Для припливних повітропроводів

Приміщення цеху має три відділення: термічне, і гальванічне площею 288 м , станочне площею 576 м .

Схему організацій повітрообміну приміщень вибирають згідно СНиП 2-33.75. У термічному відділенні знаходиться 2 печі, розміром 1´2 м і висотою 1,5 м. Видалення повітря повністю забезпечується місцевою витяжною системою за допомогою витяжних зонтів, оскільки потік шкідливих виділень направлений вверх. Вентиляційне обладнання даної системи знаходиться на даху. Висота приміщення становить 6 м. У гальванічному відділенні знаходиться 3 ванни, розміром 1´3м, а видалення повітря, як і в термічному відділенні, повністю забезпечується місцевою витяжною системою. В якості місцевих витяжних пристроїв використовуються бортові витяжки, які вловлюють шкідливі виділення з поверхні розчинів гальванічних ванн. Оскільки хімічних процес –кадмування в ціаністих рощинах. Вентиляційна установка розміщена з зовнішньої сторони будівлі збоку. Станочне відділення містить 2 станки №17 і 3 станки №18. Видалення забрудненого повітря відбувається за допомогою місцевих відсосів, і вони, в свою чергу, об¢єднаються у єдину мережу місцевих вентиляцій. Вентиляційна установка, для обслуговування даної системи розміщена збоку будівлі. Оскільки повітря від місцевих витяжок має високу концентрацію пилу, то для його очищення необхідно застосувати циклони, робота яких буде ефективною для даного забруднення.

Для всіх відділень проектується спільна приточна та витяжна загальнообмінна система вентиляції, що є найбільш раціональним і економічним при даній конструкції будівлі. Для забезпечення нормованих параметрів повітряного середовища встановлюють повітророзподільники, в якості яких застосовують решітки. Подача повітря здійснюється веєрними струминами, які є найбільш ефективними у даному випадку. Для зручності обслуговування і раціональної компоновки вентиляційних установок приточна шафа розміщується в окремому приміщенні. При вибрані схемі повітрообміну приточну шафу доцільно влаштувати навпроти центральної ділянки мережі повітропроводів. Для очищення зовнішнього повітря передбачається встановлення циклон

Для мережі повітропроводів передбачено використання повітропроводів круглого перерізу (металеві), оскільки вони є більш економічними.

2 Тепловий режим приміщень

2.1 Розрахункові параметри зовнішнього і внутрішнього повітря

Таблиця 2.1 - Параметри зовнішнього повітря

Період року	Параметри	tз, ºС			К
ТП	А		53,6	2,8	0.92
ХП	Б	-10	-6,7	3,6	0.92

Параметри зовнішнього повітря приймаємо згідно [1] для теплого періоду по параметрам А, для холодного – по параметрам Б. Параметри зовнішнього повітря взяті із забезпеченістю для вентиляції К=0.92.

В данній промисловій будівлі виконуються роботи середньої важкості (II а), отже параметри внутрішнього повітря згідно [1] наведені в таблиці 2.2.

Таблица 2.2 – Розрахункові параметри внутрішнього повітря

Допустимі	Розрахункові
Периоды года
ТП	21-23		0.3-0,4			0,3
ХП	18-20		0.3			0.2

2.2 Теплонадходження в приміщення

2.2.1 Теплонадходження через заповнення світлових пройм

, [Вт] (2.1)

За цією формулою визначається кількість теплоти в Вт, яка надходить в приміщення за рахунок сонячної радіації.

F₀₁ - площа світлової пройми, яка опромінюється прямою сонячною

радіацією, м²;

F₀₂ - площа світлової пройми, яка не опромінюється прямою сонячною

радіацією, м²;

b _с.п. =1 - коефіцієнт теплопропускання сонцезахисних пристроїв [5];

k₀ - коефіцієнт, який залежить від типу засклення;

R₀ – опір теплопередачі заповнень світлових пройм, м²×К/Вт [5];

t_з та t_в– розрахункова температура зовнішнього та внутрішнього повітря, ⁰С;

F₀ = F₀₁ + F₀₂ – площа світлової пройми, що визначається за її найменшими розмірами (в світлі), м²;

q₁, q₂ - відповідно кількість теплоти, яка надходить через одинарне засклення світлових пройм в Вт/м при прямому та непрямому опроміненні сонячною радіацією:

для вертикального засклення:

q₁ = (q_в.р. + q_в.п.) k₁ k₂ (2.2)

q₂ = q_в.р. k₁ k₂ (2.3)

q _в.п.- надходження теплоти в через одинарне засклення від прямої

радіації;

q _в.р. - надходження теплоти в Вт/м² через вертикальне засклення від

розсіяної сонячної радіації [5];

k₁ - коефіцієнт, який враховує затемнення пройм віконними рамами [5];

k₂ - коефіцієнт, який враховує забрудненість скла [5];

для горизонтального засклення світлових пройм:

q₁ = (q_г.п + q_г.р) k₁ k₂; (2.4)

для похилого засклення світлових пройм з кутом між площиною похилого засклення і горизонтальною площиною g, град, при a_г < 90⁰

q₁ = (q_г.пk₃ + q_в.пk₄ + q_г.р) k₁ k₂; (2.5)

при a_г ³ 90⁰ і a_в > g

q₁ = (q_г.пk₃ - q_в.пk₄ + q_г.р) k₁ k₂; (2.6)

при a_г ³ 90⁰ і a_в £ g та для горизонтального засклення

q₂ = q_г.рk₁k₂. (2.7)

q_г.п і q_г.р – надходження теплоти в Вт/м² відповідно від прямої та розсіяної

сонячної радіації через одинарне горизонтальне засклення [5];

k₃ і k₄ – коефіцієнти, що враховують надходження тепла через похиле

засклення світлових пройм [5].

Термічне відділення:

Орієнтація
Пн		4,05	31,05		33,6	33,6
Сх		2,7	20,7		62,1
Пд		4,05	31,05			48,5
Зх		2,7	20,7		37,5	37,5

Гальванічне відділення:

Орієнтація
Пн		4,05	31,05		33,6	33,6
Сх		2,7	20,7		62,1
Пд		4,05	31,05			48,5
Зх		2,7	20,7		37,5	37,5

Станочне відділення:

Орієнтація
Пн		5,4	41,4		33,6	33,6
Сх		2,7	20,7		62,1
Пд		5,4	41,4			48,5
Зх		2,7	20,7		37,5	37,5

2.2.2 Теплонадходження від штучного освітлення

Тепловиділення від джерел освітлення Q_осв, Вт, можна визначити за формулою:

(Вт) (2.8)

де Е – освітленість (для ливарних цехів Е=150 Лк);

F – площа підлоги приміщення, м ;

- питомі тепловиділення q=0,067(Вт/ м ∙лк);

- частина тепла, що надходить в приміщення

Для термічного відділення:

Для гальванічного відділення:

Для станочного відділення:

2.2.3 Теплонадходження від людей

Згідно [8], при роботі середньої тяжкості і температурі t = 22 для параметрів А чоловік виділяє 204 Вт.

Для термічного відділення:

В цьому відділені працює 3 чоловіка, отже

Q_люд = 3∙204 =612 (Вт).

Для гальванічного відділення:

В цьому відділені працює 5 чоловіків, отже

Q_люд = 5∙204 =1020 (Вт).

Для станочного відділення:

В станочному відділені працює 7 чоловіків.

Q_люд = 7∙204 =1428 (Вт).

2.2.4 Теплонадходження від електродвигунів

Кількість теплоти, яка надходить від електродвигунів:

(2.9)

N - установочна потужність двигуна, кВт;

- коефіцієнт одночасності роботи двигунів, який має значення 0,25 - 0,4 в залежності від режиму роботи двигуна;

- ККД двигуна %,

Для термічного відділення:

.

Для гальванічного відділення:

Для станочного відділення:

2.2.5 Теплонадходження через перекриття

Кількість теплоти, яка надходить в приміщення через стелю за рахунок сонячної радіації визначається таким чином:

, (2.10)

R₀ - опір теплопередачі покриття будівлі:

R₀ = R_н + R_к + R_в = 0,043+2,2+0,115=2,36[м² К/Вт]. (2.11)

де R_в - опір теплосприйняття між внутрішнім повітрям та поверхнею перекриття;

Значення R_в для перекриття з гладкою поверхнею - 0,115 м² К/Вт.

R_н - термічний опір між зовнішнім повітрям та поверхнею перекриття.

Значення R_н для зимових умов по додатку 3 [5],для літніх:

, (2.12)

V – швидкість вітру за додатком 2 [5].

Якщо V< 1м/с, в формулу підставляємо значення V=1 м/с.

R_к - термічний опір огороджуючої конструкції відповідає нормативному,

R_к =2,0 м² К/Вт.

r = 0,65 – коефіцієнт поглинання сонячної радіації (додаток 8);

I_ср. – середньодобова сумарна сонячна радіація, Вт/м² [5], для 48 I_{ср =} 328Вт/ м²;

k=1 – коефіцієнт, який має значення:

b=1 - коефіцієнт для визначення величин теплового потоку, що гармонічно змінюються, в різні години доби [5];

амплітуда коливань температури внутрішньої поверхні огороджень, :

(2.13)
де максимальна амплітуда коливань температури зовнішнього повітря [5];

відповідно максимальне та середнє значення сумарного сонячного випромінювання [5];

затухання амплітуди коливань температури зовнішнього повітря [5].

(2.14)

Термічне відділення:

Гальванічне відділення:

Станочне відділення:

2.2.6 Теплонадходження від нагрітих поверхонь

Для термічного відділення:

Теплонадходження з горизонтальної поверхні печі

Q_г =1,3∙n∙F_г∙(t_п-t_вн)^4/3; (2.15)

де F_г=4·6=24 м² – площа горизонтальної поверхні печі;

22 ºС – внутрішня температура повітря;

n=1,74 (при t_п=110ºС).

Q_г =1,3∙1,74∙24∙(110-22)^4/3 =21226 (Вт).

Теплонадходження з вертикальної поверхні

Q_в =n∙F_в∙(t_п-t_вн)^4/3; (2.16)

де F_в=30м² – площа вертикальних поверхонь печі;

n=1,74 (при t_п=110ºС).

Q_в =1,74∙30∙(110-22)^4/3 =20410 (Вт).

Отже,

Q_печ=Q_в +Q_г=20410+21226=41636 (Вт). (2,17)

Для двух печей: Q_заг=41636∙2=83272 (Вт). (2.18)

2.3 Тепловтрати приміщенням

2.3.1 Тепловтрати через зовнішні огородження

Гальванічне відділення:

(2.19)

де - опір теплопередачі відповідає нормативному;

F – площа огороджуючи конструкцій м ;

N - коефіцієнт, що враховує додатковий захист огороджуючих конструкцій від зовнішніх температур;

n – додаткові тепловтрати %.

Термічне відділення:

Станочне відділення:

2.3.2 Тепловтрати через вікна

Гальванічне відділення:

. (2.20)

де - опір теплопередачі відповідає нормативному;

F – площа вікон м ;

N - коефіцієнт, що враховує додатковий захист огороджуючих конструкцій від зовнішніх температур;

n – додаткові тепловтрати %.

Термічне відділення:

Станочне відділення:

(2.21)

2.3.3 Тепловтрати через перекриття

Гальванічне відділення:

(2.22)

де - опір теплопередачі відповідає нормативному;

F – площа стелі м ;

N - коефіцієнт, що враховує додатковий захист огороджуючих конструкцій від зовнішніх температур;

n – додаткові тепловтрати %.

Термічне відділення:

Станочне відділення:

2.4 Тепловий баланс приміщення

Тепловий баланс зведено в таблицю (додаток А).

Додаток А – Тепловий баланс приміщення

3 Організація та розрахунок повітрообміну

3.1 Місцеві відсмокти від технологічного обладнання

3.1.1 Розрахунок зонтів в термічному відділенні

В термічному відділенні за завданням знаходиться 2 печі розміром 4х6 м і висотою 1,5 м, температура зовнішніх поверхнею печей - 110^оС

При розрахунку місцевих відсмоктів від печей необхідно знати їх конвективну тепловіддачу:

- для горизонтальної поверхні [3 ф. 8.3]:

(Вт). (3.1)

- для вертикальної поверхні[3 ф. 8.4]:

(Вт), (3.2)

де , - температура нагрітої зовнішньої поверхні печі і повітря в приміщенні, ⁰С; F_Г, F_В – площі горизонтальних і вертикальних поверхонь джерела теплового випромінювання, м².

Значення коефіцієнта приймається в залежності від .

При розрахункові місцевих відсмоктів від об’ємних джерел теплового випромінювання приймається сумарна тепловіддачі всіх поверхонь:

=21226+20410=41636 (Вт). (3.3)

Якщо проектується зонт над витягнутим джерелом тепла (), то швидкість на осі в конвективному потоці на рівні всмоктування буде розраховуватись по [3 ф. 8.11]:

. (3.4)

де - відстань від печі до зонта, м.

Еквівалентний діаметр печі розраховується за формулою:

(м). (3.5)

Розміри приймального отвору зонта над прямокутним джерелом теплового випромінювання [3 ф. 8.10]:

(м). (3.6)

(м), (3.7)

де - відстань на яку зонт виступає за піч, м.

Кількість повітря, що видаляється з приміщення зонтом [3 ф. 8.14]:

, (3.8)

де - коефіцієнт, що визначається за формулою [3 ф. 8.15]:

. (3.9)

Довжина і ширина зонта відповідно:

(м), (3.10)

(м). (3.11)

3.1.1.1 Аеродинамічний розрахунок повітропроводів

Розрахунок повітропроводів складається з 2-х етапів:

1. Розрахунок ділянок основного (магістрального) напрямку вентиляційної системи, який характеризується найбільшою довжиною та завантаженістю.

2. Ув’язка відгалужень вентиляційної системи.

Перший етап проводиться у такій послідовності:

1) розбивають систему на окремі ділянки і визначають витрати повітря на кожній ділянці. Значення витрат повітря та довжини кожної ділянки наносять на аксонометричну схему.

2) Визначаємо площу поперечного перерізу ділянок повітропроводу:

, [м ] (3.12)

де - розрахункова витрата повітря на ділянці, [м /с]

- рекомендована швидкість руху повітря на ділянках, [м/с]

За отриманими значеннями підбирають стандартні розміри повітропроводу.

3) визначаємо фактичну швидкість руху повітря на ділянках.

(3.13)

4) визначаємо витрати тиску на тертя на ділянках

5) визначаємо втрати тиску на місцевих опорах

(3.14)

- сума коефіцієнтів місцевих опорів (таб. 4.49-4.55[1])

6) визначаємо загальні втрати тиску на ділянках та у вентиляційній системі:

(3.15)

- втрати тиску на ділянках:

(3.16)

- кількість ділянок;

- втрати тиску на обладнанні (фільтр, клапан…);

m – кількість обладнання.

7) за значенням тиску і продуктивності підбирають вентилятор та двигун [6].

Другий етап: ув¢язка відгалужень.

Втрата тиску від точки розгалуження до кінця розгалуження повинна дорівнювати втратам тиску від цієї ж точки до кінця магістрального напрямку.

Підбирають площу поперечного перерізу відгалуження повітропроводу, а при необхідності встановлюють, діафрагму ( діафрагми приймають по таблиці 4.56 [1].

Нев’язка не повинна перевищувати 15%

. (3.15)

Результати аеродинамічного розрахунку заносяться в зведену таблицю 3.1.

За результатами аеродинамічного розрахунку вибираю вентилятор

ВЦ 7-75-10 з такими характеристиками:

- повний тиск Рv – 500 Па;

- продуктивність Q – 30 тис. м /год;

- встановлена потужність Nв – 6 кВт;

- частота обертання робочого колеса n – 780 об/хв;

- ККД 0,8;

Тип двигуна 4А132М8 N – 6 кВт.

Таблиця 3.1 – Місцева витяжка системи вентиляції (аксонометрична схема додаток – Термічне відділення)

3.1.2 Розрахунок бортових відсмоктів

В гальванічному відділенні знаходяться однобортові відсмокти неопрокинуті без передувки.

Формула визначення кількості повітря, що відсмоктується:

; (3.16)

- розрахункова ширина ванни, для неопрокинутих м.

- довжина ванни, м.

- розрахункове заглиблення дзеркала глибини, м.

- різниця між температурою поверхні рідини і температурою повітря в приміщені, ºС.

- для однобортового відсмокту.

- коефіцієнт, що враховує наявність повітряного перемішування рідини, .

- коефіцієнт, що враховує накриття дзеркала рідини плаваючим тілом, - плаваючих тіл немає.

- коефіцієнт, що враховує покриття дзеркала рідини пінним шаром, - плівки немає.

- коефіцієнт токсичності, .

Отже, (м³/год).

Аеродинамічний розрахунок повітропроводів в гальванічному цеху наведений в таблиці 3.2.

Таблиця 3.2 - Місцева витяжна система вентиляції (аксонометрична схема додаток Г - Гальванічне відділення)

За результатами аеродинамічного розрахунку вибираю вентилятор ВЦ 7-75-8 з такими характеристиками:

- повний тиск Рv – 500 Па;

- продуктивність Q – 15 тис. м /год;

- встановлена потужність Nв – 4 кВт;

- частота обертання робочого колеса n – 770 об/хв;

- ККД 0,78;

- Тип двигуна 4А132S8 N – 4 кВт.

3.1.3 Розрахунок системи аспірації станочного цеху

Система аспірації проектується для видалення запиленого повітря від місцевих відсмоктів технологічного обладнання. Для системи аспірації використовують металеві повітропроводи круглого перерізу. Повітропроводи аспіраційної системи потрібно розраховувати, як правило з умови одночасної роботи всіх відсмоктів. При розрахунку обов’язковим є ув’язування окремих відгалужень мережі з допустимою ув’язкою не більше 10%. Довжина відгалужень повітропроводів від магістралі до відсмокта від станка не повинна перевищувати 30 м. Розрахунок повітропроводів рекомендується проводити по методу швидкісного (динамічного) тиску, в якому втрати тиску на тертя в повітропроводах заміняються еквівалентними втратами тиску на місцевих опорах.

Аеродинамічний розрахунок системи аспірації наведено в таблиці 3.3

Для очищення повітря застосовую циклон Гіпродревпрома Ц – 450.

Швидкість руху повітря в вхідному патрубку циклона з площею S-0,025 м :

(3.19)

Втрати тиску в циклоні складають 1000 Па.

Сумарна втрата тиску для підбору вентилятора:

(3.20)

де втрати тиску в системі аспірації, Па.

За результатами аеродинамічного розрахунку вибираю пиловий вентилятор

ВЦ4-45-3,15 з такими характеристиками:

- повний тиск Рv – 1800 Па;

- продуктивність Q – 2 тис. м /год;

- встановлена потужність Nв – 0,2 кВт;

- частота обертання робочого колеса n – 1365 об/хв;

- ККД 0,8;

Тип двигуна 4АА56В4 N – 0,2 кВт.

3.2 Необхідний повітрообмін приміщень

Повітрообмін за надлишками теплоти:

(3.19)

де L_оз — витрата повітря, що видаляється з обслуговуємої чи робочої зони системами місцевих відсмоктів, та на технологічні потреби, м³/год.

Q — надлишковий тепловий потік в приміщення, Вт;

С_в — теплоємність повітря, що дорівнює 1,005 кДж/(м³×°С);

t_вид — температура повітря, що видаляється з приміщення за межами обслуговуємої чи робочої зони, °С;

t_оз — температура повітря в обслуговуємій чи робочій зоні приміщення, що видаляється системами місцевих відсмоктів, та на технологічні потреби, °С:

t_n — температура повітря, що подається в приміщення, °С.

(3.20)

коефіцієнт повітрообміну(5).

(3.21)

Гальванічне відділення:

ХП: (м³/год).

ТП: (м³/год).

Термічне відділення:

ХП: (м³/год).

ТП: (м³/год).

Станочне відділення:

ХП: (м³/год).

ТП: (м³/год).

Таблиця 3.4 – Повітряний баланс приміщення

Період року	Приточне повітря	Витяжне повітря
Холодний період року,	Теплий період року,	Холодний період року,	Теплий період року,
Гальванічне відділення
Термічне відділення
Станочне відділення
Сума

Аеродинамічний розрахунок припливних повітропроводів наведено в додатку Б.

Додаток Б - Аеродинамічний розрахунок припливних повітропроводів (аксонометрична схема додаток)

Продовження додатку Б

Продовження додатку Б

Продовження додатку Б

3.3 Організація повітрообміну

Організація повітрообміну включає в себе вибір схеми, способу подачі та видалення повітря.

Схема організації повітрообміну вибирається по відповідності до СНиП 2-33.75.

Виділення в вигляді парів, газів та пилу видаляються у вигляді місцевих відсосів. Витяжні та припливні пристрої загальнообмінної вентиляції розташовуються у верхній зоні в гальванічному відділені, та у верхній та нижній зоні в термічному й станочному відділені.

При забезпеченні нормованих параметрів повітряного середовища для всієї робочої зони повітророзподільники розміщують таким чином, щоб сумарна зона дії розподільників була не меншою за площу робочої зони. При цьому відносна площа струмини, яка визначається за формулою:

повинна бути від 0,5 до 1 для повних веєрних струмин.

, [м ] (3.21)

- площа робочої зони на один повітророзподільник, м

- висота приміщення, м

- висота робочої зони, м.

Гальванічне відділення: