Расчёт вентиляции

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.

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 (1,27¸1,33 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 Q_{изб. л} , кВт, по формуле

Q_{изб. л} = 0,116·(N_n + N_Вр · П_Р/100), (1)

где 0,116 – тепло выделяемое одним человеком, кВт;

N_n – число людей постоянно находящихся на участке, чел.
Принимается от явочного числа рабочих, которые целую
смену на участке;

N_Вр – число людей из числа рабочих, которые часть времени
работают на постах ТО и ремонта (снятие, установка,
регулировка оборудования);

П_Р – процент времени рабочего N_Вр , нахождения на участке, %.

Количество тепла от оборудования Q_{изб. об} , кВт, по формуле

Q_{изб. об} = М_об · 0,2 · П_ОБ/100, (2)

где М_об – установленная (общая) мощность оборудования на
участке, кВт;

0,2 – тепло выделяемое работающим оборудованием в 1 кВт;

П_ОБ – процент времени работы оборудования, %.

Тепло солнечной радиации Q_ср, кВт, по формуле

Q_ср = F_c · q_ост /859,84 , (3)

где F_c – площадь остекления участка, м² . Можно принять 0,25¸0,3 от
площади стены, обращённой на улицу;

q_ост – 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
q_ост = 105 ккал/м²·ч, с ориентацией окон на северо-восток и северо-запад q_ост = 48 ккал/м²·ч, ориентация окон на север
q_ост = 0;

859,84 – перевод ккал/ч в кВт, ккал/ч.

Необходимый воздухообмен V, м³/ч, по формуле

V=( Q_{изб. л} + Q_{изб. об} + Q_ср)· 1000/C · p(t_выт – t_пр) , (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 ;

t_выт – температура вытяжного воздуха, С⁰ . Для расчётов можно
принять t_выт.max = 25,3 ⁰С;

t_пр - 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 V_РВ, м³/ч, по формуле

V_РВ = V ·ɳ (6)

где ɳ - коэффициент, учитывающий КПД привода вентилятора и
потери в воздухопроводах. ɳ = 1,1¸1,35 – 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

Продолжение таблицы 1

Продолжение таблицы 1

Продолжение таблицы 1

Вентиляторы, применяемые для вентилирования стоянок, зон ТО и ремонта приведены в таблице 2 и таблице 3.

Таблица 2 – Вентиляторы крышные ВКРМ, ВКРО, ВКРЦ, ВО

Таблица 3 – Вентиляторы крышные ВКРМ, ВКРО, ВКРЦ, ВО

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 Q_{изб. л} , кВт

Q_{изб. л} = 0,116·(N_n + N_Вр · П_Р/100) = 0,116(2+3 · 75/100) = 0,5 кВт

Количество тепла от оборудования Q_{изб. об} , кВт

Q_{изб. об} = М_об · 0,2 · П_ОБ/100 = 16,4 · 0,2·75 /100=2,3 кВт

Тепло солнечной радиации Q_ср, кВт

Q_ср = F_c · q_ост /859,84 = 6 · 4,5· 0,25 · 105/859,84 = 0,82 кВт

Необходимый воздухообмен V, м³/ч, по формуле (4)

V=( Q_{изб. л} + Q_{изб. об} + Q_ср)· 1000/(C · p(t_выт – t_пр)) = =(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 V_РВ, м³/ч, по формуле (6)

V_РВ = 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, n_об = 1900 и расходом воздуха 0,6¸0,9 · 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 G_оу, выделяющегося в помещение при работе бензинового двигателя, кг/ч , по формуле

G_оу = 15 · Б · Р_б /100 , (8)

где Р_б – содержание оксида углерода в отработавших газах от их
массы, %.

Количество альдегидов (акролеина) G_а , выделяющихся в помещении при работе дизельного двигателя, кг/ч, по формуле

G_а = (160+13,5 · V) · Р_д /100 , (9)

где Р_д – 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

Объём воздуха, необходимый для растворения газов, выделившихся в помещении, м³/ч с постоянным пребыванием рабочих (ТО и ремонта), по формуле

V = 1000(G_i · τ_i · n_i + G₂ · τ₂ · n₂ +… + G_n · τ_n · n_n )/60d , (10)

где G_{i, 2…n} - количество вредных газов, выделенных работающим
двигателем различных моделей, кг/ч;

τ_{i, 2…n} - средняя продолжительность работы автомобиля, ч;

n_{i, 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

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

Расчётная кратность воздухообмена К, по формуле

(11)

Производительность вентилятора V_рв, м³/ч, по формуле (6)

V_{рв =} 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 Т_см = 8 ч, N_ТО-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(G_i · 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(G_i · τ · n)/60d = 1000·0,02,9·3·1,5/60·0,002 = 10875 м³/ч

Кратность воздухообмена

Производительность вентилятора (для первого примера)

V_{рв =} V · ɳ = 9000 · 1,01 = 9090 м³/ч

Подбираем вентилятор по таблице 2 ВО-6,3 N=1,5 кВт, расход 8,1¸13,5х1000 м³/ч.

Производительность вентилятора (для второго примера)

V_{рв =} V · ɳ = 10875 · 1,01 = 10983 м³/ч

Подбираем вентилятор по таблице 2 ВО-6,3 N=1,5 кВт, расход 8,1¸13,5х1000 м³/ч.