ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ИВАНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕКСТИЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ

(ИГТА)

Кафедра безопасности жизнедеятельности

Методические указания к выполнению расчетной части БЖД дипломных

проектов студентов специальности 170700 (все формы обучения)

Иваново 2005 Методические указания предназначены для студентов всех форм обучения специальности 170700, выполняющих раздел «Безопасность и экологичность»

дипломных проектов. Указания составлены с учетом того, что студенты этой специальности не изучают курс «Вентиляция, кондиционирование и отопление»

Составители: проф., к.т.н. В.Я. Маринич доц., к.т.н. М.Д. Ларионова Научный редактор: доц. К.т.н. В.И. Яницкая Определение производительности вентиляционных систем в помещении Параметры микроклимата оказывают непосредственное влияние на тепловое самочувствие человека и его работоспособность.

Для поддержания параметров микроклимата на уровне, необходимом для обеспечения комфортности и жизнедеятельности, применяют вентиляцию помещений, где человек осуществляет свою деятельность.

Оптимальные параметры микроклимата обеспечиваются системами кондиционирования воздуха, а допустимые параметры – обычными системами вентиляции и отопления.

Вентиляцией называется организованный и регулированный воздухообмен в помещении, целью которого является обеспечение требуемых параметров воздушной среды в рабочей зоне данного помещения.

Кондиционирование воздуха - автоматическое поддержание в закрытых помещениях всех или отдельных параметров воздуха (температуры, относительной влажности, чистоты, скорости движения) на определённом уровне с целью обеспечения главным образом оптимальных метеорологических условий, наиболее благоприятных для самочувствия людей, ведения технологического процесса.

Кондиционирование воздуха, согласно СНиП 2.04.05-91*, подразделяется на три класса:

I - для обеспечения метеорологических условий, требуемых для технологического процесса, при допускаемых отклонениях за пределами расчётных параметров в среднем 100 ч/г при круглосуточной работе или 70 ч/г при односменной работе в дневное время;

II - для обеспечения оптимальных санитарных или технологических норм при допускаемых отклонениях в среднем 250 ч/г при круглосуточной работе или 175 ч/г при односменной работе в дневное время;

III - для обеспечения допускаемых метеорологических условий, если они не могут быть обеспечены вентиляцией, или промежуточных условий между допускаемыми и оптимальными нормами при экономическом обосновании; допускаемые отклонения в среднем 450 ч/г при круглосуточной работе или ч/г при односменной работе в дневное время;

Системы кондиционирования, как правило, снабжаются средствами для очистки воздуха от пыли, бактерий и запахов; подогрева, увлажнения и осушения его; перемещения, распределения и автоматического регулирования температуры воздуха, его относительной влажности, а иногда и средствами регулирования газового состава и ионосодержания воздуха; а также - средствами дистанционного управления и контроля. Системы кондиционирования больших общественных зданий должны обслуживаться комплексными автоматизированными системами управления.

Основной задачей расчета вентиляции любого помещения является определение количества подаваемого в помещение свежего воздуха и количества удаляемого из помещения загрязненного воздуха.

Удаляемый воздух может быть загрязнен избыточным количеством влаги, теплоты, вредных паров,- газов и т.п. Между подаваемым количеством приточного воздуха и удаляемым воздухом должен соблюдаться определенный баланс в зависимости от особенностей технологического процесса в помещении.

1. Определение количества вентиляционного воздуха при общеобменной вентиляции Для случая общеобменной вентиляции и выделения в помещении вредных веществ в виде паров или газов (углекислый газ, окись углерода и др.) количество подаваемого в помещение приточного воздуха определяется по формуле:

М - количество выделяемых вредных веществ, м2 /ч;

где К2 - предельно допустимая концентрация вредного вещества, м2/м3;

K1 - концентрация вредного вещества в приточном воздухе, м2/м3.

При наличии в помещении избытков тепла количество приточного воздуха определяется из выражения:

где Qизб - теплоизбытки помещения, Вт;

с - теплоемкость 1 кг воздуха, кДж/кг°с tyx - температура удаляемого из помещения воздуха,°с;

tnp - температура приточного воздуха, °с;

р - плотность воздуха, кг/м3;.

Температура удаляемого из помещения воздуха (tух) определяется из выражения:

где tpз - температура воздуха в рабочей зоне, °с;

а - градиент температуры по высоте помещения, °с/м ( 0,5 °с/м);

Н - расстояние от пола до центра вытяжных отверстий, м.

При наличии в помещении в помещении избытков влаги количество приточного воздуха определяется из аналогичного выражения:

где Gвл - количество выделяющейся в помещении влаги, г/ч;

удаляемого и приточного воздуха, г/кг.

Если в одном и том же помещении выделяется одновременно несколько веществ, количество приточного воздуха определяют из условия удаления каждого вредного вещества. Большую из определенных величин Lпр принимают за расчетную.

Зная количество приточного воздуха Lпр определяют кратность воздухообмена:

V - объем вентилируемого помещения, м3.

где 1.1 Объем помещения 1750 м3.

Определить объем подаваемого в помещение воздуха и кратность воздухообмена если известно, что технологический процесс сопровождается выделением Gвыд окиси углерода (СО), предельно допустимая концентрация которого К2 = 90 г/м3. В помещении работает N человек, каждый из которых выделяет по 68 г/ч углекислого газа (СО2), предельно допустимая концентрация которого составляет К2 = 1,5 г/м3.

Концентрация указанных вредностей в наружном воздухе (приточном) составляет К1 = 0.

Расчет:

Количество выделяющегося в помещении газа СО Количество приточного воздуха из условия борьбы с окисью углерода определяем по выражению (К1 = 0) Количество приточного воздуха из условия борьбы с углекислым газом Принимаем большую величину Lnp = 25000 м3/ч.

Кратность воздухообмена Для осуществления такой кратности необходимо установить типовой кондиционер типа КДЦ 31,5.

1.2 Вариант расчета В зале заседания организации собралось 100 человек. Объем помещения 2000 м3. Рассчитать через сколько времени Т после начала собрания необходимо включить приточно-вытяжную вентиляцию, учитывая следующие данные:

Количество углекислоты, выделяемой одним человеком Характер выполняемой Количество СО2, выделяемого 1. Взрослые Допустимые концентрации углекислоты в помещениях Назначение помещения Допустимая концентрация пребывания людей (залы Ориентировочные уровни содержания углекислоты в наружном Характер местности Содержание СО Сельская местность Города В помещениях значительного объема возможно начинать работу приточно-вытяжной вентиляции не сразу, а после того, как концентрация вредности допустимого предела К, т.е. через промежуток времени Т (час) Расчет Количество СО2, выделяющегося в помещении из выражения (1) определим 2. Расчет системы вентиляции сборочного цеха Исходные данные: количество работников – 10 человек, основная технологическая операция – паечные работы.

Расчёт выделения вредных веществ и влаги.

Количество влаги, выделяемой работающими :

n - число людей в помещении ;

w - влаговыделения от одного человека.

Согласно справочных данных * (работа физическая лёгкая) имеем w (20оС) = 104 г/ч W = 10. 104 = 1040 г/ч.

Необходимо учесть газовыделения при технологической операции “пайка”, а также выделение СО2 персоналом Выделение СО2 персоналом = 45 г/ч. 10 = 450 г/ч.

Технологическое газовыделение:

Пайка единичных ками ручного типа, мощностью В расчётах используется явное тепло, т.е. тепло, воздействующее на изменение темпетатуры воздуха в помещении. Считается, что женщина выделяет 85 % тепловыделений взрослого мужчины.

Тепловыделения от солнечной радиации.

Для остеклённых поверхностей :

где F ост. - площадь поверхности остекления, м2 ;

q ост. - тепловыделения от солнечной радиации, Вт/м2, через 1м2 поверхности остекления (с учётом ориентации по сторонам света) ;

А ост. - коэффициент учёта характера остекления.

Окна с двойным остеклением с металлическими переплётами, ориентация остекления на восток при географической широте 55о q ост. = 200 Вт/м.

Двойное остекление в одной раме Тепловыделения от источников искусственного освещения.

N осв. - мощность источников освещения, Вт ;

- коэффициент теплопотерь (0,9 - для ламп накаливания, 0,55 для люминесцентных ламп).

Qосв. = 600 0,55 + 1000. 0,9 = 1230 Вт.

Электропаяльники ручного типа мощностью 40 Вт Определение потребного воздухообмена.

Необходимый расход воздуха определяется вредными факторами, вызывающими отклонение параметров воздушной среды в рабочей зоне от нормируемых (поступление вредных веществ, влаги, избытков теплоты).

Потребный воздухообмен при поступлении вредных веществ Количество воздуха, необходимое для разбавления концентраций вредных веществ до допустимых :

В - количество вредных веществ, выделяемых в помещение q1, q2 - концентрации вредных веществ в приточном и удаляемом воздухе, г/м3, q2 принимается равной ПДК для рассматриваемого вещества (свинец и его неорганические соединения - 0,1.10-4 г/м3, класс опасности - I).

3. Расчет местной системы вентиляции.

В рассмотренном случае целесообразно применить систему местных отсосов, что значительно снизит воздухообмен.

При удалении вредностей непосредственно у места их выделения достигается наибольший эффект действия вентиляции, т.к. при этом не происходит загрязнения больших объёмов воздуха и можно удалить малыми объёмами воздуха выделяемые вредности.

При наличии местных отсосов объём приточного воздуха принимается равным объёму вытяжки (минус 5% для исключения возможности перетекания загрязнённого воздуха в соседние помещения).

В качестве приточной системы будем использовать общеобменную вентиляцию, а в качестве вытяжной - местную.

Расчёт местной вентиляции (вытяжной).

Воздухообмен при поступлении вредных веществ в воздух Угол несоосности между осями факела вредностей и отсоса принят величиной 20о из конструктивных соображений. Расход воздуха для отсоса, удаляющего теплоту и газы, пропорционален характерному расходу воздуха в конвективном потоке, поднимающемся над источником :

L0 - характерный расход, м3/ч ;

геометрических и режимных параметров, характеризующих систему “источник - отсос” ;

КВ - коэффициент, учитывающий скорость движения воздуха в помещении ;

КТ - коэффициент, учитывающий токсичность вредных выбросов.

Q - конвективная теплоотдача источника (40 Вт) ;

s - параметр, имеющий размерность длины, м ;

d - эквивалентный диаметр источника (0,003 м).

х0 - расстояние в плане от центра источника до центра у0 - расстояние по высоте от центра источника до центра КП = (0,15 + 0,043).[1 - 0,25.(1 - 0,32.).Д2], где - в радианах : 200 = 0,35 рад ;

Дэкв. - эквивалентный диаметр отсоса (0,15 м).

КП = (0,15 + 0,043.0,35).[1 - 0,25.(1 - 0,32.0,35).1,22] = 0,11.

vB - подвижность воздуха в помещении - СН 245-71 0,2 м/с).

Коэффициент КТ определяется в зависимости от параметра С :

М - расход вредного вещества (7,5. 10-3 мг/с) ;

Lотс.1 - расход воздуха отсосом при КТ = 1 ;

ПДК - предельно-допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны (0,01 мг/м3) ;

qпр. - концентрация вредного вещества в приточном воздухе, мг/м3.

4.1 Общие сведения о системах отопления Основными элементами любой системы отопления являются генератор тепла, нагревательные приборы и теплопроводы (каналы и трубопроводы).

В генераторе тепла происходит сжигание топлива, а выделяемое при этом тепло передается теплоносителю, т.е. среде, переносящей тепло от генератора к нагревательным приборам. Нагревательные приборы передают полученное от генератора тепло воздуху помещения. По теплопроводам теплоноситель перемещается от генератора тепла к нагревательным приборам.

Системы отопления подразделяют на местные и центральные. В местной системе отопления генератор тепла, нагревательные приборы и теплопередающие поверхности конструктивно объединены в одном устройстве. Примерами местного отопления может служить комнатная печь, электронагреватели и т.п.

Центральными системами отопления называются системы, в которых генератор тепла (например, котел) находится вне отапливаемого помещения, а теплоноситель к местам потребления подается по трубопроводам.

В зависимости от вида теплоносителя центральные системы отопления подразделяют на системы водяного, парового, воздушного и комбинированные.

В системах большой протяженностью, как правило, применяют системы водяного отопления с искусственной циркуляцией воды при помощи насосов. Эти системы в качестве теплоносителя могут использовать воду с температурой до 100О С ил высокотемпературную воду (с температурой более 1000).

К нагревательным приборам, применяемых в системах центрального отопления, относятся чугунные и стальные радиаторы, чугунные ребристые трубы, стальные и чугунные конвекторы, бетонные отопительные панели. Более подробно об устройстве отдельных видов нагревательных приборов модно познакомиться в [Л].

Для сравнения теплотехнических качеств различных конструкций нагревательных приборов введено понятие об «эквивалентном квадратном метре» - ЭКМ. Под ЭКМ понимается условная поверхность нагревательного прибора, отдающая 505 Вт при разности средней температуры теплоносителя и воздушного помещения 64,50С и пропуске через ЭКМ прибора 17,4 кг/ч воды. Эта разность температур отвечает наиболее общим условиям систем водяного отопления с параметрами теплоносителя tнач.=950С и tкон.=700С при температуре воздуха помещения tв=180С, т.е. при Для справки 1 ЭКМ = 1820 кДж/ч = 506 Вт В настоящее время наибольшее распространение имеют радиаторы типа М-140 и М-140А.

В табл. 1 приведены технические характеристики таких радиаторов Таблица 1. Радиатор 4.2 Определение поверхности нагрева отопительных приборов Тепло передается помещению через стенки нагревательного прибора;

при этом внутренняя поверхность прибора, соприкасаюсь непосредственно с теплоносителем, воспринимает от него тепло, а наружная поверхность прибора, омываемая воздухом помещения, отдает тепло. Наружную поверхность прибора принято называть поверхностью нагрева.

Количество тепла, отдаваемого прибором, пропорционально поверхности нагрева, разности температур теплоносителя в приборе и омывающего его воздуха, а также коэффициенту теплоотдачи К прибора. Величина этого коэффициента зависит от вида и температуры теплоносителя, конструкции прибора и способа его установки в отапливаемом помещении. В частности, в таблице 1.2.1 приведены коэффициенты теплоотдачи для приборов М-140 и М-140А при их открытой установки и теплоносителе воде (Вт/м2 0С) Таблица 1.2. Нагревательн Поверхность нагрева приборов F в мм2 определяется по формуле Qпр- количество тепла, которое должны отдать нагревательные приборы, Вт tср- средняя температура теплоносителя в приборе, 0С tв- температура воздуха в помещении, 0С К – коэффициент теплоотдачи (по табл. 1.2.1) 1 – поправочный коэффициент в зависимости от числа секций в приборе (1=0,95 при числе секций до 5, 1=1 при числе секций от 6 до 10) 2= коэффициент, учитывающий остывание воды в приборе (по табл.

1.2.2) Таблица 1.2. Значение коэффициента 2, учитывающего остывание воды в трубопроводах при их скрытой прокладки.

этажей в здании Двухтрубные системы с нижней разводкой.

принимается равным 1.

3 – коэффициент, учитывающий характер установки прибора (см. табл.

1.2.3) Таблица 1.2. 1. Прибор установлен у стены без ниши и перекрыт 1, деревянным шкафом с щелями Средняя температура теплоносителя в приборе водяного отопленичя определяется по формуле где t2 – температура поступающей в прибор воды в 0С t0 – температура выходящей из прибора воды в 0С Количество тепла, которое должны отдать нагревательные приборы, принимаем равным потерям тепла через ограждающие поверхности здания.

Для теплотехнической оценки зданий и ориентировочного определения теплопотерь используют объемную тепловую характеристику здания, которая представляет собой потери тепла одного кубического метра здания при разности температур, равной 10С.

где qт..х. – объемная тепловая характеристика здания, Вт/м3 0С V – объем здания по наружному объему, м t = tВ – tH - расчетная разность температур наружного воздуха в данной местности и температуры воздуха в помещении.

Одноэтажные здания:

- с техническим чердаком 0,02…0, Многоэтажные здания:

многоэтажного 8 Одноэтажное 1. СниП 2.04.05-91* Строительные нормы и правила. Отопление, вентиляция и кондиционирование.

2. Вентиляция, отопление и кондиционирование воздуха на текстильных предприятиях. Под редакцией д.т.н., проф. В.Н. Талиева.

М. Легпромбытиздат. 1985.

3. А.Н. Сканиви. Отопление. М.-1979.

4. Н.С. Сорокин. Вентиляция, отопление и кондиционирование воздуха на текстильных предприятиях. М. Легкая индустрия 1974.

5. И.Ф. Ливчак, Н.В. Иванова. Основы промышленного строительства и санитарной техники. Часть II Основы санитарной техники. М. «Высшая школа». 1984.

Дефлекторами называются насадки, устанавливаемые на концах труб или шахт и имеющие целью использовать скорость ветра для отсоса воздуха в вытяжных устройствах. Существует большое количество различных конструкций дефлекторов. Наиболее распространенным в настоящее время является дефлектор конструкции ЦАГИ. Они могут быть выполнены круглой и квадратной формы. Широкое применение получил дефлектор круглой формы, т.к. благодаря симметричной форме он создает постоянное всасывание воздуха из помещения, независимо от направления ветра в горизонтальной плоскости.

Дефлектор состоит из цилиндрического патрубка, заканчивающегося диффузором. Сверху диффузор перекрыт колпаком, предупреждающим попадание в вытяжную трубу атмосферных осадков (рис. 1).

Для подбора дефлекторов пользуются аэродинамическими характеристиками, составленными ЦАГИ. (рис. 2) При построении таких характеристик на оси абсцисс откладываются относительные скорости, т.е. отношение скорости в трубе дефлектора V0 к скорости ветра:

На оси ординат отложены относительные давления, т.е. отношение давления дефлектора Рд к динамическому давлению ветра Рвет.:

Часовое количество воздуха, удаляемое дефлектором, имеющем патрубок круглого сечения диаметром d, равно:

откуда Для определения скорости в горловине дефлектора под действием ветрового и теплового давления В.И. Ханжонковым предложены следующие формулы для круглого дефлектора ЦАГИ:

где: V0 – скорость в патрубке, м/с;

Vвет – скорость ветра, м/с;

Рх – избыточное давление в здании, мм вод. ст., вызванное разностью плотностей наружного и внутреннего воздуха и действием на здание ветра;

- сумма коэффициентов местных сопротивлений во всасывающей трубе;

l - длина вытяжной трубы, м;

d – диаметр патрубка, м.

Из производственного помещения через круглый дефлектор ЦАГИ необходимо удалять 1500 м3/ч воздуха при температуре tв = +60оС, наружной температурой tн = +10оС. Средняя скорость ветра в данной местности Vвет=5 м/с. Высота вытяжной трубы 4 метра.

Коэффициент местного сопротивления в помещении оси действия ветра Рвет= -0,3 мм вод. ст.

Порядок расчета.

Так как сопротивление вытяжной трубы, как правило, составляет небольшую величину, то и значение относительного давления также бывает невелико и выражается в пределах от 0 до 0,2. Примем = 0,1. По кривой для круглого дефлектора (рис. 2) V=0,5Vвет =2,5 м/с.

По выражению (4) определяем ориентировочный диаметр патрубка дефлектора:

Находим избыточное тепловое давление:

н = 1,248 кг/м – плотность наружного воздуха при температуре +10оС в = 1,06 кг/м3 – плотность внутреннего воздуха при температуре +60оС Тогда избыточное суммарное давление в помещении:

Зная Рх, находим уточненную скорость по выражению:

По уточненной скорости Vд находим уточненный диаметр патрубка дефлектора:

№ Кол-во Темпер. Темпер Скорост Высота Избыточно вар удаляемого воздуха. ь ветра, вытяжн е давление 6. Расчет естественной вентиляции (аэрация) 1. Общие сведения Вентиляция – организованный воздухообмен за счет теплового и ветрового напоров (естественная), или механического перемещения воздуха вентиляторами (искусственная). По направлению воздушных потоков различают вентиляцию местную приточную, местную вытяжную и общеобменную приточно-вытяжную.

совокупностью технологических, санитарно-гигиенических, экономических требований. Основной целью при проектировании вентиляции является расчет расхода приточного воздуха, т.е. воздуха, подаваемого в цех (Lпр м3/ч). Расход удаляемого (вытяжного) воздуха Lуд находят из уравнения воздушного баланса помещения. Если в помещении необходимо исключить проникновение в него загрязненного воздуха, то Lпр > Lуд. Если необходимо устранить распространение вредных веществ в смежные помещения, тогда Lуд > Lпр. Различие в балансе не должно превышать + 10…15%.

2. Литература 2.1. ССБТ ГОСТ 12.1.005-88 общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.

2.2. Санитарные правила и нормы. СанПиН 2.2.4.548-96 Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений.

2.3. СниП 2.04.05-91* Отопление, вентиляция и кондиционирование 2.4. В. Ф. Дроздов. Отопление и вентиляция. Вентиляция. М.: Высшая школа, 1984.

3. Рассчитать аэрацию однопролетного цеха, определить воздухообмен и площади аэрационных проемов.

Исходные данные параметры наружного воздуха tн 0С, н кг/м3 ;

избытки явной теплоты Qизб ;

высота цеха Н, м;

температура воздуха в рабочей зоне tр.з.= tн +tр;

m – опытный коэффициент выделения теплоты в рабочую зону.

Порядок расчета температуры в рабочей зоне:

где С – теплоемкость воздуха КДж/ кг 0С.

Температура уходящего воздуха:

При условии, что нейтральная плоскость делит помещение на равные части, получаем h1=h2.

Средняя температура по высоте цеха:

Скорость воздуха в приточных проемах:

Скорость воздуха в аэрационных фонарях:

Площадь аэрационных проемов:

где µ – коэффициент расхода, определяемый из выражения где – коэффициент местного сопротивления проемов аэрационного фонаря.

В зависимости от угла открытия створок фонаря 5,0…8, Варианты заданий Пример расчета Параметры наружного воздуха tн = 22 0С избытки явной теплоты Qизб = 280 кВт ;

высота цеха Н = 20 м;

температура воздуха в рабочей зоне tр.з.= tн +tр = 22 + 5 = 27 0С.

Принимаем коэффициент выделения тепла в рабочую зону m = 0,4.

Количество воздуха для обеспечения заданной температуры в рабочей зоне:

Температура уходящего воздуха:

Принимаем условие, что нейтральная плоскость делит помещение на равные части, т.е. h1 = h2 = 10 м.

Средняя температура по высоте цеха:

а = 1,13 кг/м Скорость воздуха в приточных проемах:

Скорость воздуха в аэрационных фонарях:

Площадь аэрационного проема находится из уравнения где µ – коэффициент расхода, определяемый из выражения где – коэффициент местного сопротивления проемов аэрационного фонаря.

= 9,2; µ = 0,33.