый) его температура Избыточное количество теплоты в помещениях, подлежащее удалению вентиляцией, определяется выражением
где
Наряду с теплопоступлением от людей, солнечной радиации, искусственного освещения, электродвигателей, поверхности технологического оборудования, через загрузочные проемы промышленных печей, может иметь место и расход теплоты, например на нагревание материалов и транспорта. Определение воздухообмена при борьбе с вредными газами, парами и пылью. Поскольку содержание газов, паров и пыли в воздухе помещений не должно превышать предельно допустимых концентраций, необходимое количество воздуха для борьбы с газами составляет
где
Предельно допустимые концентрации СО2 в воздухе помещений, л/м3:
Содержание СО2 в наружном воздухе больших городов 0,5 л/м3, небольших – 0,4 л/м3, сельской местности – 0,3 л/м3. Формула пригодна и для расчета воздухообмена при борьбе с пылью; в этом случае соответствующие величины будут относиться к выделению и концентрации пыли. Следует, однако, учитывать, что пыль не растворяется в воздухе, а переносится им. Концентрация ее в отдельных зонах может возрастать с увеличением воздухообмена, так как пыль, осевшая в помещении, взмучивается воздушным потоком. Количества выделяющихся газов и паров получают, как правило, на основании экспериментальных данных. Определить количество газа
где
V — внутренний объем аппарата, м3;
Определение воздухообмена при борьбе с влаговыделениями. Воздухообмен V, м3/ч, рассчитывается по формуле
где
Для барометрического давления Р=99,3 кПа, являющегося среднегодовым для центральной зоны, плотность сухого воздуха в зависимости от температуры определяется по формуле
для районов с нерасчетным барометрическим давлением Р1 плотность воздуха:
Нормами не предусматривается допустимое влагосодержание воздуха, а даются значения относительной влажности и температуры в помещении, по которым и определяется Влаговыделения людьми характеризуются табличными данными (табл.9) и определяются из уравнения
где
Таблица 9 Количества тепла, влаги и двуокиси углерода, выделяемые человеком
Примечание: в таблице приведены средние данные для мужчин, для женщин необходимо вводить коэффициент 0,85, для детей – 0,75 Значительные количества влаги поступают во многие производственные помещения (текстильные, кожевенные, пищевые цехи, бани, бассейны, прачечные) и принимаются сообразно с технологией [Ошибка! Источник ссылки не найден.].
Определение воздухообмена при одновременном поступлении в помещение теплоты и влаги. Выявив тепло- и влагоизбытки, по Подбирать вентиляционное оборудование следует на требуемую наибольшую его производительность, выявляемую из сопоставления данных, полученных для зимнего, переходного и летнего периодов. Добиваясь баланса воздухообмена по притоку и вытяжке, в промышленном здании следует компенсировать расходы воздуха, идущего на горение топлива, подсасываемого в дымоотводные устройства, удаляемого от местных отсосов технологического оборудования, через вентиляционные фонари, шахты и т.д. Общее количество приточного свежего воздуха обычно должно равняться суммарному, удаляемому из здания. Локализующая вентиляция Производительность V местных отсосов определяется физико-химическими свойствами и параметрами вредностей, конструкцией отсоса. Объем воздуха, извлекаемого из зонтов (колпаков) и вытяжных шкафов, м3/ч,
где
При неядовитых (нетоксичных) вредностях допустимо принимать Объем воздуха, удаляемого бортовыми отсосами, рассчитывается из условия создания скорости не менее 0,2 м/с в наиболее удаленной от борта точке. При удалении окислов азота, паров серной кислоты эта скорость принимается равной 0,25 м/с, при парах едкой щелочи, фосфорной кислоты или хромового ангидрида - 0,3; азотной кислоты - 0,4. В среднем отсос составляет 1500 – 5000 м3/ч на 1 м2 горизонтальной проекции ванны. При ширине щели в бортовом отсосе 40 – 100 мм скорость в ней составляет 11 - 15 м/с. Производительность воздушного душа с шириной на рабочем месте 1 - 1,2 м определяется из этого же выражения (см.выше), только в этом случае за F принимается площадь живого сечения душирующего патрубка диаметром D, а за Скорость выпуска воздуха из патрубка рассчитывается по специальной методике и должна обеспечивать необходимую подвижность воздуха на рабочем месте. Подбор калориферов В системах механической вентиляции нагревание приточного воздуха, как правило, осуществляется калориферами. Классифицировать применяющиеся в настоящее время калориферы можно по нескольким признакам. По виду теплоносителя различают калориферы водяные, паровые, электрические. В свою очередь, водяные и паровые калориферы подразделяются по виду поверхности на гладкотрубчатые и ребристые, по характеру движения теплоносителя — на одноходовые и многоходовые. По количеству рядов труб выпускаемые в настоящее время калориферы делятся на две модели: среднюю (С) с тремя рядами труб и большую (Б) — с четырьмя рядами. Водяные и паровые калориферы в настоящее время получили преимущественное распространение. Нагревание воздуха происходит в них в основном за счет конвективной передачи теплоты при обтекании воздухом теплопередающей поверхности. Основные элементы конструкции калориферов показаны на рис.27. Теплоноситель (вода или пар) поступает через штуцер 1, проходит по трубкам 4 и удаляется через штуцер 5. Нагреваемый воздух обтекает внешние поверхности труб. По ходу движения воздуха трубки в калориферах могут располагаться в коридорном или в шахматном порядке. В последнем случае
обеспечиваются лучшие условия теплопередачи, однако вместе с этим возрастает и сопротивление движению воздуха. В одноходовых калориферах доступ теплоносителя из распределительных коробок открыт во все трубки, и теплоноситель проходит по ним между распределительной и сборной коробками один раз. Коробки многоходовых калориферов (рис.28) имеют поперечные перегородки, которые создают последовательное движение теплоносителя по трубкам. В таких калориферах скорость движения теплоносителя в трубках при одинаковом расходе по сравнению с одноходовыми больше, в связи с чем интенсивность теплопередачи возрастает. В то же время живое сечение трубок меньше, следовательно, больше сопротивление движению теплоносителя. В ребристых калориферах наружная поверхность труб имеет оребрение, благодаря чему площадь теплопередающей поверхности увеличивается. Количество трубок у ребристых калориферов меньше, чем у гладкотрубчатых, но теплотехнические показатели выше. Последнее обстоятельство послужило причиной того, что в настоящее время применяются, как правило, ребристые калориферы, серийно выпускаемые отечественной промышленностью. Оребрение поверхности трубок выполняется различными способами. В пластинчатых калориферах (рис.27) ребра образованы стальными пластинами, насаженными на трубки. Трубки калориферов могут иметь круглое или овальное сечение, пластины могут охватывать одну или несколько трубок и по своей форме быть прямоугольными или круглыми. Нашей промышленностью выпускаются пластинчатые калориферы нескольких марок: одноходовые — КФС и КФБ, К3ПП и К4ПП; многоходовые — К3ВП и К4ВП, КВС-П и КВБ-П и др.
В спирально-навивных калориферах ребра на трубках образуются навивкой стальной ленты. При этом за счет большого усилия при навивке обеспечивается плотный контакт между трубкой и лентой, что улучшает условия теплопередачи. Однако при такой конструкции ребер сопротивление движению воздуха больше, чем у пластинчатых калориферов. В настоящее время находят широкое применение спирально-навивные (оребренные) калориферы КФСО (средней модели) и КФБО (большой модели). В электрокалориферах (рис.29) нагревательным элементом служат трубки (иногда с оребрением для увеличения поверхности теплоотдачи), внутри которых находится омическое сопротивление. Трубки располагаются в несколько рядов в шахматном порядке и омываются нагреваемым воздухом. Мощность электрокалориферов, выпускаемых как секции к центральным кондиционерам, составляет 10, 50, 150 и 200 кВт, питание осуществляется электрическим током 220 и 380 В. Конструкция электрокалориферов предусматривает возможность регулирования теплоотдачи за счет включения части мощности по сравнению с номинальной. Расчет и конструирование калориферной установки сводятся к определению необходимой площади теплоотдающей поверхности, числа калориферов и варианта их компоновки, а также способа подключения к трубопроводам теплоносителя. Одновременно с этим определяются сопротивления проходу воздуха через калорифер и теплоносителя по трубам необходимые для гидравлических расчетов системы. Порядок расчета калориферов 1. Определяют тепловой поток, идущий на нагрев приточного воздуха
где
Температуру воздуха после калорифера для помещений без теплоизбытков следует брать равной расчетной температуре внутреннего воздуха данного помещения 2. Вычисляют площадь живого сечения (м2) калорифера для прохода воздуха:
где Далее по таблице 10 подбирают модель и номер калорифера с живым сечением Таблица 10 Технические характеристики калориферов КФС, КВБ и КФБ
3. Для выбранного калорифера вычислят действительную массовую скорость воздуха:
где В калориферной установке, предназначенной для нагревания воздуха, может быть несколько калориферов, которые по ходу движения воздуха располагаются последовательно, параллельно или по смешанной схеме. Как правило, в одной калориферной установке калориферы принимаются одинаковыми по типу и размеру. Постановка калориферов последовательно один за другим применяется в случае необходимости нагрева воздуха на большую разность температур. При таком соединении калориферов средняя массовая скорость ( Установку калориферов параллельно с подачей нагреваемого воздуха одновременно во все приборы целесообразно применять в случае больших количеств воздуха, нагреваемых на небольшой перепад температур. Если калориферная установка состоит из
Т.е. при параллельной (по ходу воздуха) установке нескольких калориферов учитывают их суммарную площадь живого сечения. В случае больших расходов воздуха, нагреваемых на значительную разность температур, калориферы устанавливаются по смешанной схеме, при которой несколько параллельных рядов калориферов располагаются последовательно один за другим. Скорость прохождения воздуха через такую установку будет определяться живым сечением калориферов, расположенных в одном ряду. 4. После этого по табл. 11 для принятой модели калорифера находят коэффициент теплопередачи К в зависимости от вида теплоносителя, его скорости (для воды) и значения
где
Таблица11 Коэффициенты теплопередачи калориферов КФС, КВБ и КФБ (теплоноситель - вода)
При параллельном присоединении 5. Определяют действительный поток тепла (Вт), подаваемый калориферной установкой нагреваемому воздуху:
где К – коэффициент теплопередачи калорифера, Вт/(м2·К);
Выбор калорифера считается правильным, если В противном случае расчет повторяют, выбрав калорифер другого номера (а может быть и другой модели) или несколько последовательно установленных калориферов. Принятые к установке калориферы имеют определенные аэродинамические характеристики. Сопротивления одного ряда пластинчатых калориферов проходу воздуха Таблица 12 Сопротивление пластинчатых калориферов проходу воздуха
Сопротивление Использование для конкретных условий различных схем установки калориферов дает различные эксплуатационные и строительные экономические показатели. Поэтому окончательный вывод об экономичности того или другого способа соединения калориферов в группу можно получить в результате сравнения расходов на строительство, ремонт и стоимость затрачиваемой энергии. Решающими факторами чаще всего являются необходимый перепад температур воздуха в установке и конструктивные соображения. Так, в центральных кондиционерах предусматривается последовательная схема расположения калориферов по ходу движения воздуха. В установках, состоящих из паровых калориферов, предусматривается обводный канал с клапаном, необходимый для регулирования теплосъема с калорифера. Изменяя соотношение количества воздуха, проходящего через калорифер, и воздуха, идущего в обход его, добиваются получения необходимой температуры смеси из калорифера. Для паровых калориферов такое устройство регулирования их теплоотдачи оказывается необходимым, так как регулировка теплосъема путем изменения температуры пара практически исключается. В установках водяных калориферов устройство обводного канала необязательно, так как регулирование теплоотдачи калориферов может быть осуществлено путем изменения температуры теплоносителя. Однако и здесь при наличии обводного канала улучшаются условия регулирования теплосъема и в ряде случаев повышается экономичность системы. По ходу движения теплоносителя различают такие же три схемы подключения, что и при установке калориферов по ходу движения воздуха. При этом включение калориферов в сеть для подачи теплоносителя может быть произведено различными способами независимо от расположения их по ходу движения воздуха. При последовательном включении калориферов в тепловую сеть их живое сечение по теплоносителю — воде меньше, чем при параллельном, а следовательно, скорость движения теплоносителя больше. Если в качестве теплоносителя применяется вода, то увеличение скорости ее движения вызывает интенсификацию теплопередачи, но вместе с тем требует большего напора в сети. Поэтому в разных условиях применяются различные схемы подключения калориферов к трубопроводам. При теплоносителе — паре увеличение скорости его движения не оказывает существенного влияния на увеличение интенсивности теплопередачи. Кроме того, при последовательном подключении теплоотдача второго и последующих калориферов может резко упасть в связи с превращением пара в конденсат в первом калорифере. В связи с этим .обычно паровые калориферы подключаются в сеть параллельно. Направление движения пара в калорифере принимается сверху вниз. Расчет и конструирование калориферной установки сводятся к определению необходимой площади теплоотдающей поверхности, числа калориферов и варианта их компоновки, а также способа подключения к трубопроводам теплоносителя. Одновременно с этим определяются сопротивления проходу воздуха через калорифер и теплоносителя по трубам, необходимые для гидравлических расчетов системы. (Пример расчета калориферной установки и справочные данные см.[Ошибка! Источник ссылки не найден., С.248].) Выбор вентиляторов Подбор вентиляторов производится по их аэродинамическим характеристикам и номограммам (рис.30), составленным на основе стендовых испытаний. На графике с координатами L (производительность вентилятора) и р (полное давление) нанесены кривые давлений с указанием числа оборотов Производительность вентиляторов
где
Расчетное полное давление
где 1,1 – запас давления на непредвиденные сопротивления;
где
где
где
Значения
Таблица 13 Коэффициенты местных сопротивлений
Этой же номограммой можно пользоваться и для расчетов воздухопроводов прямоугольного сечения Предельная окружная скорость рабочего колеса из условия допустимого шума не должна превышать предельных значений (табл.14). Таблица 14 Предельные окружные скорости вентиляторов, м/с
Выбрав схему вентиляционной сети помещения, разбивают ее на отдельные участки с постоянным расходом воздуха. Диаметры трубопроводов (м) этих участков определяют, исходя из расхода и допустимой скорости движения воздуха:
Равномерное распределение приточного воздуха по длине вентилируемого помещения при помощи магистрального воздуховода постоянного сечения обеспечивается за счет различных по площади его воздуховыпускных отверстий. В начале определяют площадь (м2) последнего по ходу воздуха отверстия:
где
Площадь i-го отверстия:
Коэффициент
где
Число отверстий в воздуховоде должно удовлетворять неравенству
Подбирают вентиляторы по номограммам, представляющим собой сводные характеристики одной серии. На рис.31. изображена номограмма для выбора центробежных вентиляторов серии Ц4-70. Эти вентиляторы обладают высокими аэродинамическими качествами, бесшумны в работе. Буква Ц означает, что вентилятор центробежный; цифра 4 соответствует значению коэффициента полного давления на оптимальном режиме, увеличенному в 10 раз и округленному до целой величины; число 70 – округленное значение быстроходности вентилятора, рад/с. Из точки, соответствующей найденному значению подачи,
Горизонтальная шкала номограммы показывает скорость воздуха в выхлопном патрубке вентилятора. Подбор вентилятора надо вести с таким расчетом, чтобы его КПД был не ниже 0,85 максимального значения.
Необходимую мощность (кВт) на валу электродвигателя для привода вентилятора подсчитывают по формуле:
где
Установленную мощность электродвигателя определяют по формуле:
где Электродвигатели обычно поставляются в комплекте с вентилятором (вентиляторный агрегат). Таблица 15
Площадь сечения (м2) всех вытяжных шахт при естественной тяге:
где
Скорость воздуха в вытяжной шахте определяется по формуле:
где
Число вытяжных шахт:
где
Вопрос 15. Варианты энергоснабжения и энергопотребление промышленных предприятий. (2, с.3..9)
Промышленные предприятия потребляют электроэнергию и тепло среднего (пар) и низкого (горячая вода) потенциала (температуры). Существует три варианта системы энергоснабжения: 1. Раздельное энергоснабжение – независимо осуществляется - электроснабжение от энергосистемы (местной или районной) или от электростанции на предприятии, - теплоснабжение от местной или районной котельной. Применяется в двух случаях: а) если предприятие не связано с энергосистемой; б) если есть небольшое сезонное теплопотребление (ТЭЦ экономически не целесообразна) Годовой расход топлива:
где 2. Комбинированное энергоснабжение осуществляется от электроэнергетической системы и ТЭЦ предприятия, районной или промышленной ТЭЦ, а также установок, использующих ВЭР (вторичные энергоресурсы) – т.е. комбинированная выработка электроэнергии и тепла (использование пара из отборов турбин и турбин с противодавлением). Общее количество электроэнергии, вырабатываемой на ТЭЦ:
где Предприятие может быть связано с электроэнергетической системой или нет. Годовой расход топлива:
где 3. Смешанная система энергоснабжения (сочетание 1 и 2) – теплоснабжение от турбин ТЭЦ (мятый пар) и непосредственно от котлов (острый пар). Пар из котлов применяется, когда потребителям нужен пар с давлением, большим, чем в отборе турбины, но в таких малых расходах, что установка специальных противодавленческих турбин экономически нецелесообразна. Годовой расход топлива: Экономичность больше, чем у раздельной схемы, но меньше чем у комбинированной. В настоящее время тепло, потребляемой промышленностью, покрывается таким образом: 50% - комбинированное энергоснабжение, 38% - за счет котельных (раздельное), 12% - за счет ВЭР. При централизованном теплоснабжении режимы теплопотребления отдельных предприятий сильно влияют на выбор оборудования источников тепла (ТЭЦ, котельных) и эффективность его использования. Основной режимный фактор, который необходимо учитывать при проектировании – это большая неравномерность расхода тепла в течение суток, месяца, года. Если технологический процесс непрерывен, то минимальная суточная неравномерность, если работа в 2 смены – то максимальная. В течение месяца неравномерность еще больше из-за выходных и праздничных дней, плановых ремонтов. Годовая неравномерность обусловлена изменением температуры наружного воздуха, смешанностью производства и т.п. Например, при продолжительности работы 7500-8500 часов в год, число часов использования максимальной технологической тепловой нагрузки находится в пределах 4500-5500 часов. Теплопотребление системами отопления и вентиляции имеет еще более ярко выраженный сезонный характер (зависит только от температуры наружного воздуха). Нагрузка горячего водоснабжения неравномерна даже в течение часа, т.к. зависит от бытовых условий ЖКС.
|