Параметры вентиляционной сети зерноперерабатывающего производства

Параметры вентиляционной сети зерноперерабатывающего производства

Курсовая работа

Параметры вентиляционной сети зерноперерабатывающего производства

Содержание

1. Значение вентиляционных установок

. Гигиенические задачи вентиляционных установок

. Технологические задачи вентиляционных установок

. Потери давления в оперируемом оборудовании

. Сопротивление разветвлённой вентиляционной сети

. Содержание расчётов разветвлённых воздухопроводов

. Выбор скорости движения воздуха в рассчитываемой вентиляционной сети

. Понятие о принципах компоновки вентиляционных сетей

. Подготовка схемы расположения воздухопроводов для проведения расчёта сети

. Краткий обзор методов расчёта разветвлённых воздухопроводов

. Метод полных давлений

. Применение и расчёт диафрагм для регулирования пропускной способности ответвлённой вентиляционной сети

. Метод потерь давления на единицу длины воздухопроводов

. Испытание и регулирование вентиляционных установок

. Расчёт и выбор пылеотделителя

. Расчет вентилятора, и его мощности. Выбор двигателя

. Расчёт тройников

. Расчет диафрагм

. Специфические требования техники безопасности при эксплуатации и ремонте вентиляционных установок

воздуховод вентилятор давление вентиляционная установка

1. Значение вентиляционных установок

Вентиляционные установки представляют совокупность специального оборудования (вентиляторов, воздухопроводов, пылеотделителей и др.). Его объединяют в системы для осуществления воздухообмена путём создания целесообразно организованных воздушных потоков в зданиях, каналах или защитных кожухах машин и аппаратов.

Это необходимо для обеспечения чистоты воздуха в помещениях, где находятся люди, и выполнения ряда технологических, транспортных, а также противовзрывных и противопожарных функций.

Вентиляционные установки отсасывают воздух от технологического и транспортного оборудования, т.е. осуществляют так называемую аспирацию, создавая внутри рабочих пространств или защитных кожухов машин разрежение.

Оно препятствует выделению пыли наружу и вызывает поступление в эти пространства наружного воздуха, который уносит с собой избыточное тепло и влагу, выделяемые при переработке зерна в муку и крупу.

Наряду с обеспыливанием и другими гигиеническими задачами оборудование вентиляционных установок используют также для выполнения ряда важнейших технологических операций (очистка зерна и сушка, сортирование продуктов помола при помощи воздушных потоков и т.п), а также для пневматического (воздушного) транспорта зерна и продуктов его переработки.

Вентиляционные установки на зерноперерабатывающих предприятиях позволяют при эффективной работе:

§ улучшить и оздоровить условия труда, ликвидировать профессиональные заболевания рабочих;

§  создать необходимые гигиенические предпосылки для повышения производительности труда;

§  повысить производительность мельниц, крупяных и комбикормовых заводов, благодаря поддержанию нормального хода технологического процесса, обуславливаемого, в частности, повышением севкости сит и т.п.;

§  улучшить качество муки;

§  лучше очищать зерно и сортировать продукты помола;

§  предупредить самосогревание зерна, снизить влажность и предотвратить развитие вредителей;

§  уменьшить потери зерна, возникающие при переработке его в муку и крупу вследствие уменьшения количества сметок и рассеивания пылевидных продуктов;

§  улучшить санитарно-гигиеническое состояние предприятий в результате предотвращения возможности конденсации влаги на внутренних поверхностях машин, образования корок теста, развития микроорганизмов, а также вредителей зерна и продуктов его переработки внутри аспирируемого оборудования;

§  предохранить подшипники от преждевременного износа, вызываемого постоянным абразивным воздействием минеральной пыли;

§  предотвратить возможности возникновения взрывов пыли и пожаров.

2. Гигиенические задачи вентиляционных установок

Источником загрязнения воздуха различными парами, газами и пылью являются технологические и транспортные операции на промышленных предприятиях и в складских помещениях, работа транспорта (ос. автомобильного) и, пожалуй, любая трудовая дея-ть человека, особенно если она протекает в закрытых помещениях.

Полная величина теплоотдачи W зависит по крайней мере от трёх факторов, т.е.:

Поэтому, очевидно, можно осуществить такую комбинацию величин, при которой, несмотря на более высокую температуру воздуха, теплоотдача будет происходить интенсивнее, чем при низшей температуре (в результате уменьшения влажности и увеличения скорости движения воздуха).

Задачи вентиляции заключаются:

§  в поддеражании таких метеорологических условий (температуры, влажности и скорости движения воздуха) в помещениях, где находятся люди, которые обуславливают наилучшее самочувствие и наивысшую работоспособность человека; эти условия принято в гигиенической практике называть комфортными;

§  в поддержании чистоты воздуха на уровне требований, предъявляемых соответствующими нормами.

Это, совпадая с задачами вентиляции, собственно и является санитарно-гигиеническими задачами, так как и они позволяют сохранить здоровье человека.

3. Технологические задачи вентиляционных установок

С повышением влажности оболочки зерна становятся более вязкими и труднее истираются в порошок, попадающий при просеивании в муку и увеличивающий содержание неусваиваемой клетчатки в ней. На это косвенно указывает повышение зольности муки.

В зависимости от своей температуры и влажности воздух может подсушить оболочки, тем самым, ухудшить качество муки высоких сортов, либо сохранить в значительной мере их влажность. Чем ниже температура воздуха и меньше его относит. влажность, т.е. чем меньше парциальное давление паров в воздухе, тем большее подсушивающее действие оказывает он на продукты помола.

Норма: относительная влажность ниже 70-65%, при температуре воздуха не менее 150С. Задачу освобождения производственных помещений от пыли, осевшей на полу, обметаемой со стен и оборудования, выполняют напольные отсасывающие сопла. Их присоединяют к всасывающей линии вентиляционных воздухопроводов и снабжают задвижкой.

Технологические задачи аспирации оборудования зерноперерабатывающих предприятий.

Задача аспирации состоит в том, чтобы предотвратить выделение запыленного воздуха из пылезащитных кожухов в производственные помещения. Рассматривая задачи аспирации оборудования, следует различать две группы:

§  оборудование только аспирируемое;

§  оборудование, использующее воздушные потоки для осуществления технологических процессов.

Оборудование, требующее только аспирации:

§  весовые приборы - автоматические и ковшовые порционные весы для зерна и продуктов его переработки;

§  транспортные механизмы - башмаки и головки норий, загрузочные башмаки и сбрасывающие барабаны ленточных транспортёров, поворотные самотёчные трубы. Транспортные механизмы, подающие продукты при небольших скоростях движения (шнеки, цепные транспортёры), обычно аспирируют только в месте загрузки в них материала;

§  закрома, бункеры, силосы и другие ёмкости для зерна, муки в период их загрузки;

§  триеры дисковые, цилиндрические и лопастные;

§  машины для сухой обработки зерна - обоечные, шелушильные, шлифовальные, вальцедековые станки и другие подобные им машины мельниц и крупозаводов;

§  крупосортировочные машины - крупоотделители, падди-машины, а также камнеотделительные машины;

§  магнитные сепараторы различных конструкций;

§  упаковочное оборудование - выбойные аппараты;

§  просеивающие машина дл зерна и продуктов его переработки - рассевы, бураты, сортировочные цилиндры;

§  размалывающее оборудование - вальцовые станки, жернова, молотковые дробилки (если отсутствует пневматический транспорт продуктов помола), дисковые дробилки и др.;

§  щёточные машины для вымола отрубей.

Последние три виды оборудования аспирируют с целью удаления тепла и влаги и одноременно с этим обеспыливают. Оборудование, использующее воздушные потоки для осуществления технологических процессов. К нему относят:

§  воздушно-ситовые сепараторы - зерновые сепараторы и ситовеечные машинки;

§  тепловое оборудование - зерносушилки, зерновые кондиционеры и другие машины. Задачи в области активного вентилирования и хранения зерна заключаются в снижении температуры и влажности зерна, в создании условий, неблагоприятных для жизнедеятельности микробов и вредителей путём интенсивного проветривания зерна при помощи вентиляторов, в переработке и хранении - обеспечение условий, предупреждающих возможность возникновения пылевых взрывов и пожаров.

4. Потери давления в оперируемом оборудовании

Единственно надёжным методом определения величины потерь давления в каналах машин является пока экспериментальный. Абсолютная величина потерь давления не может быть постоянной даже при одной и той же машины, т.к. она зависит от скорости движения воздуха в каналах. Воздушный канал представляет собой сумму различных фасонных деталей. Поэтому их сопротивление можно охарактеризовать общим, экспериментально найденным коэффициентом.

Коэфф. аэродинамического сопротивления машины удобнее отнести не к квадрату скорости, а к квадрату секундного объёма протекающего по её каналам воздуха Q (м3/c). Величина потерь:

(1),

где - коэффициент аэродинамического сопротивления машины, Па*с2/м6.

Коэффициент аэродинамического сопротивления будет:

 (2)

С другой стороны, потери давления в машине можно представить как сопротивление сложного воздухопровода переменного сечения с рядом фасонных деталей по его длине :

 (3)

=  (4)

Оборудование, в котором воздушные потоки не выполняют технологических функций, т.е. оборудование, только аспирируемое для обеспыливания и удаления тепла и влаги, отделяют от помещения кожухами. Пылезащитные кожухи являются как бы усложнённым входом в воздухопровод.

Полное давление в сечении замеров по абсолютной величине равно разности статического и вычисленного по средней скорости среднего динамического давлений, а, с другой стороны, оно же равно величине потерь давления от входа в машину до данного сечения:

 (5)

Откуда сопротивления машины:

 (6)

А коэффициент сопротивления:

. (7)

Величину R определяют по соответствующим формулам или монограммам, по приложению 4 -

5. Сопротивление разветвлённой вентиляционной сети

Общие потери давления в воздухопроводе постоянного поперечного сечения с рядом последовательно расположенных фасонных деталей определяются как сумма потерь давлений по его длине и потерь в фасонных деталях по данному уравнению:

 (8)

Полное давление в конце такого воздухопровода, равное потерям давления в нём, представляет собой общее давление вентилятора на всасывании:

 (9)

Это давление должен развивать вентилятор в плоскости всасывающего отверстия, чтобы преодолеть все сопротивления воздухопровода при заданном расходе воздуха Q.

Статическое давление вентилятора на всасывании больше полного (при абсолютной величине) на величину динамического давления, т.е.:

 (10)

При наличии разветвлённого воздухопровода возникает вопрос о величинах полного и статического давлений, которые должны развивать вентилятор в плоскости всасывающего отверстия. Это необходимо для того, чтобы перемещать по прямому направлению  (м3/c) воздуха, а по боковому  (м3/c) воздуха.

Пользуясь формулой  определяют величины полного давления по прямому и боковому направлениям.

Главное направление называется магистральным. Разветвлённую сеть будем рассматривать состоящей из отдельных участков, считая расчётным участком такой отрезок воздухопровода, в котором перемещается постоянный объём воздуха при неизменном сечении. Участок характеризуется постоянством величин v, D, Re, обуславливающих постоянство коэффициента  на всём протяжении участка. Границами участка служат машины, тройники, пылеотделители вентиляторы и другое вентиляционное оборудование, входящее в сеть.

Давление, которое должен развивать вентилятор даже в наиболее сложной разветвлённой сети воздухопроводов, определяется только одним магистральным направлением путём сложения потерь давления в последовательно соединённых по этому направлению участках воздухопроводов.  Магистральное направление при расчётах вент..установок определяется сравнением полных давлений в ближайших к вентилятору узлах соединения (как во всасывающей, так и в нагнетающей частях сети). Это связано с тем, что чем ближе к вентилятору, тем потери, и, следовательно, полные давления по абсолютной величине больше.

Таким образом, потери давления по магистральному направлению равны полному давлению вентилятора на нагнетании:

(11)

Полное давление вентилятора определяется как сумма потерь давления по магистральному направлению сети:

(12)

В общем виде потери давления в разветвлённом воздухопроводе, состоящем из п участков по магистрали с присоединёнными к нему машинами и пылеотделителями, будут:

(13),

где  - сумма потерь давления в последовательно установленных по магистрали пылеотделителях.

6. Содержание расчётов разветвлённых воздухопроводов

Первая задача расчёта вентиляционной сети (определение полного давления вентилятора) сводится к уже известному подсчёту потерь давления по магистральному направлению разветвлённой сети воздухопроводов или, точнее говоря, к определению величин полного давления в конце всасывающей и в начале нагнетающей сети.

Зная полное давление, которое должен развивать вентилятор для перемещения требуемых заданием объёмов воздуха, можно определить размеры вентилятора и число оборотов его колеса, т.е. выбрать вентилятор, работающий в сети наиболее экономично, с наименьшей затратой энергии.

Вторая задача расчёта (определение поперечных размеров разветвлённых воздухопроводов вентиляционной сети) решается 2-мя способами.

1. Для магистрального направления диаметры воздухопроводов определяют, исходя из заданного объёма перемещаемого воздуха и принятой скорости его движения по уравнению неразрывности по известной формуле выражения объёмного расхода:

(14)

Отсюда:

 (15)

2.      Величина потерь давления ответвлений должна быть равна потерям давления по магистрали - от начала её до места присоединения данного ответвления. . Зная из решения первой задачи расчёта величину , можно найти величину диаметра ответвления, учитывая, что потери в ответвлении выражаются, в частности, через диаметр .

7. Выбор скорости движения воздуха в рассчитываемой вентиляционной сети

Скорость движения воздуха определяется, с одной стороны, чисто экономическими соображениями (минимум стоимости эксплуатации сети воздухопроводов), а с другой - надёжностью работы без закупорки воздухопроводов отложениями пыли.

В основу расчёта длинных воздухопроводов вентиляционных установок, несущих запыленный воздух с содержанием высокодисперсной пыли от 7 до 70 г/м3, следует положить величину экономически наивыгоднейшей скорости движения воздуха.

Экономически наивыгоднейшая скорость движения воздуха. С увеличением скорости движения воздуха уменьшаются поперечные размеры воздухопроводов, снижается первоначальная стоимость сети, и, следовательно, абсолютная величина амортизационных отчислений при этом становится меньше. Но одновременно возрастают расходы, связанные с оплатой стоимости энергии. Для того чтобы иметь представление об оптимальной скорости движения воздуха, нужно найти общее выражение стоимости годовой эксплуатации и определить её минимум в зависимости от изменения скорости.

G=A+E (16),

где G-стоимость годовой эксплуатации (грн/год), А - стоимость амортизации и ремонта вент.. сети, Е - стоимость энергии, расходуемой на преодоления сопротивлений сети

Годовая стоимость амортизации и ремонта воздухопроводов А (грн/год) любого диаметра может быть выражена величиной:

(17)

a,b-коэффициенты, D-диаметр воздухопровода,мдлина воздухопровода, м, p-величина ежегодных амортизационных отчислений в банк (%)

Годовая стоимость электроэнергии Е:

 (18), где

t-время работы вент..установок в часах за суткичисло суток работы вент..установки за год

 - КПД установки в целом.

Годовая сумма затрат на эксплуатацию сети воздухопроводов будет:

+ (19)

Выразим величину Нсет через скорость движения воздуха и диаметр трубы:

Приведённая длина воздухопровода с фасонными деталями будет

 lпр =l+lэкв=l+ .

Cчитая в среднем на т метров воздухопровода одну фасонную деталь, получим, что во всём сложном воздухопроводе содержится l/m фасонных деталей. Следовательно,

Для того, чтобы выразить Нп

в зависимости от диаметра:

Подставляя полученное значение найдём:

+

Для определённых условий, при которых величина годовых эксплуатационных затрат будет наименьшей, найдём , и приравняв её к нулю, получим:

Выразив величину Q через v и D, т.е. подставив  в последнее выражение, получим:

Решая это уравнение в отношение скорости v, находим общее выражение экономически наиболее выгодной скорости движения воздуха в вентиляционных воздухопроводах:

 (20)

C приближением можно считать, что для v=5-15м/c величина:

Следовательно,

 (21)

Из полученного уравнения видно, что экономически наивыгоднейшая скорость движения воздуха тем выше, чем дороже воздухопроводы а, больше величина отчислений на амортизацию и ремонт воздухопроводов p, выше общий к.п.д вентиляционной остановки в целом , ниже стоимость энергии с, меньше коэффициент сопротивления воздухопровода.

Средний диаметр воздухопроводов элеваторных вентиляционных установок элеваторных вентиляционных установок, как показывает анализ, колеблется в пределах 250-300мм при т=1.

В условиях работы элеваторных вентиляционных установок величины t u n колеблются в зависимости от назначения элеватора.

(22),

Где kэ - коэффициент, принимаемый для воздухопроводов из кровельной стали - 12,9, а для воздухопроводов из оцинкованной стали - 15,8.

Надёжно транспортирующая скорость воздуха для вентиляционных воздухопроводов. Такой скоростью считают ту, при которой в воздухопроводе не наблюдается отложений пыли, заметно уменьшающих в свету площадь его поперечного сечения.

Пыль, увлекаемая в воздухопровод, не однородна по размерам и плотности частиц, а период бесперебойной эксплуатации, не требующей очистки горизонтальных воздухопроводов, должен быть практически неограниченным. Поэтому надёжно транспортирующую скорость принимают в несколько раз большей, чем взвешивающую скорость воздуха для данного вида пыли.

Расчётной скоростью движения воздуха будем называть ту её величину, на основе которой определяют площадь поперечного сечения или диаметр воздухопровода, находящегося в начале магистрального направления всасывающей сети. По мере приближения к вентилятора скорость движения воздуха возрастает, величина vр обычно оказывается наименьшей по всей сети воздухопроводов; средняя арифметическая величина фактической скорости воздуха vcp должна быть ближе к экономически наивыгоднейшей.

Для воздухопроводов, перемещающих запыленный воздух, не всегда можно положить в основу расчёта наивыгоднейшую скорость, которая во многих случаях может оказаться ниже надёжно транспортирующей для данного вида пыли. Лишь при очень низкой стоимости электрической энергии и малом годовом числе часов работы vэк>vтр.

Таким образом, возможны 2 случая:

когда vэк<vтр, следует принимать vpvтр;

когда vэк>vтр, следует принимать vp=vтр

8. Понятие о принципах компоновки вентиляционных сетей

Основными принципами компоновки, т.е. соображениями, которыми следует руководствоваться при проектировании объединения вентилируемого оборудования в централизованные сети, следует считать:

§ технологический (объединение в общую сеть воздухопроводов того оборудования, пыль от которого достаточно однородны по качеству);

§  одновременность работы аспирируемого оборудования (объединение в общую сеть одновременно работающего оборудования);

§  упрощение трассы воздухопроводов;

§  эксплуатационную надёжность и удобства автоматизации;

§  температурный принцип.

Технологический принцип компоновки. Вентиляционные сети в зерноочистительных отделениях малых и средний предприятий разделяют на «чёрные» и «белые»; первые обслуживают оборудование для предварительной очистки зерна, а вторые - для его окончательной большим количеством оборудования возможно выделение ещё и «полубелых» сетей.

Не следует объединять в одну сеть ситовеечные машина, очищающие мелкие крупки высокого качества и дунсты, с ситовеечными машинами, предназначенными для относов. При компоновке вентиляционных сетей крупозаводов желательно выделять в особые сети воздухопроводы того оборудования, в котором происходят первые процессы шелушения, т.к. из этого оборудования возможен унос лузги, забивающей ткань матерчатых фильтров.

Принцип одновременности работы аспирируемого оборудования.

При проектировании вентиляционных установок элеватора следует, ориентируясь на график его операций, объединять в общие сети то оборудование, которое работает одновременно. Такая компоновка обеспечивает постоянство режима работы вентилятора и возможность выключения вентиляторов при остановке всего оборудования. Оба эти обстоятельства обусловливают уменьшение расхода энергии на вентиляционные установки и повышение коэффициента мощности  венттиляторной группы электродвигателей элеватора. Необходимо объединять в общую сеть только такие не одновременно работающие машины, работа одной из которых исключает возможность работы другой. Компоновка сети будет тем экономичнее, чем больше отношение объёма воздуха, подлежащего отсосу от минимально возможного количества одновременно работающих точек  к необходимой производительности устанавливаемого вентилятора Q. Величину этого отношения будем называть степенью полезного использования вентилятора, т.е.:

Вентиляционные сети должны быть скомпонованы так, чтобы КПД вентилятора каждой сети был, как правило, равен 1, в виде исключения - не менее 0,6.

Принцип упрощения трассы воздухопроводов.

Этот принцип требует объединения в общкю сеть оборудования, расположенного на относительно небольшом расстоянии друг от друга, и оборудования, позволяющего спроектировать сеть без лишних перегибов воздухопроводов, без горизонтальных участков их или хотя бы с минимальной протяжённостью таких участков.

Сеть воздухопровода следует спроектировать так, чтобы вентилятор был расположен как можно ближе к тому оборудованию, у которого наибольшее сопротивление. Кроме того, при длинной разветвлённой сети воздухопроводов вентилятор следует устанавливать на середине наибольшей длины магистрали.

Башмак нории элеватора и головка её работают всегда одновременно, но их не объединяют в общую вентиляционную сеть, т.к. башмак и нория отстоят друг от друга на большом расстоянии, определяемом высотой рабочей башни элеватора.

Принцип эксплуатационной надёжности и удобства автоматизации.

Для создания сети с минимальной протяжённостью и простой конфигурацией в одну сеть следует объединять близко расположенное следует включать оборудование, расположенное в вертикальном, а не в горизонтальном направлении.

Температурный принцип. В одну сеть следует объединять оборудование, имеющее одинаковую температуру аспирируемого воздуха, так как при смешивании воздуха с различной температурой увеличивается возможность конденсации и налипании пыли на стенках воздухопроводов.

9. Подготовка схемы расположения воздухопроводов для проведения расчёта сети

Плоскостную схему изображают осевыми линиями, не соблюдая масштаба, т.к. величины длины участков удобнее указывать на схеме цифрами.

Разбивка сети воздухопроводов на отдельные участки. Как указывалось, участком называют часть воздухопровода, в которой количество и скорость воздуха, а также плоскость поперечного сечения трубы остаются постоянными на всём протяжении. При этом величина  остаётся постоянной . участок состоит из ряда прямолинейных отрезков и фасонных деталей.

Определение магистрального направления сети. Сопротивление ращветвлённого воздухопровода определяется сопротивлением по его магистральному направлению. Для его определения нужно найти такую конечную точку, от которой потери давления до всасывающего отверстия вентилятора будут наибольшими (в нагнетающей сети - до выходного отверстия вентилятора). Такой точкой обычно является наиболее удалённая от вентилятора точка, если скорости движения воздуха в участках сети отличаются незначительно.

Нумерация участков. Для обозначения величин, относящихся к определённым участкам, последние нумеруют. Нумерацию удобно начинать с первого по течению воздуха магистрального участка и вести далее по магистральному направлению, вплоть до выхода в атмосферу или в здание. Ответвлениям приписывают послед за магистральным направлением номера в порядке расположения их по магистрали, начиная с наиболее удалённого от вентилятора ответвления. Индексом указывают номер участка, по которому выравнивают давление, затрачиваемое в данном ответвлении.

Нанесение величин, соответствующих заданию, на схему сети. На схеме сети чёрточками выделяют фасонные детали и против них наносят величины, их характеризующие. Против номеров участков выписывают длину с точностью, не превышающей 0,1 м.

10. Краткий обзор методов расчёта разветвлённых воздухопроводов

Основные особенности различных методов расчёта вентиляционных сетей. Известные в настоящее время методы расчёта разветвлённых воздухопроводов вентиляционных установок различаются:

§   видом давления (полного, статического или динамического), применяемого в качестве основной величины во всех расчётных операциях;

§  видом основного выражения коэффициента сопротивления единицы относительной длины воздухопровода, т.е. величины ;

§  способами учёта путевых и местных птерь давления в участках воздухопровода (длина воздухопровода, эквивалентная местным сопротивлениям, приведённый коэффициент сопротивления участка воздухопровода и другие способы);

§  способами определения диаметров ответвлений от м видом и построением пособий, облегчающих выполнение вычислений, многократно повторяющихся при расчёте вентиляционных сетей (таблицы, кривые, номограммы и др.) Метод потерь давления на единицу абсолютной длины воздухопровода. Этот метод, общий по своему построению для отопительных трубопроводов, основан на применении уравнения:

 (23)

Серьёзный недостаток описанного метода расчёта - неточность рекомендуемого им определения диаметров ответвлений. Важное преимущество его перед другими состоит в наглядности процесса расчёта, препятствующей возникновению ошибок и описок.

Метод эквивалентных отверстий. Эквивалентным отверстием данного воздухопровода называется площадь такого воображаемого отверстия, которое при одинаковых с воздухопроводом разностях полных давлений пропускает тот же объём воздуха, что и данный воздухопровод.

Величину эквивалентного отверстия принимают равной:

 (24)

Где Нп - потери давления на протяжении данного участка. Общее эквивалентное сопротивление всей вентиляционной сети определяют путём параллельного и последовательного суммирования величин Fэ для отдельных участков в зависимости от способа соединения их в сеть.

 (25)

Метод динамических давлений. Заключается в характеристике сопротивления участков приведёнными коэффициентами, подобные коэффициентам местного сопротивления. Полная потеря давления в каждом участке сети выражается:

В этой формуле:

Метод полных давлений. Особенности:

§  применение понятия «полное давление» во всех расчётных операциях в качестве основной величины;

§  указанием определённых, практически применимы аналитических и графических способов расчёта диаметров ответвлений вентиляционных воздухопроводов;

§  применением величины , зависящей от v и D;

§  отсутствием необходимости введения в расчёт каких-либо искусственных вспомогательных понятий вроде «эквивалентая длина» или «приведённый коэффициент сопротивления участка»;

§  учётом в процессе расчета разветвлённых сетей необходимости установки стандартных тройников, сохраняющих соотношение

§  применением номограмм как для определения еличины давления, которое должен развивать вентилятор в данной сети, так и для определения диаметров отверстий, обуславливающих протекание заданных объёмов воздуха.

При одних и тех же выражениях  значениях  и при одинаковой степени точности вычислений результаты расчёта по каждому из описанных методов должны быть вполне одинаковыми.

11. Метод полных давлений

Расчёт величины полного давления вентилятора, необходимого для проектируемой сети

Основы расчёта. Как известно, полное давление, развиваемое вентилятором, равно сумме абсолютных значений полных давлений в конце всасывающей и в начале нагнетающей линий: . Величина этого давления расходуется на преодоление сопротивления всасывающей и нагнетающей линий, а также на преодоление потерь при выходе воздуха в атмосферу, т.е. . Рассмотрим на конкретном примере вентиляционной сети величину полного давления в конце всасывающей линии  и в начале нагнетающей линии .

1.   При входе воздуха в здание возникает сопротивление:

 (28),

где Q - общий секундный объём воздуха, поступающего в здание, т.е. отсасываемого через машины, неплотности в воздухопроводах и через всасывающий фильтр;  - коэффициент сопротивления входу воздуха в здание, тем больший, чем меньше размеры отверстий, через которые он проникает в здание, и чем меньше общая площадь этих отверстий;

m - показатель степени, близкий к двум при достаточно больших отверстиях для прохода воздуха.

Сопротивление входа воздуха в здание практически равно величине разрежения в здании и нормально не должно превышать 30-50 Па. Этого можно достигнуть различными методами, например, сделав достаточно большое количество приточных отверстий z :

 (29),

где F - площадь одного приточного отверстия, м2;

 - коэффициент сопротивления отверстия;

Н - допустимое разрежение в здании, Па.

2. При прохождении воздуха через машину или аспирируемое оборудование потери давления:

3. При прохождении воздуха через разветвлённую сеть воздухопроводов потери давления, как известно, определяются суммой потерь в участках, последовательно расположенных один за другим по магистральному направлению. В общем виде потери давления в разветвлённом воздухопроводе:

4. При очистке воздуха во всасывающем фильтре или в любом другом пылеотделителе потери давления:

,

где  - рабочая скорость, прямо пропорциональная объёму воздуха, подаваемого в пылеотделитель.

Так как потери давления во всасывающей линии представляют собой сумму этих последовательно включенных сопротивлений, можно написать:

Полное давление в начале нагнетающей линии определяется в данном случае величинами потерь в участке 5 и потерь на удар при выводе воздуха в атмосферу, т.е.

Складывая в соответствии  и , получим:

Таким образом, полное давление, развиваемое вентилятором должно быть равно сумме всех потерь давления, возникающих при перемещении воздуха по магистральному направлению сети из объёма всасывания в объём нагнетания.

Коэффициент увеличения скорости воздуха по магистальному направлению. Имея схему можно по объёму отсасываемого воздуха и минимальной надёжно транспортирующеё скорости воздуха v1=vр определить диаметр начального участка магистрального воздухопровода. Диаметр воздухопровода на участке 2 не следует определять по той же скорости. Это может нарушить условия, для которого даны применяемые коэффициенты сопротивления тройников (). для того, чтобы выполнить это условие скорость в магистрали по мере приближения к вентилятору после присоединения каждого ответвления должна несколько увеличиваться.

,

откуда, обозначая через с= и n=, получим скорость воздуха в общем сечении тройника:

(30)

Отсюда:

,

где z - отношение между объёмами воздуха, отсасываемыми по боковому  и прямому направлениям. для определения значения коэффициентов  необходимо, кроме величины с, знать ещё и величину n, которая зависит от z, т.е.

(31)=cn

Учёт присосов воздуха во всасывающей линии. При расчёте следует учитывать возможные присосы воздуха как в сеть воздухопроводов, так и в пылеотделитель, если он расположен на всасывающей линии. Присос воздуха на 1 м общей длины всасывающих воздухопроводов (по магистрали и ответвлениям) не должен превышать: Для сетей элеватора - 0,20

Для сетей зерноочистительного отделения мельницы - 0,15

Для сетей размольного и шелушильного отделений мельницы и крупозавода - 0,10. Следовательно, если через Lo (м) обозначить длину всех всасывающих воздухопроводов, а через Qo (м3/c) - общий объём воздуха, перемещаемый в последнем участке всасывающей сети, то объём подсасываемого в сеть воздуха может быть выражен:

 (32)

Объём воздуха, поступающего в фильтр:

(33)

Объём воздуха, отсасываемого от фильтра вентилятором:

,

где сф0,15. Таким образом, объём воздуха, на который следует рассчитывать, участок всасывающего воздухопровода, соединяющего пылеотделитель с вентилятором, или необходимая производительность вентилятора будет:

(34)

12. Применение и расчёт диафрагм для регулирования пропускной способности ответвлённой вентиляционной сети

Определение диаметров ответвлений сводится к вычислению такой скорости движения воздуха, при которой потери давления к концу ответвления становятся равными действующему давлению в конце участка магистрали.

Если объёмы воздуха, которые необходимо отсасывать каждым ответвлением, одинаковы, всё же по мере приближения к вентилятору надо уменьшить диаметры ответвлений, чтобы повысить потери давления в них. Это достигается увеличением скорости движения воздуха. Минимальный диаметра не должен быть менее 100 мм.

Наиболее простым способом увеличения потерь давления является введение в воздухопровод дополнительного сопротивления в виде диафрагмы, в частности шайбы из обычной листовой стали. Она может быть зажата между двумя любыми фланцами прямого отрезка воздухопровода. Применение диафрагмы для регулирования пропускной способности воздухопроводов позволяет делать все ответвления одинаково и вполне стандартного диаметра; позволяет регулировать объём отсасываемого воздуха точнее, чем при изменении диаметров воздухопроводов. Недостаток диафрагм заключается в том, что они вызывают местные скопления пыли и затрудняют очистку воздухопроводов от пыли.

Для элеваторов, крупозаводов, мельниц следовало бы изготовлять диафрагмы в виде легко извлекаемых, но вполне герметичных, не допускающих присоса задвижек. Сущность расчёта диафрагмы заключается в определении такого её размера, который обуславливает величину потерь, равную разности полных давлений по магистрали и ответвлению.

Полное давление в конце ответвления с присоединённым к нему аспирируемым оборудованием по абсолютной величине будет:

Н= Нм +Нп.д. +Нп (35) , где

Нм- потери давления в аспирируемом оборудовании;

Нп.д.-потери давления в диафрагме; Нп.д=

Нп- потери давления в воздухопроводе;

Нп=()

Так как полное давление в конце ответвления Н должно быть равно полному давлению в конце п-ного участка магистрали, к которому присоединено рассчитываемое ответвление, то потери давления в диафрагме будут:

Нп.д= Н- Нм- Нп=(36)

Следовательно, необходимая величина коэффициента сопротивления диафрагмы:

(37)

Нд- скоростное давление в воздухопроводе ответвления, отнесённое ко всей площади его поперечного сечения

Коэффициент сопротивления диафрагмы с центральным отверстием, отнесённый к скоростному давлению в воздухопроводе:

(38), где

п-отношение площади поперечного сечения воздухопровода к площади отверстия диафрагмы

Обозначив отношение диаметров z можно из уравнения 38 определить п, а по ней . Без вычислений и непосредственно по величине Нп.д. можно определить z при помощи номограммы.

13. Метод потерь давления на единицу длины воздухопроводов

Как известно, при значении , которое было принято нами в качестве основного для расчётов вентиляционных сетей, потери давления на единицу абсолютной длины воздухопровода:

R=0,013

Для определения величины R распространены различные таблицы, отличающиеся одна от другой:

-значением величины  , положенной в основу при составлении таблицы;

построением таблиц, т.е. взаиморасположением величин v, D ,R;

пределами, а также интервалами значений исходных величин v и D.

Расчёт сопротивления вентиляционной сети.

Сопротивление каждого участка вентиляционной сети через величину R можно записать в следующем виде:

Сопротивление всей вентиляционной сети выражается суммой сопротивлений отдельных её участков, расположенных по магистральному направлению.

Подбор диаметров ответвлений магистрали. Зная величину потерь давления в конце каждого участка магистрали, можно из условия равенства давлений для ответвления и магистрали в сечении, общем для них, определить величины диаметров ответвлений. Диаметры ответвлений по этому методу определяют следующим образом:

исходя из величины скорости движения воздуха, несколько превышающей ту, которая была взята для магистрали, определяют стандартный диаметр и ориентировочную скорость и давление;

-по сумме коэффициентов местных сопротивлений для каждого ответвления определяют величину потерь давления, вызываемых фасонными деталями () и аспирируемым оборудованием;

эту величину отнимают от величины давления, действующего в сечении, общем для ответвления и магистрали. Остаток указывает величину давления, которая должна быть израсходована для покрытия потерь на трение в трубе, т.е. Rl;

остаток делят на известную величину длины ответвления l и находят искомую величину потерь давления R на каждый метр длины воздухопровода;

по выбранному диаметру D и найденной величине R определяют пользуясь таблицами или номограммой Q-v-D-R, значение, соответствующее скорости воздуха в ответвлении.

14. Испытание и регулирование вентиляционных установок

Необходимость испытания и последующего регулирования вентиляционных установок возникает не только из-за возможного отступления от проекта при монтаже, но и из-за недостаточной обоснованности расчёта вследствие ограниченности здания действительных потерь давления, особенно в сложных фасонных деталях. Кроме того, дефекты сборки приводят к дополнительному «разветвлению» сети. Это приводит к нарушению расчётного режима вентилятора, несоответствию запроектированным действительной аэродинамической характеристики сети и фактически достигнутых санитароно-гигиенических показателей работы установки.

Для предварительного анализа результатов испытаний вентиляционной установки целесообразно вычислить:

а) в качестве характеристики герметичности сети присос воздуха во всасывающей линии  (%) и утечку его из нагнетающей линии (%), а также присосы воздуха во всасывающем фильтре  (%) последовательно при встряхивании каждой секции и при одновременной работе секций:

= 100;

, где

Q-объёмный расход воздуха, фактически перемещаемый вентилятором, если всасывающий воздухопровод присоединён непосредственно к нему, м3/ч;

-суммарный объёмный расход воздуха, аспирируемого непосредственно от оборудования, м3/ч ;

-объёмный расход воздуха, фактически уходящего из сети в атмосферу, м3/ч;

 и -средний объёмный расход воздуха, поступающего в фильтр и уходящего из него, соответственно при встряхивании одной рукавной секции и одновременной работы других секций, м3/ч;

б) среднюю скорость фильтрации воздуха через ткань фильтра, среднюю скорость движения воздуха при входе его в центробежный пылеотделитель или распределительное устройство группового циклона;

в) потери давления в пылеотделителе при различной загрузке его воздухом, но при работе всех рукавных секций всасывающего фильтра;

г) степень очистки воздуха пылеотделителем;

д) коэффициент полезного действия вентилятора.

Все эти показатели, имея определённый физико-технический смысл, позволяют однозначно привести количественную оценку испытуемой установки и найти компромиссные решения при её регулировании и оптимизации выходных показателей. По результа испытаний можно определить технико-экономические и санитарно-гигиенические показатели эффективности работы вентиляционной установки; разработать конкретные организационно-технические мероприятия, направленные на устранение выявленных дефектов и достижение технически и экономически целесообразного соответствия между производительно аспирируемыми объёмами воздуха и общим объёмом воздуха, перемещаемым вентилятором.

Для анализа эффективности работы вентиляционной установки применяют следующие методы:

-  метод сравнения номинальных и действительных значений эксплуатационных параметров для выявления размахов колебаний технических и санитарно-гигиенических показателей и оценки их допустимости;

-       метод расчленённого изучения системы для обоснования наиболее рациональных способов регулирования и наладки взаимосвязанных элементов в целях достижения заданнх показателей эффективности;

Организационно осуществляют такие виды регулирования:

-  основное (наладочное) - перед сдачей установки в эксплуатацию после монтажа;

-       планово-периодическое эксплуатационно-техническое;

-       регулирование, обусловленное изменениями в условиях работы предприятия.

Технически регулирование вентиляционной установки можно условно разграничить по следующим признакам:

-  местное регулирование изменением сопротивления аспирируемых машин и элементов установки движению в них воздуха;

-       централизованное регулирование систем уменьшением сопротивления магистрального направления сети и аэродинамических потерь при выходе воздуха из сети в атмосферу или изменением аэродинамической характеристики вентилятора;

-       смешанное регулирование, осуществляемое совокупным применением местного и централизованного регулирования системы.

Техническое испытание вентиляционных установок проводится перед пуском их в эксплуатацию после монтажа или ремонта, а затем периодически по графику, разработанному вентиляционным бюро предприятия.

Местное и централизованное регулирование вентиляционной установки можно начать лишь после подготовки оборудования к аспирированию, устранения видимых дефектов, обнаруженных в результате осмотра и проверки системы, достижения максимально возможной герметичности воздухопроводов, пылеотделителей, максимального снижения присосов воздуха через клапанную коробку всасывающего фильтра, и, наконец, после проверки постоянства, а также соответствия проектным значениям фактической частоты вращения рабочего колеса и производительности вентилятора.

15. Расчёт и выбор пылеотделителя

В качестве пылеотделителя выбираем батарею циклонов ЧБЦШ-550, которая хорошо себя зарекомендовала в качестве пылеотделителя на элеваторах для элеваторной пыли.

1. Определяем гидравлическое сопротивление циклонов:

 (39) [Па], где

-коэффициент сопротивления батареи циклонов. =5;

-плотность воздуха (1,2 кг/м3);

-скорость воздуха во входном сечении батареи циклонов.

.        Определяем  воздуха в циклон:

=(40), м/c, где

-суммарное количество воздуха, поступающего в циклон;

b, C - размеры входного патрубка на входе в циклон

=

b=234 мм

С=664мм

16. Расчет вентилятора, и его мощности. Выбор двигателя

Вентилятор выбираем по параметрам Q= 9252 м3/c, Н= 1677 Па. Выбираем вентилятор марки Ц9-57№4. КПД вентилятора .

 - мощность, потребляемая вентилятором.

 - суммарное количество воздуха по магистральному направлению.

Нм- суммарные потери давления по магистральному направлению.

 - КПД вентилятора.

7,2кВт.

К1- коэффициент для цетробежных вентиляторов. Принимаем 1,10.

К2- коэффициент для клиноременной передачи. Принимаем 1,1.

= 9 кВт.

По таблице из ближайшего большего принимаем электродвигатель марки А0252-4, Nдв=10кВт.

18. Расчёт тройников

Рассчитываем тройники: 2-10, 7-8, 1-9.

Тройник 2-10:

= 60

= 2,

1.

Тогда: =0,2

=0,1.

Тройник 7-8:

=60

=1,6

1,2

Тогда: =0,2

=0,4.

Тройник 1-9:

=60

=0,7

1,5

Тогда: =0,5

=0,65.

19. Расчет диафрагм

Диафрагма представляет задвижку. Она предназначена для уравнивания давлений в ответвлениях и магистрали. Её устанавливают в ответвлении, а не в магистрали. Это связано с тем, что в ответвлении давление всегда меньше, чем в магистрали. Диафрагмы устанавливают в ответвлениях 2, 7, 10. Коэффициент сопротивления рассчитывают по формуле:

,

где  - коэффициент сопротивления диафрагмы,

 - потери давления в магистрали,

 - потери давления в ответвлении.

В зависимости от коэффициента диафрагмы по диаграмме выбирают степень перекрытия, которая подчиняется правилу a/D≤0,5.

Коэффициэнт сопротивления диафрагмы 7-8:

/D = 0,15

Коэффициэнт сопротивления диафрагмы 1-9:

/D = 0,23

Коэффициэнт сопротивления диафрагмы 2-10:

/D = 0,25

20. Специфические требования техники безопасности при эксплуатации и ремонте вентиляционных установок

Гибкие передачи к вентилятору и муфты при непосредственном соединении вентилятора с электродвигателем должны быть надёжно ограждены; электродвигатели вентиляторов должны иметь взрывобезопасные выключатели, расположенные на том же этаже, где нах.вентиляторы.

Нельзя открывать в действующем оборудовании смотровые люки - в пылесборных ковшах всасывающих фильтров, аспирационных сборниках, воздухопроводах.

Расположение люков для очистки воздухопроводов и расположение испытательных отверстий должно позволять безопасное проведение работ по испытанию и наладке вентиляционных установок.

Особое внимание надо уделять устройству, прочности, надёжности установки и исправности передвижных лестниц, применяемых для проведения работ около высокорасположенных воздухопроводов и элементов вентиляционного оборудования. Для выполнения таких работ используют приставные лестницы.

Нельзя обслуживать конусы циклонов, расположенных ниже уровня наружных площадок, или на не ограждённых перилами крышах, без применения предохранительного пояса со спасательной верёвкой, надёжно прикреплённой к конструктивному элементу здания.

Рабочих для обслуживания низкорасположенных частей вентиляционного оборудования, можно опускать только в люльке при помощи испытанной лебёдки с вполне исправным тросом.

Подмости, обеспечивающие безопасные условия труда на высоте, должны быть шириной не менее 1 м. С открытых сторон настилы ограждают прочными перилами.

Для проведения ремонтных работ и межремонтного обслуживания вентиляционных установок персонал снабжают исправным ударным, режущим и размыкающим инструментом, соответствующим роду и характеру работы.

Для работы в помещениях особо опасных и с повышенной опасностью поражения людей электрическим током применяют переносные электрические инструменты, рассчитанные на напряжение не выше 12 В.

Заземление предназначено для защиты персонала от возможного поражения напряжением, возникающим на металлических или электропроводящих элементах, вентиляторах, циклонах, воздухопроводах, нормально не находящихся. Но могущих оказаться под напряжением. Наиболее эффективным методом обеспечения электробезопасности персонала является защитное отключение, основанное на автоматич..откл ючении токоприёмника.

Исходные данные

Литература

1. Панченко А.В. Вентиляционные установки зерноперерабатывающих предприятий. М., «Колос», 1974.