Вопрос 16. Вентиляция. Ее назначения, виды.

Общая (общеобменная) вентиляция представляет собой перемещение воздуха: отработанного из помещения, свежего ― в помещение. При этом воздухообмен происходит во всём пространстве помещения (в отличие от местной вентиляции).

По способу перемещения воздуха бывает: естественная, механическая и смешанная общая вентиляция. Естественная основана на разнице температур в помещении и вне его (температурный напор) и воздействии ветра (ветровой напор). Механическая создаётся специальными машинами ― вентиляторами, эжекторами.

По назначению различают приточную, вытяжную, приточно-вытяжную вентиляцию.

При приточной вентиляции наружный воздух смешивается с воздухом помещения для получения заданных параметров микроклимата. Необходимо забирать незагрязнённый воздух, воздухозаборные устройства устанавливают вдали от выбросов в атмосферу вредных веществ и отработанного воздуха. Подача ― рассеянная или сосредоточенная, как правило в рабочую или верхнюю зону, или ― частично ― в рабочую, частично ― в верхнюю.

При вытяжке удаление теплоизбытков, влаги, лёгких газов и паров производят из верхней зоны, удаления пыли тяжёлых газов и паров ― из нижней. Выброс в атмосферу устраивают над кровлей, так, чтобы не было обратного заноса.

Необходимый расход воздуха при общей вентиляции можно определить расчётным путём. Пусть интенсивность выделения вредностей М, мг/час. Необходимо снизить их концентрацию в воздухе пом. с С₁ до С₂, мг/м за время t. Объём помещения ― V,m. Концентрация вредного вещества в наружном воздухе С_Н. Тогда расход вент. воздуха, м /ч:

Если вентиляция работает непрерывно, для поддержания концентрации С1 (обычно принимается равной ПДК), необходимый расход:

Расход для удаления теплоизбытков:

где Q ― явные теплоизбытки, кДж/час,

С ― объёмная теплоёмкость воздуха, кДж/м К,

t' и t"- температура приточного и удаляемого воздуха соответственно, °С.

Расход для удаления избытков влаги:

где W ― выделение влаги, г/час,

d' и d" ― влагосодержание удал. и приточ. воздуха соответственно, г/кг,

р' и р" ― плотность воздуха, кг/м .

Влагосодержание при извес­тной относительной влажности определяется по формуле:

где φ ― относит. влажность,

Р ― давление насыщения при данной темп.,

В ― атмосф. (барометр.) давление.

Кратность (норма) воздухообмена показывает, сколько раз в час обменивается в-х в помещении, 1/ч:

n=G/V,

где V ― внутренний объём помещения.

Неорганизованный приток наружного воздуха для возмещения вытяжки в холодный период допускается не более однократного. Количество подаваемого наруж. в-ха должно быть не менее 20 куб. м /ч при объёме пом. на 1 раб. 20...40 куб. м; ≥ 30 ― при объёме менее 20 куб. м на 1 раб.; ≥ 40 ― в пом. без окон.

В больших горячих цехах естественная вентиляция осуществляется посредством аэрации ― организованного регулируемого естественного воздухообмена. Полная аэрация (круглый год) ― для цехов с большими избытками тепла ( доменные, мартеновские, прокатные, термические и т.п.). Смешанная система ― в помещениях, в которых тепловыделений недостаточно для нагрева приточного воздуха в холодный период, а также с большими тепловыделениями при наличии других вредностей (летом ― аэрация или искусственная вытяжка с естественным притоком, зимой ― искусственная приточная вентиляция и естественная вытяжка). Для аэрации устраивают 3 ряда отверстий в продольных стенах: 1-й ряд ≤1,2 м от пола, 2-й ≥4 м, З-й ― на уровне подкрановых балок. На крыше ― вытяжной фонарь. Зимой нижний ряд закрывают, чтобы воздух успел нагреться, дойдя до рабочего места. Расчёт основан на уравнениях баланса воздухообмена и тепла.

Когда не треб, большой воздухообмен применяют вытяжные трубы и шахты. С целью использования энергии ветра - дефлекторы (над вытяжной трубой крепится цилиндрическая обечайка с диффузором, закрытым крышкой. Чем больше скорость ветра ― тем больше разрежение в дефлекторе, тем больше расход удаляемого воздуха.

Вследствие выделения большого количества тепла при проведении технологических процессов в основных металлургических цехах требуется значительный возду­хообмен, особенно в летнее время. Так, чтобы создать нужные метеорологические условия в мартеновских це­хах, приходится вводить в здания до 100 т воздуха на 1 т выплавляемой стали. В_ современные металлургиче­ские цехи летом подают десятки тысяч тонн воздуха в час.

Для создания нормальных метеорологических усло­вий используют аэрацию.

Эффективность аэрации зависит от правильности ее расчета, устройства аэрационных проемов, а также от строительно-архитектурного оформления здания (высо­ты и формы здания, профиля крыши) и его расположе­ния.

Приточные проемы предпочтительно размещать в местах наибольших тепловыделений и постоянного пребы­вания работающих. Если приточный воздух поступает через проемы, расположенные намного выше рабочей зоны помещения, то необходимый объем воздуха значи­тельно больше расчетной величины, а так как при этом, снижается располагаемый напор, то и необходимая пло­щадь аэрационных проемов также оказывается больше.

Для предупреждения задувания воздуха внутрь зда­ний используют незадуваемые фонари (рис. 11.2). Через горловину этих фонарей воздух выходит, а поступление его снаружи исключено.

Воздушные души

В горячих цехах широко используют местную приточ­ную (обдувающую) вентиляцию.

Воздушные души можно применять, если нет препятствий для распространения воздушной струи и не увели­чится загрязнение воздуха на рабочих площадках при его перемешивании.

При температуре воздуха в рабочей зоне выше 28˚С и интенсивности облучения более 0,880 МДж/(м² • ч) ре­комендуется подаваемый воздух охлаждать водой.

На фиксированные рабочие места (в кабины кранов, пульты управления) рекомендуется подавать воздух че­рез воздухораспределители над головой оператора — при ниспадающем потоке достигается наилучший эффект обдувания.

При выполнении ручных операций с большим физи­ческим напряжением, а также при большой интенсив­ности излучения нужна высокая скорость обдувающего воздуха — примерно 5 м/сек. Большая, чем 5 м/сек, ско­рость вызывает неприятные ощущения (шум в ушах и др.).

Ширина душирующей струи на рабочем месте 0,8 — 1,0 м (кроме случаев, когда рабочие площадки велики).

Охлаждающее действие обдувающего воздуха сказы­вается прежде всего на открытых участках тела; кро­ме того, охлаждается поверхность одежды и усиливается воздухообмен пододежного слоя. Наибольший эффект охлаждения достигается при обдувании облучаемого уча­стка тела.

Структура струи также влияет на эффективность обдувания. «За­крученный» поток (например, создаваемый осевым вентилятором) более эффективен, чем «раскрученный» или создаваемый цилиндри­ческим насадком.

Следует избегать направления струи обдувающего воздуха от печи к рабочему месту, так как при этом про­исходит задувание горячего воздуха и газов на работаю­щего.

Применяют воздушные души стационарные и пере­движные.

Стационарные воздушные души представляют собой общий воздуховод с приточными (душирующими) насад­ками, которые направляют струю воздуха на рабочие места.

Изменение угла наклона приточных струй по вертикали (для регулирования параметров воздуха на рабо­чих участках) достигается поворотом насадка (приточный круглый поворотный насадок) или направляющих лопа­ток в насадке (приточный прямоугольный насадок).

Распространенные конструкции насадок — патрубок Батурина, лопатки Прандтля и др.

Высоту расположения приточного насадка, угол наклона струи, горизонтальное расстояние от насадка до начала обслуживаемого участка, и другие параметры установки определяют расчетным путем.

Установки воздушных душей устраивают с забором наружного воздуха либо с рециркуляцией (полной пли частичной) воздуха помещения.

Установка стационарных воздушных душей может оказаться затруднительной из-за громоздкости системы воздухопроводов, необходимости их теплоизоляции, большого расхода энергии на подачу воздуха и др.

Передвижные установки воздушных душей состоят из вентилятора, двигателя и различных приспособлений (подставки, ограждения вентилятора и пр.).

В передвижных установках используют наружный воздух или воздух помещений.