Теоретические основы расчета вредных выделений

Содержание

 

Введение

Глава 1. Методы расчёта

1.1 Теоретические основы расчёта вредных выделений

1.2 Вентиляционная система

Глава 2. Расчёт вентиляционной системы гальванического цеха

2.1 Расчёт системы вентиляции гальванического цеха

2.2 Подбор вентилятора и электродвигателя

Вывод

Список использованной литературы

 

Введение

 

Защита атмосферного воздуха и формирование микроклиматических характеристик в пределах рекомендованных показателей ПДК является одной из важнейших задач при проектировании и реконструкции систем безопасности промышленных объектов.

Подавляющее большинство промышленных предприятий в настоящее время работают в режиме усиленного производства во многом зависящем от сезонности работ и требований заказчика. Минувшие экономические реформы поставили подавляющее большинство предприятий в условия выживания и требовали максимального режима экономии в том числе на среда защитном и очистном оборудовании. В некоторых случаях очевидна картина физического износа материальной части очистного оборудования, в другом использование кустарных самодельных конструкции, крайне слабо соответствующие современным требованиям предъявляемых к качеству газовоздушной смеси. При этом происходит расширение производства вопреки рекомендуемым ГОСТами нормативами. Настоящая ситуации характерна и для рассматриваемого нами производственного объекта – ОАО «Коммунар». В настоящее время гальванический цех был увеличен, что привело к необходимости реконструкции вентиляционной системы данного промышленного предприятия.

Инженерные системы, удаляющие от технологического оборудования отходы производства в виде газов и пылевоздушных смесей, подающие их к газоочистным и пылеулавливающим устройствам и осуществляющие их очистку (обезвреживание), являются газоочистными и пылеулавливающими сооружениями в составе промышленных предприятий.

Проектирование и эксплуатация пылеулавливающих сооружений или аспирационных систем в деревообрабатывающих производствах сводится к решению задач эффективного и надежного обеспыливания воздуха в рабочей зоне производственных помещений и охраны атмосферного воздуха от загрязнения пылевыми выбросами с минимальными капитальными и эксплуатационными затратами.

Актуальность работы.

Подавляющее большинство гальванических цехов, как основного, так и вспомогательного назначения сегодня испытывают недостачу в системах очистки атмосферного воздуха рабочей зоны, а также выбрасываемой газовоздушной смеси, во многих случаях используется оборудование не предназначенное для использования в деревообработке или самостоятельно собранная система, что создает риск аварийной ситуации, снижает эффективность очистки и способствует износу рабочих машин.

При всей комплексности решения представленных проблем, очевидным остается, то что в настоящее время единственно возможным выходом из сложившейся ситуации является совершенствование системы очистки отработанной газовоздушной смеси. Возникает необходимость в создании недорогой, не сложной конструкции вентиляционной системы. Основными требованиями к которой являются: надежность, универсальность (использование стандартных узлов и элементов конструкции), простота.

Исходя из выше изложенного, мы определили цель и задачи настоящей работы.

Цель – спроектировать и рассчитать основные конструкционные узлы системы вентиляции гальванического цеха предприятия ОАО «Коммунар».

Задачи:

- подобрать и рассчитать воздухоочистное оборудование;

- в соответствии с полученными данными подобрать вентилятор и электродвигатель.

 

Глава 1. Методы расчёта

Теоретические основы расчета вредных выделений

воздухообмен вентиляционный узел электродвигатель

В производственных помещениях воздух загрязняется различными посторонними примесями: вредными веществами, пылью, избыточным теплом. Эти выделения создают неблагоприятные условия для работающих и могут стать причиной заболевания.

Одним из способов поддержания в помещениях чистого воздуха, отвечающего санитарно-гигиеническим требованиям, являются общеобменная вентиляция.

Необходимый воздухообмен в помещении определяется по следующим факторам: числу людей в помещении, выделению вредных веществ, избыточному теплу. Для получения достоверных данных при определении необходимого воздухообмена нужно учитывать все эти параметры и за расчетную величину принимать наибольшее значение, по которому подбирается вентиляционная установка [5].

Необходимый воздухообмен в помещении в зависимости от числа находящихся в нем людей L, м³/ч, определяется по формуле

L = n · L ´

 

где L – необходимый воздухообмен в помещении м³/ч;

п – число людей в помещении;

V – расход воздуха на 1 человека в зависимости от объема (V) помещения, м³/ч.

При V – менее 20 м³ на одного человека L′ принимается равным 30 м³/ч. При V более 20 м³ не менее 20 м³/ч, а при отсутствии естественной вентиляции V принимается равным 60 м³/ч. Необходимый воздухообмен по выделению вредных веществ L, м³/ч, определяется по формуле

 

где G – количество вредных веществ, выделяемых в помещении, мг/ч;

q_в,-q_пр концентрация вредных веществ в вытяжном и приточном воздухе соответственно, мг/м³.

Концентрация вредных веществ в приточном воздухе должна быть минимальной и не должна превышать 30% от предельно допустимой концентрации (ПДК) в воздухе рабочей зоны. Если в помещении одновременно выделяется несколько вредных веществ однонаправленного действия, их концентрация q, мг/м³ определяется из выражения [14]

 

 

Величину G можно определить по эмпирической формуле

 

 

где µ – коэффициент неорганизованного воздухообмена в помещении, обычно применяемый – 2; В – объем помещения, м³; К – средне взвешиваемая концентрация вредных веществ в помещении, мг/м³.

Необходимый воздухообмен по избыткам тепла L, м³/ч, определяется по формуле

 

 

где Q – избыточное тепло, выделяемое в помещении, Дж/ч;

C – удельная весовая теплоемкость воздуха, равная 1004 Дж/кг;

ρ – плотность воздуха, кг/м³;

t_пр,-t_ух температура приточного, температура уходящего из помещения воздуха соответственно, °С. Температура воздуха, удаляемого из помещения t_ух,°С определяется по эмпирической формуле

 

 

где t_{p з} – температура воздуха в рабочей зоне, °С,

∆t – градиент температуры по высоте помещения (от 1 до 5 °С); Н – расстояние от пола до центра вытяжных проемов, м;

2 – высота рабочей зоны, м.

Количество тепла, выделяемого человеком Q людей, Дж, зависит от его физической нагрузки и от температуры воздуха в помещении. Количество тепла, выделяемого взрослым мужчиной, можно определить из таблицы 1.

 

Таблица 1. – Количество тепла, выделяемого взрослым мужчиной

Физические нагрузки	Количества тепла, Дж, выделяемого в помещении при температуре воздуха, °С
	10	15	20	25	30	35
В покое	586040	523250	418600	334880	334880	334880
При легкой работе	648830	565110	544180	523250	523250	523250
При работе средней тяжести	774410	753480	732550	711620	711620	711620
При тяжелой работе	1046500	1046500	1046500	1046500	1046500	1046500

 

Количество тепла, выделяемого от станков Q станков, Дж, определяется по формуле

 

 

где 860 - тепловой эквивалент;

Nφ – номинальная мощность, расходуемая станками, кВт;

₁ – коэффициент использования мощности (обычно принимают ₁ от 0,7 до 0,9);

₂ – коэффициент загрузки (обычно принимают ₂ от 0,5 до 0,8);

_{3 –} коэффициент одновременности работы (обычно принимают ₃ от 0,5 до 1,0);

_{4 –} коэффициент ассимиляции тепла воздухом, учитывающий, какая частота тепла затрачиваемой механической энергией передается в виде тепла воздуха помещения (колеблется от 0,1 до 1);

Для определения тепловыделений в механических и механосборочных цехах ориентировочно ₄ + 0,25.

Количество тепла, выделяемого в помещении нагретым материалом Q_{н.матер.}, Дж, определяется по формуле

Q = G _н · С ( t _нач – t _к ),

 

где G_н – вес материала, кг;

C – средняя теплоемкость материала, Дж (кирпич – 877,8 Дж, железо – 480,6 Дж, чугун – 418,6 Дж);

t_{нач –} начальная температура, °С;

t_к – конечная температура, °С.

Избытки тепла в помещении от источников света Q_ист.св., Дж, можно определить из выражения

 

 

где N_∑ – суммарная потребляемая мощность освещения, кВт.

Практически принимается, что вся мощность источника света переходит в тепло. В теплый период года (при наружной температуре более плюс 10°С) следует учитывать солнечную радиацию. Количество тепла, поступающего от солнечной радиации Q_{солн.рад.}, Дж, определяется по формуле

Q _{солн.рад.} = F _ост · K _ост · q _ост ,

 

где F_ост – поверхность остекления, м²;

К_ост – коэффициент, зависящий от характеристики остекления (таблица 2);

q_ост – солнечная радиация через 1 м² поверхности остекления в зависимости от ориентации по сторонам света, Дж (таблица 3).

 

Таблица 2. – Значение коэффициента К_ост

Характеристика остекления	Значение коэффициента Кост
Двойное остекление в одной раме	1,15
Одинарное остекление	1,45
Обычное загрязнение стекол	0,8
Сильное загрязнение стекол	0,7
Побелка стекол	0,6
Остекление матовыми стеклами	0,4
Внешнее зашторивание окон	0,25

 

Солнечная радиация через стены не учитывается ввиду ее незначительности.

 

 

Таблица 3. – Значение коэффициента q_ост

Расчетная географическая широта, с.ш	Истинное солнечное время года		Коэффициент qост, Дж
	до полудня	после полудня	С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	3	СЗ
52	5-6	18-19	196742	246974	263718	188370	113022	100464	100464	100464
	6-7	17-18	246974	351624	426972	326508	213486	154882	159068	159068
	7-8	16-17	255346	380926	264646	397670	272090	196742	192556	192556
	8-9	15-16	242788	347438	443716	410228	305578	226044	205114	209300
	9-10	14-15	226044	284648	359996	397670	313950	242788	213486	217672
	10-11	13-14	217672	246974	301392	351624	624322	259532	217672	221858
	11-12	12-13	213486	234416	259532	309764	326508	23441622	234416	226044

Примечание – Данные приведены для одинарного остекления со стеклом толщиной от 2,5 до 3,5 мм.

 

 

Тепловыделения от нагретой поверхности воды или других жидкостей Qпов.воды, Дж, определяются по формуле

Q _{пов.воды} = (4,9 + 3,5 · V )( t_w – t _возд ) · F

 

где V – скорость воздуха над водной поверхностью, м/с; t_w – температура воды, °С;

t_возд – температура воздуха в помещении, °С;

F – площадь водной поверхности, м².

Определяем суммарное избыточное тепло, поступающее в помещение Q_изб, Дж

Q _изб = Q _людей + Q _{н.матер.} + Q _{станков} + Q _{солн.рад.} + Q _ист.св. + Q _{пов.воды}

 

Избыточное тепло с учетом тепловых потерь Qизб, Дж, определяют по формуле

Q _изб = Q _пост – Q _т.п. ,

 

где Q_пост – тепло, поступившее в помещение, Дж;

Q_тп – тепловые потери, Дж.

Тепловые потери можно Q_тп, Дж, определить по формуле

Q _т.п. = K · F ( t _вн – t _н ),

 

где К – коэффициент теплопередачи (для кирпичной стены К от 3348 до 3767 Дж, для бетонной К от 5441 до 6279 Дж);

F – площадь поверхности ограждения, м²;

t_вн,-t_н внутренняя и наружная температура воздуха в помещении соответственно, °С.

Расчетные параметры наружного воздуха (СНиП 2.04.05-91) для Курска составляют, в теплый период 22,9 °С, в холодный – 5 °С.

Подставив Q_изб в формулу, найдем необходимый воздухообмен в помещении. Определив необходимый воздухообмен по фактору вредных веществ, количеству людей в помещении, избыточному теплу, принимаем за расчетную величину наибольшее количество.

Используя расчетное значение, по аэродинамическим характеристикам подбирается вентиляционная установка [20].

Для этого устанавливают точку на, оси абсцисс графика требуемого расхода воздуха. Из неё восстанавливают перпендикуляр до пересечения с заданным давлением и тем самым устанавливают частоту вращения вентилятора и его КПД.

Мощность, потребления вентилятора N, определяется из выражения

 

 

где Q – производительность вентилятора, м³/ч;

Р – давление, создаваемое вентилятором, кгс/м ;

102 – коэффициент перевода, кг·м/с в кВт;

η_в – к.п.д. вентилятора;

η_п – к.п.д. передачи (при размещении вентилятора на одном валу с двигателем

η_п = 1, для клиноременной передачи 0,95, для плоскоременной – 0,91

Установочную мощность электродвигателя N_уст, – определяют по формуле

 

,

 

где α – коэффициент запаса мощности, принимается равным 1,1-1,5.