Проект отопления и приточно-вытяжной вентиляции кузнечно-сварочного участка
Содержание
1.
Описание проектируемого объекта и конструктивных особенностей здания
.
Описание технологического процесса и характеристика выделяющихся вредностей
.
Расчетные параметры температуры наружного и внутреннего воздуха для теплого,
холодного периодов и переходных условий
.
Теплотехнический расчет ограждающих конструкций
.
Расчет теплопотерь здания
.
Определение количества вредностей, поступающих в помещение
.
Составление теплового баланса и выбор системы отопления
.
Расчет нагревательных приборов системы отопления
.
Определение типов и производительности местных отсосов
.
Расчет воздухообмена для теплого, холодного периодов и переходных условий и
выбор расчетного
.
Описание принятых решений приточно-вытяжной вентиляции в цехе
.
Расчет раздачи приточного воздуха в помещении
.
Аэродинамический расчет приточной и вытяжной механических систем
.
Подбор вентиляционного оборудования
.
Расчет и подбор воздушно-тепловых завес
Список
использованных литературных источников
1. Описание проектируемого объекта и
конструктивных особенностей здания
В соответствии с заданием необходимо
запроектировать отопление и приточно-вытяжную вентиляцию кузнечно-сварочного
участка. Объект находится в г. Минске. Здание одноэтажное, без подвала и
чердака. Размеры здания 18000х30000 м. Высота от пола до низа фермы 5,0 м.
Фасад ориентирован на юг. Полы неутеплённые на грунте. Остекление тройное в
раздельно-спаренных деревянных переплётах. Окна имеют размер 4х2,5(h)
м. В здании имеются ворота размером 3,6х4(h)
м, оборудованные воздушно-тепловой завесой. Объект снабжается теплом от
котельной. Теплоноситель - перегретая вода - имеет следующие параметры: 120/70 0С.
Число рабочих - 16 человек. Категория работ - средней тяжести II
а.
. Описание технологического процесса
и характеристики выделяющихся вредностей
В кузнечно-сварочном участке имеются
семь столов для электросварочных работ, два молота
ковочных (N=15 кВт), две
электропечи камерные (N=20
кВт), два бака закалочных для масла, двое вальцов ковочных (N=25
кВт) и два оборудования для мойки деталей.
Производственный процесс в кузнечных цехах
сопровождается следующими технологическими операциями: резка или рубка
заготовок металла на прессах и ножницах, предание им формы на ковочных вальцах,
нагрев металла под ковку в печах с доведением температуры нагрева до 1150-1250
°С, ковка металла на молотах и других ковочных машинах.
К основным вредностям в кузнечных относятся
конвективная и лучистая теплота, выделяющаяся от горячих поверхностей печей и
металла, окись углерода, сернистый газ при работе печей на твердом и жидком
топливе.
При электросварке в окружающий воздух выделяется
теплота и окись железа.
Источниками теплопоступлений являются также
люди, искусственное освещение, солнечная радиация и теплопоступления через
массивные ограждающиеся конструкции.
Удаление воздуха осуществляется местными
отсосами и общеобменной вентиляцией. Подача приточного воздуха - в рабочую зону
через воздухораспределители типа ВЭПш.
. Расчетные параметры наружного и
внутреннего воздуха для теплого, холодного периодов и переходных условий
Параметры наружного воздуха.
Согласно [2] параметры наружного воздуха следует
принимать для г. Минска:
для холодного периода по параметру Б;
для теплого периода по параметру А;
для переходного периода [2] установлены
следующие параметры:
.
Холодный период:
.
Теплый период:
.
Параметры внутреннего воздуха.
Согласно [15] параметры внутреннего воздуха
следует принимать для категории работ средней тяжести II
а:
Для холодного периода: , принимаем .
Для теплого периода: .
4. Теплотехнический расчет
ограждающих конструкций
Определение толщины и термического
сопротивления наружной стены
Конструкция наружной стены
следующая:
. железобетон:
. плиты полистеролбетонные:
3. железобетон:
Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м·0С),
и коэффициент теплоусвоения S, Вт/(м2·0С), определяем в
зависимости от условий эксплуатации по [5, табл.А.1]. Режим помещения - влажный
и условия эксплуатации - “Б”.
Сопротивление теплопередаче наружных
ограждающих конструкций Rт, за исключением наружных дверей, ворот и
ограждающих конструкций помещений с избытками явной теплоты, следует принимать
не менее нормативного сопротивления теплопередаче Rт.норм.,
указанного в [5, табл. 5.1].
Нормативное сопротивление
теплопередачи для наружных стен здания производственного назначения:
= 2,0 .
Требуемое сопротивление
теплопередачи, ,,
определяется по выражению:
(4.1.1)
где tв - расчетная
температура внутреннего воздуха, 0С;н - расчетная
температура наружного воздуха в холодный период, 0С, принимается в
зависимости от значения тепловой инерции D ограждающей конструкции (в нашем
случае принимаем температуру наружного воздуха наиболее холодных суток
обеспеченностью 0,92, для г. Минска tн=-28°C);-
коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности по отношению к
наружному воздуху, для наружных стен принимается равным 1;
- коэффициент теплоотдачи на
внутренней поверхности ограждения, Вт/(м2·0С), для
внутренних плоских поверхностей всех ограждений независимо от назначения
помещения по [5,табл.5.4] принято значение = 8,7 Вт/(м2·0С);
- расчетный перепад между
температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности
ограждающей конструкции, принимаем по [5,табл.5.5] в зависимости от назначения
помещения, =8 0С.
Подставляя известные величины в
выражение (3.1.1) получим:
.
Так как >, то:
. (4.1.2)
Из выражения (3.1.2) получаем:
, (4.1.3)
Тогда подставив известные величины в
(4.1.3) получим:
м.
Принимаем = 0,16 м.
Соответственно, действительное
сопротивление теплопередаче равно:
Уточняем действительное значение
тепловой инерции D, используя следующее выражение
, (4.1.4)
Подставив известные значения в
выражение (3.1.4) получим:
.
Полученное значение, D = 3,14,
удовлетворяет интервалу 1,5<D<4, принятого нами для расчета.
Толщина наружной стены равна: δ=0,04+0,16+0,04=0,24
м.
Определение толщины и термического
сопротивления покрытия.
1.железобетонная плита:
.рубероид:
3. минеральная вата:
4.цементно - песчаная стяжка:
.рубероид:
Расчет производим аналогично п. 4.1.
При этом =3,0 , =5,5 0С.
Расчётную температуру наружного
воздуха в холодный период tн принимаем при значении тепловой инерции
1,5<D<4, т.е. для холодных суток обеспеченностью 0,92. Подставляя
полученные значения в выражения (4.1.1), получаем: .
Так как >, то:
. (4.2.1)
Из выражения (3.2.1) получаем:
, (4.2.2)
Тогда подставив известные величины в
(3.2.2) получим:
м.
Уточняем действительное значение
тепловой инерции D, используя следующее выражение:
, (4.2.3)
Подставив известные значения в
выражение (3.2.3) получим:
Полученное значение, D = 2,83,
удовлетворяет интервалу 1,5<D<4, принятого нами для расчета.
Определение термического
сопротивления заполнения световых проемов.
Принимаем .
Определение термического
сопротивления дверей и ворот.
Принимаем .
Определение термического
сопротивления пола.
Пол - неутепленный на грунте.
Теплопотери через полы определяются по зонам. Для 1-й полосы шириной 2 м,
примыкающей к наружной стене R1= =2,2 м2 оС/Вт;
для 2-й полосы шириной 2 м, примыкающей к 1-й зоне R2= =4,3 м2
оС/Вт; для 3-й полосы шириной 2 м, примыкающей ко 2-й зоне R3=
=8,6 м2 оС/Вт; для 4-й внутренней части помещения,
ограниченной 3-ей зоной R4=14,2 м2 оС/Вт.
5. Расчет
теплопотерь здания
Теплопотери определяются по [2,
прил. Ж].
В основу расчета потерь теплоты
положена формула:
(5.1)
где А - расчетная площадь наружного
ограждения, м2;
tр - расчетная
температура внутреннего воздуха в помещении, с учетом повышения её в
зависимости от высоты для помещений высотой более 4 м, °С;
text - расчетная
температура наружного воздуха, °С;
k -
коэффициент теплопередачи через наружное ограждение, Вт/м2·°С;
β - добавочные потери теплоты в
долях от основных потерь, принимаемый по [2, прил. Ж.2]
n -
коэффициент принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающей
конструкции по отношению к наружному воздуху.
Для части вертикальных ограждений,
расположенных выше 4 м от пола расчетную температуру принимают равной:
, °С (5.2)
°С
Потери теплоты на нагревание
инфильтрационного воздуха принимаем в количестве 30% от потерь теплоты через
ограждающие конструкции.
Расчет производим для холодного и
переходного периода и сводим его в таблицу 5.1.
Таблица 5.1.
Расчет
теплопотерь цеха
Ограждение
|
R
|
k=1/R
|
tр
|
t=tр- -text
|
n
|
Надбавки
на ориент.
|
Qтп,
Вт
|
наимен.
|
ориент.
|
размер
|
площадь
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
Расчет
теплопотерь в холодный период
|
НС_1
|
Ю
|
30,3x4
|
81,2
|
2,08
|
0,48
|
17
|
41
|
1
|
0,15
|
1841
|
НС_2
|
Ю
|
30,3x1
|
30,3
|
2,08
|
0,48
|
18,2
|
42,2
|
1
|
0,15
|
707
|
НС_1
|
З
|
18x4
|
57,6
|
2,08
|
0,48
|
17
|
41
|
1
|
0,15
|
1306
|
НС_2
|
З
|
18х1
|
18
|
2,08
|
0,48
|
18,2
|
42,2
|
1
|
0,15
|
420
|
НС_1
|
С
|
30,3x4
|
81,2
|
2,08
|
0,48
|
17
|
41
|
1
|
0,15
|
1841
|
НС_2
|
С
|
30,3x1
|
30,3
|
2,08
|
0,48
|
18,2
|
42,2
|
1
|
0,15
|
707
|
Остекл.
|
Ю
|
4*4*2,5
|
40
|
0,6
|
1,67
|
17
|
41
|
1
|
0,15
|
3143
|
|
С
|
4х4*2,5
|
40
|
0,6
|
1,67
|
17
|
41
|
1
|
0,15
|
3143
|
Ворота
|
З
|
3,6x4
|
14,4
|
0,44
|
2,27
|
17
|
41
|
1
|
0,15
|
1543
|
Покрытие
|
|
30,3х18
|
545,4
|
3
|
0,33
|
18,2
|
42,2
|
1
|
|
7672
|
Пол
|
1зона
|
|
149,2
|
2,2
|
0,45
|
17
|
41
|
1
|
|
2781
|
|
2зона
|
|
133,2
|
4,3
|
0,23
|
17
|
41
|
1
|
|
1270
|
|
3зона
|
|
117,2
|
8,6
|
0,12
|
17
|
41
|
1
|
|
559
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
Пол
|
4зона
|
|
145,8
|
14,2
|
0,07
|
17
|
41
|
1
|
|
421
|
Суммарные
теплопотери
|
27355
|
Суммарные
теплопотери с учетом 30% надбавки на инфильтрацию
|
35560
|
Суммарные
теплопотери в переходный период
|
8080
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определяем теплопотери при температуре в
помещении tв=5°С,
обеспечиваемую системой дежурного отопления, Вт по формуле:
, Вт (5.2)
- для цеха:
Вт;
6. Определение количества
вредностей, поступающих в помещение
Теплопоступления от людей
Теплопоступления от людей зависят от выделяемой
людьми энергии при работе и температуры окружающего воздуха в помещении.
Теплопоступления от людей, Вт:
, (6.1.1)
где n - количество людей;
qя -
тепловыделения одним взрослым человеком (мужчиной) Вт, принимается в
зависимости от температуры внутреннего воздуха и категории работ [1,табл.2.3];
kл=1-для
мужчин, kл=0,85-для
женщин, kл=0,75-для
детей.
Расчет теплопоступлений от людей
приведен в таблице 6.1.1.
Таблица 6.1.1 Расчет
теплопоступлений от людей
№
п/п
|
Наименование
величины
|
Обозначение
|
Ед.
измере ния
|
Источник
информации или формула
|
Значения
величин
|
|
|
|
|
|
Т
|
Х
|
П
|
1
|
теплопоступления
от людей
|
Qлюд
|
Вт
|
110019701970
|
|
|
|
1.1
|
количество
людей
|
n
|
чел.
|
по
заданию
|
16
|
16
|
1.2
|
тепловыделения
1 чел.
|
qя
|
Вт
|
табл.
2.3 [1]
|
68,8
|
123
|
123
|
1.3
|
температура
окружающего воздуха
|
tв
|
°С
|
п.
2.2
|
25,2
|
17
|
17
|
1.4
|
коэффициент
|
кл
|
-
|
|
1
|
1
|
1
|
Тепловыделения от искусственного
освещения
Тепловыделения от источников искусственного
освещения, если пренебречь частью энергии, нагревающей конструкции и уходящей
через них, Вт:
, (6.2.1)
где Nосв. - суммарная
мощность источников освещения, Вт.
Тепловыделения от источников
искусственного освещения, если суммарная мощность источников освещения
известна, Вт:
, (6.2.2)
где Е - нормируемая освещенность
помещения, лк [1,табл.2.5];
qосв - удельные
тепловыделения от ламп, Вт/(м² лк) [1,табл.2.6];
F - площадь
пола помещения, м²;
ηосв - доля
теплоты, поступающей в помещение. В данном случае, ηосв=1,00, так
как осветительные лампы установлены на некотором расстоянии от потолка.
Расчет тепловыделений от
искусственного освещения приведен в таблице 6.2.1.
Таблица 6.2.1 Расчет тепловыделений
от искусственного освещения
№
п/п
|
Наименование
величины
|
Обозначение
|
Ед.
измерения
|
Источник
информации или формула
|
Значения
величин
|
|
|
|
|
|
Т
|
Х
|
П
|
2
|
теплопоступления
от иск. освещения
|
Qосв
|
Вт
|
-73107310
|
|
|
|
2.1
|
освещенность
|
E
|
лк
|
[табл.2.5,
1]
|
-
|
200
|
200
|
2.2
|
площадь
пола помещения
|
F
|
м²
|
по
заданию
|
-
|
545,4
|
545,4
|
2.3
|
удельные
тепловыделения от ламп
|
qосв
|
Вт/(м² лк)
|
[табл.2.6,
1]
|
-
|
0,067
|
0,067
|
2.4
|
доля
теплоты, поступающей в помещение
|
ηосв
|
-
|
-
|
-
|
1,0
|
1,0
|
Теплопоступления через заполнения
световых проемов.
Теплопоступления через заполнение световых
проемов складываются из теплопоступлений за счет солнечной радиации и за счет
теплопередачи:
Qll=(qllр+qllт)·Fll,
Вт, (6.3.1)
где qllр
-
теплопоступления за счет солнечной радиации через 1 м2 вертикального
заполнения световых проемов, Вт/м2 ,
qllт
-
теплопоступления за счет теплопередачи через 1 м2 вертикального
заполнения световых проемов, Вт/м2 ,
Fll
-
площадь световых проемов, м2.
qllр=(qвп·kинс.в.+qвр·kобл.)·
kотн.t2,
Вт/ м2, (6.3.2)
где qвп
и
qвр
- это количество теплоты прямой и рассеянной солнечной
радиации, Вт/м2, поступающей в помещений в каждый расчетный час
суток через одинарное вертикальное остекление. Зависит от ориентации окна, от
географической широты, на которой находится здание и от времени суток. Эту
величину берем из [1, табл. 2.7]. Географическая широта 52, расчетный час суток
12-13 часов, так как в это время сумма qвп
и
qвр
максимальная (для юга): qвп=344
Вт/ м2,
qвр=91
Вт/ м2;
kотн -
коэффициент относительного проникания солнечной радиации через остекление,
отличающееся от одинарного, зависит от вида остекления и наличия солнцезащитных
устройств. Берем из [1, табл. 2.8]:
kотн =0,83;
t2 - коэффициент,
учитывающий затемнение светового проема переплетами. Согласно [1, табл. 2.9]:
t2=0,5;
Kобл-
коэффициент облучения;
Kинс-
коэффициент инсоляции:
, (6.3.3)
где H=2,5 м, B=4 м -
высота и ширина окна, берем с плана и разреза здания;
Lг=0,12 м, Lв=0,12 м -
размеры горизонтальных и вертикальных, выступающих элементов затемнения
(откосов);
a=0 и c=0 -
соответственно расстояния от горизонтальных и вертикальных элементов затемнения
до откоса светового проема;
Ас.о - солнечный азимут
остекления (для вертикальных затемняющих устройств) - это угол в градусах между
горизонтальной проекцией солнечного луча и горизонтальной проекцией нормали к
рассматриваемой плоскости остекления.
Из [1, табл. 2.10] высота и азимут
солнца для расчетного часа суток 12-13 на 52 географической широте h=58, Ас.=13.
Из [1,табл. 2.11] Ас.о=
90-Ас.=90-13=77.
b
- это угол (для горизонтальных затемняющих устройств) в градусах между
вертикальной плоскостью остекления и проекцией солнечного луча, но вертикальную
плоскость, перпендикулярную рассматриваемой плоскости остекления.
b=arctg(ctgh·cosАс.о)
(6.3.4)
b=arctg(ctg58°·cos77°)=8,0°.
.
Коэффициент облучения kобл зависит от
углов b1 и g1:
; (6.3.5)
. (6.3.6)
По [1, рис. 2.2] kобл.=
kобл.г.·
kобл.в.=1·1=1.
Тогда теплопоступления через южные окна:
qllр=(344·0,57+91·1)·
0,83·0,5=119,14 Вт/ м2;
Qllр=qllр·F=119,14·40=4765
Вт.
Теплопоступления через северные окна:
qllр=(0·0,57+59·1)·
0,83·0,5=24,485 Вт/ м2;
Qllр=qllр·F=24,485·40=
980 Вт.
Суммарные теплопоступления составляют 5745 Вт.
При расчетах необходимо учитывать аккумуляцию
части теплоты, поступающий за счет солнечной радиации, внутренними ограждениями
в помещении.
, Вт, (6.3.7)
где F1
-
площадь перегородки, м2,
F2 -
площадь пола, м2.
m1
и m2
- коэффициенты, учитывающие аккумуляцию теплоты перегородкой и полом,
соответственно. Зависят от материала и толщины внутренней конструкции и
продолжительности периода поступления прямой солнечной радиации на фасад
здания.
.
Тогда количество теплоты,
поступившее через заполнение светового проема и переданное воздуху помещения,
составит:
Вт. (6.3.8)
Теплопоступления через массивные
ограждающие конструкции.
Теплопоступления, Вт, через покрытие можно
определить по среднесуточным значениям:
,Вт, (6.4.1)
где F1 - площадь
покрытия, м2;
R -
сопротивление теплопередаче покрытия, (м2·°С)/Вт, R=3,0 (м2·°С)/Вт;н.ср.
- средняя температура наружного воздуха в июле, принимается по [6];
ρ - коэффициент поглощения
солнечной радиации поверхностью ограждающей конструкции;
qср - средние
суточные количества теплоты суммарной (прямой и рассеянной) солнечной радиации,
поступающей на поверхность покрытия, Вт/м2. Для горизонтальной
поверхности (покрытия) здания, расположенного на 52°с.ш. qср=329 Вт/м2;
tв -
температура воздуха в помещении, °С;
αн -
коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения, Вт/(м2·°С).
Коэффициент теплоотдачи наружной
горизонтальной поверхности ограждения:
, Вт/(м2·°С), (6.4.2)
где υ - минимальная
скорость ветра за июль, м/с.
Вт/(м2·°С).
Тогда:
Вт.
Теплопоступления через наружные
стены незначительны, и их при выполнении курсового проекта можно не учитывать.
Теплопоступления от оборудования,
обогреваемого с помощью электричества.
Теплопоступления от оборудования,
обогреваемого с помощью электричества.
Определяем теплопоступления от
оборудования, обогреваемого с помощью электричества по формуле:
Qоб =1000Nу·k1 , Вт,
(6.5.1)
где Nу - установочная
мощность оборудования, кВт;
k1 -
коэффициент, учитывающий долю теплоты, поступающей в помещение [7].
электропечь камерная (2 шт.):
Qоб =1000·20·0,3=6000 Вт.
Для двух электропечей Qоб=2·6000=12000
Вт.
Теплопоступления от
электродвигателей, установленных в общем помещении, и приводимого ими в
действии оборудования, при значении коэффициента полноты загрузки kп = 1,
находят по формуле:
Qдв =1000Nу(1-ɳ+
kт ɳ) kс, Вт,
(6.5.2)
где Nу - установочная
мощность оборудования, кВт;
ɳ - КПД электродвигателя; ɳ=0,82-0,85;
kт -
коэффициент перехода теплоты в помещение. kт=0,9;
kс -
коэффициент спроса на электроэнергию, для данного производства kс = 0,5.
молот ковочный (2 шт.):
Qдв =1000·15(1-0,85+
0,9·0,85) ·0,5=6865 Вт.
Для двух молотов ковочных Qдв=2·6865=13730
Вт.
вальцы ковочный (2 шт.):
Qдв =1000·25(1-0,85+
0,9·0,85) ·0,5=11440 Вт.
Для двух вальцов ковочных Qдв=2·11440=22880
Вт.
Теплопоступления при ручной сварке
от одного электросварочного поста принимают 4600 В. При установке местного
отсоса 70% теплоты и других вредностей удаляется из помещения.
стол для электросварочных работ (7
шт.):св =4600·0,3=1380 Вт.
Для семи столов для электросварочных
работы Qсв =1380·7=9660 Вт.
Теплопоступления от нагретых
поверхностей определяют по формулам теплопередачи. При этом теплота поступает
за счет конвективного теплообмена Qк, Вт, и излучения Qл,
Вт:
(6.5.3)
Количество теплоты, поступившей за
счет конвективного теплообмена, определяем по формуле:
, (6.5.4)
где коэффициент теплопередачи конвекцией,
Вт/(м2·оС);
tп, tв -
температура нагретой поверхности и окружающего воздуха, оС.
F -
поверхность теплоотдачи, м2.
Коэффициент теплопередачи конвекцией
для вертикальной поверхности можно определить по формуле:
, (6.5.5)
Для горизонтальной поверхности,
обращенной вверх, значение численного коэффициента -
Теплоотдачу излучением можно
определить:
, (6.5.6)
где приведенный коэффициент
лучеиспускания, в практических расчетах Вт/(м2·К4).
Температуру нагретой поверхности tп, °С,
следует принимать не более 45°С.
бак закалочный для масла (2 шт.):
Для холодного и переходного периода:
.
.
Общие теплопоступления, тогда равны:
.
Учитывая, что 70% теплопоступлений
удаляется с помощью местных отсосов, тогда:
.
Для двух баков:
Для теплого периода, когда tв =27°C:
;
;
Для двух баков:
.
оборудование для мойки деталей (2
шт.):
Для холодного и переходного периода:
.
.
Общие теплопоступления, тогда равны:
.
Учитывая, что 70% теплопоступлений
удаляется с помощью местных отсосов, тогда:
.
Для двух оборудований для мойки
деталей:
Для теплого периода, когда tв =27°C:
;
;
Для двух оборудований для мойки
деталей:
.
Суммарное количество теплоты, поступившее от
технологического оборудования и переданное воздуху помещения, составит:
Результаты расчет всех теплопоступлений за три
периода года сводим в таблицу 6.1.
Таблица 6.1.
Таблица
теплопоступлений в помещение для трех периодов года
№
|
Вид
теплопоступления
|
Обозначение
|
Единицы
измерения
|
Теплый
|
Холодный
|
Переходный
|
1.
|
Теплопоступление
от людей
|
Вт110019701970
|
|
|
|
|
2.
|
Теплопоступление
от искусственного освещения
|
Вт-73107310
|
|
|
|
|
3.
|
Теплопоступление
через заполнение светового проема
|
Вт5690--
|
|
|
|
|
4.
|
Теплопоступления
через массивные ограждающие конструкции
|
Вт4305--
|
|
|
|
|
5.
|
Теплопоступления
от технологического оборудования
|
Вт659856688566885
|
|
|
|
|
|
Итого
|
|
Вт
|
77080
|
76165
|
76165
|
7. Составление теплового баланса и
выбор системы отопления
температура теплопотеря здание
ограждающий
Рассчитанные теплопоступления и теплопотери
помещения цеха сводим в таблицу теплового баланса (таблица 6.1). Эти данные
используются при определении воздухообменов и выборе системы отопления.
Таблица 6.1.
Таблица
теплового баланса
Период
года
|
Общие
теплопотери, Вт
|
Потери
теплоты при tв=50С, Вт
|
Суммарные
тепло-поступления, Вт
|
Избытки
(+) или недостатки (-) теплоты с учетом работы дежурного отопления
|
Избытки
(+) или недостатки (-) теплоты без учета работы дежурного отопления
|
Холодный
|
35560
|
25150
|
76165
|
65755
|
40605
|
Переходный
|
8080
|
0
|
76165
|
68085
|
68085
|
Теплый
|
0
|
0
|
77080
|
77080
|
77080
|
При анализе таблицы видим, что теплопоступления
больше, чем теплопотери. Проектируется дежурная системы отопления, которая
обеспечивает в нерабочее время tв=50С, в рабочее время
отопление выключается. В помещение будет подаваться охлажденный приточный
воздух.
8. Расчет поверхности нагревательных
приборов системы отопления
Производим подбор диаметров трубопроводов
системы отопления. Для этого задаемся скоростью движения теплоносителя 0,3-0,5
м/с и удельные потери давления на трение не более 100-120 Па/м. Расчет сводим в
таблицу 8.1.
Таблица 8.1 Подбор
диаметров трубопроводов системы отопления
№
участка
|
Q,Вт
|
Gуч,
кг/ч
|
lуч,
м
|
dуч,
мм
|
V,
м/с
|
R,
Па/м
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
Ветка
"А"
|
1
|
12575
|
216
|
19,5
|
20
|
0,20
|
35
|
2
|
10060
|
173
|
6,0
|
15
|
0,25
|
82
|
3
|
7545
|
130
|
6,0
|
15
|
0,18
|
45
|
4
|
5030
|
87
|
6,0
|
15
|
0,15
|
22
|
7
|
2515
|
43
|
12,5
|
15
|
0,08
|
6
|
4'
|
5030
|
87
|
6,0
|
15
|
0,15
|
22
|
3'
|
7545
|
130
|
6,0
|
15
|
0,18
|
45
|
2'
|
10060
|
173
|
6,0
|
15
|
0,25
|
82
|
1'
|
12575
|
216
|
19,5
|
20
|
0,20
|
35
|
1
|
12575
|
216
|
8,5
|
20
|
0,20
|
35
|
2
|
10060
|
173
|
6,0
|
15
|
0,25
|
82
|
3
|
7545
|
130
|
6,0
|
15
|
0,18
|
45
|
4
|
5030
|
87
|
6,0
|
15
|
0,15
|
22
|
5
|
2515
|
43
|
12,5
|
15
|
0,08
|
6
|
4'
|
5030
|
87
|
6,0
|
15
|
0,15
|
22
|
3'
|
7545
|
130
|
6,0
|
15
|
0,18
|
45
|
2'
|
10060
|
173
|
6,0
|
15
|
0,25
|
82
|
1'
|
12575
|
216
|
8,5
|
20
|
0,20
|
35
|
К установке принимаем радиаторы Минского
радиаторного завода 2К 60П-500. Находим требуемое количество секций для каждого
радиатора.
Для ветки «А»:
Расчетные параметры системы отопления tг=120°С,
t0=70°С.
Из гидравлического расчета имеем Gветки
«А»=216 кг/ч.
Номинальный тепловой поток одной секции
радиатора 2К 60П-500 равен qн=130
Вт/с при номинальной средней разности температур ∆tн=70°С.
Радиатор устанавливается под подоконной доской В=80 мм, β4=1,03,
tр=5°С.
. Температуру подающей воды на входе в
рассматриваемую ветку:
°С
. Определяем среднюю температуру
отопительных приборов:
, °С (8.1)
,°С
. Определяем расчетную разность
температур по выражению:
∆tср.=tср.-tр., °С (8.2)
∆tср.=95-5=90
°С
. Расчетный требуемый тепловой поток
отопительного прибора равен:
для 1-го прибора: Q1=2515 Вт;
Аналогично для остальных 4 приборов Q1=2515 Вт.
. Определяем требуемый номинальный
тепловой поток отопительного прибора (при показателе p=0,00) по
формуле:
, Вт, (8.3)
где коэффициент φ
определяется
по выражениям:
(8.4)
для 1-го прибора:
Вт
Аналогично для остальных 4 приборов Qн.т.=1870 Вт.
. По требуемой величине Qн.т подбираем
требуемое минимальное число секций отопительных приборов, принимая β3=1,00 (до 15
секций):
Для секционных отопительных приборов
требуемое минимальное число секций определяется по формуле:
(8.5)
-для 1-го прибора:
.
Принимаем 14 секций.
Аналогично для остальных 4 приборов
принимаем 14 секций.
Для ветки «Б»:
Аналогично ветки «А» принимаем
для всех 5 приборов 14 секций.
9. Определение типов и
производительности местных отсосов
Вытяжные зонты:
- молот ковочный(2 шт.):
Рассчитываем расход воздуха для зонта,
расположенного на высоте l=0,8
м над источником длиной a=1,9
м и шириной b= 1,35 м.
Конвективная теплоотдача источника Q=6865
Вт. Скорость движения воздуха в помещении νв=0,3
м/с.
Определяем осевую скорость в конвективном потоке
на уровне расположения зонта, предварительно вычислив эквивалентный диаметр
источника:
dэ=1,13 (9.1)
м
Осевая скорость в конвективном
потоке на уровне всасывания, м/с :
νl=0,068(Q l/d2)l/3 (9.2)
νl=0,068(6865·0,8/1,8
2)1/3=0,81 м/с
Поскольку
,
то использование зонта
целесообразно.
Находим параметр ∆ по формуле:
∆=2,14(νв/νl)2 l2/d (9.3)
∆=2,14(0,3/0,81)2
0,82/1,8 =0,1 м
Назначаем размеры зонта:
А=1,9+2·0,1=2,1 м, В=1,35+2·0,1=1,55 м.
Коэффициент, учитывающий скорость
движения воздуха в помещении, находим по формуле:
kв=(1+2∆/ d)2(9.4)
kв=(1+2·0,1/1,8)2=1,23.
Поскольку источник выделяет только
теплоту, то kт=1.
Расход удаляемого воздуха
рассчитываем по формуле:
Lотс=Lo·kп kв·kt,(9.5)
где Lo - характерный расход, м3/ч,
определяемый по формуле
Lo=945·d2· νl (9.6)
kп - безразмерный
множитель, учитывающий влияние геометрических и режимных параметров,
характеризующих систему «источник-отсос»; в- коэффициент,
учитывающий влияние скорости движения воздуха в помещении;
kt -
коэффициент, учитывающий токсичность вредных выделений.отс=945·1,82·0,81
·1·1,23·1=3050 м3/ч.
Объемный расход воздуха, удаляемого
двумя зонтами равен:
Lобщ =
3050·2=6100 м3/ч.
вальцы ковочные (2 шт.):
Рассчитываем расход воздуха для
зонта, расположенного на высоте l=0,8 м над источником длиной a=1,9 м и
шириной b= 1,55 м.
Конвективная теплоотдача источника Q=11440 Вт.
Скорость движения воздуха в помещении νв=0,3 м/с.
Определяем осевую скорость в
конвективном потоке на уровне расположения зонта, предварительно вычислив
эквивалентный диаметр источника по формуле (9.1):
м
Осевая скорость в конвективном
потоке на уровне всасывания находим по формуле (9.2), м/с:
νl=0,068(11440·0,8/1,92)1/3=0,93
м/с
Поскольку
,
то использование зонта
целесообразно.
Находим параметр ∆ по формуле
(9.3):
∆=2,14(0,3/0,93)2
0,82/1,9 =0,08 м
Назначаем размеры зонта:
А=1,9+2·0,08=2,06 м, В=1,55+2·0,08=1,71м.
Коэффициент, учитывающий скорость
движения воздуха в помещении, находим по формуле (9.4):в=(1+2·0,08/1,9)2=1,18.
Поскольку источник выделяет только
теплоту, то kт=1.
Расход удаляемого воздуха
рассчитываем по формуле (9.5):отс=945·1,92·0,93
·1·1,18·1=3745 м3/ч.
Объемный расход воздуха, удаляемого двумя
зонтами равен:
Lобщ =
3745·2=7490 м3/ч.
Зонты-козырьки:
- электропечь камерная (2 шт.):
Размер отверстия 0,50х0,60м,t=17С,
температура в печи t=800С. Воздух удаляется механической
вентиляцией t=100С.
Барометрическое давление Р=745 мм.
. Находим плотность воздуха по
формуле:
,
Плотность воздуха помещения: ,
Плотность смеси: ,
Плотность воздуха, выходящего из
печи: .
Находим коэффициент К, определяющий,
какая часть отверстия работает на приток:
К=,
где Т=273+t=273+800=1073;
Т=273+t=273+17=290.
К=.
. Определяем высоту рабочего
отверстия, работающего на приток:
h=h·К=0,5·0,61=0,3
м,
тогда площадь отверстия, работающего
на приток:
F=b· h=0,6·0,3=0,18
м.
3. Находим среднее по высоте
отверстия избыточное давление , Па, под действием которого газы
выбиваются из печи:
= h(g/2=0,3·(1,22-0,33)·9,81/2=1,31
Па.
4. Рассчитываем скорость выхода
воздуха из печи:
.
. Массовый расход газов,
выбивающихся из печи G , кг/ч:
G= F···3600=0,183·0,33·2,81·3600=601
кг/ч.
. Массовое количество воздуха, G,
подтекающего под зонт из помещения:
G= G( t-t)/( t- t), кг/ч.
G=
601(800-100)/( 100-17)=5070 кг/ч.
G= G+ G,кг/ч.
G=601+5070=5671
кг/ч.
Объемный расход смеси воздуха и
газов:
L= G/ , м/ч
L=5671/0,95=5970
м/ч.
Размеры зонта-козырька принимаем:
ширину bз=0,2+b=0,2+0,6=0,8м;
вылет - lз=1,4·0,5=0,7
м.
Объемный расход смеси воздуха и
газа, удаляемого двумя зонтами-козырьками:
L=5970·2=11940
м/ч.
оборудование для мойки деталей (2
шт.):
Размер отверстия 0,50х0,60м,t=17С,
температура в машине t=90С. Воздух удаляется механической
вентиляцией t=45С.
Барометрическое давление Р=745 мм.
. Находим плотность воздуха по
формуле:,
Плотность воздуха помещения: ,
Плотность смеси: ,
Плотность воздуха, выходящего из
машины: .
Находим коэффициент К, определяющий,
какая часть отверстия работает на приток:
К=,
где Т=273+t=273+90=363;
Т=273+t=273+17=290.
К=.
. Определяем высоту рабочего
отверстия, работающего на приток:
h=h·К=0,5·0,52=0,26
м,
тогда площадь отверстия, работающего
на приток:
F=b· h=0,6·0,26=0,156
м.
3. Находим среднее по высоте
отверстия избыточное давление , Па, под действием которого газы
выбиваются из печи:
= h(g/2=0,26·(1,22-0,97)·9,81/2=0,32
Па.
4. Рассчитываем скорость выхода
воздуха из печи:
.
. Массовый расход газов,
выбивающихся из печи G , кг/ч:
G= F···3600=0,156·0,97·0,81·3600=441,25
кг/ч.
6. Массовое количество воздуха, G,
подтекающего под зонт из помещения:
G= G( t-t)/( t- t), кг/ч.
G=
441,25(90-45)/( 45-17)=709,15кг/ч.
G= G+ G,кг/ч.
G=441,25+709,15=1150,4
кг/ч.
Объемный расход смеси воздуха и
газов:
L= G/ , м/ч
L=1150,4/1,11=1040
м/ч.
Размеры зонта-козырька принимаем:
ширину bз=0,2+b=0,2+0,6=0,8м;
вылет - lз=1,4·0,5=0,7
м.
Объемный расход смеси воздуха и
газа, удаляемого двумя зонтами-козырьками:
L=1040·2=2080
м/ч.
Панели равномерного всасывания:
- стол для электросварочных работ (7
шт.):
Размеры стола- 1,2х0,89 м. Применяем
одностороннюю панель размерами 900х645 м2 (fжс=0,13 м2).
Расход воздуха, удаляемого через
панель:
,
где υ - скорость
воздуха в живом сечении, м/с. Принимаем υ=3,7 м/с.
.
Объемный расход воздуха, удаляемого
семью односторонними панелями равномерного всасывания:
L=1730·7=12110
м/ч.
бак закалочный для масла (2 шт.):
Размеры ванны - 1,1х1,05 м.
Применяем одностороннюю панель размерами 900х645 м2 (fжс=0,13 м2).
Расход воздуха, удаляемого через
панель:
,
где υ - скорость
воздуха в живом сечении, м/с. Принимаем υ=2,8 м/с.
.
Объемный расход воздуха, удаляемого
двумя односторонними панелями равномерного всасывания:
L=1310·2=2620
м/ч.
10. Расчет воздухообмена для
теплого, холодного периодов и переходных условий и выбор расчетного
Так как на
кузнечно-сварочном участке будут преобладающими вредностями только излишки
теплоты, то расчёт ведём только для них.
Тёплый период:
Расход приточного воздуха:
; (10.1)
.
Вентиляцию верхней зоны в количестве
обеспечивает крышный вентилятор.
Переходный период:
Расход приточного воздуха:
.
Как видим, в числителе второго
слагаемого получается отрицательная величина. Определяем расход воздуха для
вентиляции верхней зоны. Согласно [2] из верхней зоны под перекрытием помещения
необходимо удалять не менее однократного воздухообмена в час, т.е. .
Принимая расход приточного воздуха, находим из формулы (10.1) величину
∆t=tр.з.- tпр=4,2°С,
тогда tпр
=17-4,2=12,8°С.
Вентиляцию верхней зоны в количестве
обеспечивает крышный вентилятор.
Холодный период:
Расход приточного воздуха принимаем
по переходному периоду .
Из формулы (10.1) находим ∆t=2,0°С,
тогда tпр=17,0-2,5=14,5°С.
За расчетный период принимаем
переходный , .
Также осуществляется двукратный
приток в помещение приточной камеры в размере 100 м3/ч. Суммарный
расход приточного воздуха составляет
Lпр=45170 м3/ч.
. Описание принятых решений
приточно-вытяжной вентиляции в цехе
В здании предусмотрены
приточно-вытяжная система вентиляции, система отопления, система теплоснабжения
ВТЗ и калориферов приточной установки.
Приточная вентиляция.
Приточная вентиляция здания -
механическая, организованная, общеобменная. В здание предусмотрено 1 система
приточной вентиляции П1. Приточная камера располагается в осях 1-2 и А-Б на
отметке +2,100. В приточной камере установлена 1 вентустановка П1.
Производительность системы П1 cоставляет 45170 м3/ч.
Прокладка воздуховодов в цехе выполнена под фермой, на отметках +4.350
(прямоугольные воздуховоды) и +4.650 (круглые воздуховоды). Раздача приточного
воздуха в цехе осуществляется непосредственно в рабочую зону через 8
воздухораспределителей типа ВЭПш с отметки +1.500. Воздухозабор осуществляется
с отметки +2.455.
Вытяжная вентиляция.
Вытяжная вентиляция цеха
механическая. Удаление воздуха осуществляется 6 системами местной вентиляции от
технологического оборудования. В качестве местных отсосов используются панели
равномерного всасывания, зонты-козырьки и вытяжные зонты. Производительности
вытяжных установок составляют: В1- 12110 м3/ч, В2 - 6100 м3/ч,
В3 - 11940 м3/ч, В4 - 2620 м3/ч, В5 - 7490 м3/ч,
В6 - 2080 м3/ч. Выброс воздуха - факельный.
Воздух из верхней зоны цеха, в
размере 2730 м3/ч удаляется крышным вентилятором.
Отопление и теплоснабжение.
На кузнечно-сварочном участке
отопление осуществляется чугунными радиаторами МЗОТ 2К 60П-500. Трубы -
стальные водогазопроводные, диаметром 15-20 мм. Параметры теплоносителя системы
отопления - 120/70°С. Отопление - дежурное (на 5°С), работающее только в
нерабочее время.
У ворот устанавливаем тепловую
завесу. Теплоснабжение завес осуществляется от теплового узла водой с
параметрами теплоносителя 120/70°С, теплоноситель поступает по стальным
водогазопроводным трубам диаметром 50 мм. Теплоснабжение калориферов приточной
установки осуществляется также от теплового узла водой с параметрами
теплоносителя 120/70°С, теплоноситель поступает по стальным электросварными
прямошовными трубами диаметров 76х3,5 мм. Ввод теплосети осуществляется
электросварными прямошовными трубами диаметров 89х3,0 мм.
. Расчет раздачи приточного воздуха
в помещении
Размеры цеха (площадь 545,4 м2
, высота 6,0м). Расчетный воздухообмен L=45070 м3/ч.
Нормируемая температура воздуха в помещении 170С, нормируемая
скорость движения воздуха в помещении 0,3 м/с. Недостаток температуры на выходе
из воздухораспределителя .
Определяем требуемую площадь живого
сечения воздухораспределителей, исходя из рекомендуемой скорости.
(12.1)
.
Принимаем к установке приколонные
воздухораспределители типа ВЭПш с площадью живого сечения 0,5 м2.
Коэффициенты m=0,6, n=1,0.
Определяем их количество:
(12.2)
решеток.
Определяем действительную скорость
движения воздуха на выходе из решеток:
(12.3)
.
Расход воздуха через одну решетку
(12.4)
.
Скорость воздуха и избыточную
температуру воздуха при входе струи в рабочую зону определяем по формулам для
осесимметричных струй.
Находим коэффициент по табл. 2.20[1] в зависимости от
величин:
и (12.5)
,
где х - расстояние, которое проходит
струя до входа в рабочую зону, м;
=0,69.
Коэффициент стеснения определяем по формуле:
(12.6)
.
Коэффициент взаимодействия определяем по табл. 2.21 [1] в
зависимости от отношения , где расстояние между струями.
.
.
Коэффициент неизотермичности при подаче
воздуха горизонтальными струями :
Скорость струи на входе в рабочую
зону находим по формуле:
(12.7)
.
Избыточную температуру струи на
входе в рабочую зону находим по формуле:
(12.8)
Воздух входит в рабочую зону с
температурой на 1,28°С ниже, чем температура воздуха в рабочей зоне, т.е. с
температурой tx=17-1,28=15,72°С
и скоростью υx=0,48 м/с.
Скорость и избыточная температура на
оси струи при входе в рабочую зону должны соответствовать следующим
требованиям:
Полученные значения соответствуют
требуемым, следовательно, воздухо-распределители подобраны верно.
13. Аэродинамический расчет
приточной и вытяжной механических систем
Аэродинамический расчет
вентиляционной системы производят для:
) подбора размеров поперечного
сечения воздуховодов по рекомендуемым скоростям движения воздуха;
) определения потерь давления в
системе.
Рекомендуемые скорости в системах
вентиляции с механическим побуждением следующие:
νрек до 12 м/с -
магистраль;
νрек до 6 м/с -
ответвления.
Аэродинамический расчет систем
вентиляции состоит из двух этапов:
) расчет участков основного
направления (наиболее протяженного и нагруженного);
) увязка всех остальных ответвлений
системы.
Расчет основного направления.
Необходимо вычертить
аксонометрическую схему воздуховодов вентиляционной системы и разбить ее на
участки. На участках определить расход воздуха L, м3/ч.
Расход воздуха на участке определяется суммированием расходов на предыдущих
участках. По расходу и рекомендуемым скоростям подбирают диаметры воздуховодов.
К установке принимается воздуховод с
площадью ближайшей к требуемой скорости υтр. Необходимо
определить фактическую скорость движения воздуха в воздуховоде по табл. 22.15
[8].
Потери давления в системах вентиляции
складываются из потерь давления на трение и потерь давления в местных
сопротивлениях, Па:
(13.1)
Потери давления на трение, Па:
(13.2)
где R-удельные
потери давления на трение, Па/м, определяем по табл. 22.15 [8];
l - длина участка
воздуховода, м;
n - поправочный
коэффициент, который зависит от абсолютной эквивалентной шероховатости
воздуховодов kэ
воздуховодов и скорости движения воздуха, определяем по табл.2.23 [1].
Динамическое давление, Па:
, (13.3)
где - плотность воздуха, кг/м3.
Для воздуховодов прямоугольного
сечения за расчетную величину d принимают эквивалентный диаметр dэ, мм, при
котором потери давления в круглом воздуховоде при той же скорости будут равны
потерям давления в прямоугольном воздуховоде:
(13.4)
где a, b- стороны
прямоугольного воздуховода, мм.
Потери давления в местных
сопротивлениях, Па:
(13.5)
где - сумма коэффициентов местных
сопротивлений на расчетном участке воздуховода, коэффициентов местных
сопротивлений на границе двух участков с меньшим расходом и определяют по табл.
22.16-22.43 [8].
Увязка ответвлений.
Сравниваются значение располагаемого давления и
значение потерь давления на данном ответвлении:
(13.6)
Если данное условие не выполняется,
то производится увязка ответвлений:
1) уменьшение размеры воздуховодов если
возможно;
) установка диафрагмы (дополнительного
сопротивления на участке, на котором необходимо погасить давление).
Для того, чтобы подобрать диаметр диафрагмы,
необходимо подобрать коэффициент местного сопротивления диафрагмы:
(13.7)
где - динамическое давление на участке,
на котором устанавливается диафрагма, Па;
- располагаемые потери давления на
ответвление, Па;
-потери давления на увязываемом
ответвлении, Па.
По значению и по
размерам воздуховода, на котором устанавливается диафрагма, подбирают размер
диафрагмы по табл.22.48, 22.49 [8].
Аэродинамический расчет приточной
системы вентиляции сводится в таблицу 13.1.
Таблица 13.1.
Аэродинамический
расчет приточной системы вентиляции П1
№
уч.
|
L,
м3/ч
|
l,
м
|
Размеры
возд-ов
|
v,м/с
|
R,
Па/м
|
n
|
Рд,
Па
|
∑ξ
|
Z=PД∑ξ
|
Rln+Z
|
∑Rln+Z
|
|
|
|
a
|
b
|
d(dэкв),
мм
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
Основное
направление
|
ВЭПш
|
5635
|
-
|
-
|
-
|
-
|
3,13
|
-
|
-
|
-
|
5,88
|
3
|
17,63
|
17,63
|
17,63
|
1
|
5635
|
9,15
|
-
|
-
|
560
|
6,00
|
0,627
|
1
|
5,74
|
21,60
|
0,53
|
11,45
|
17,19
|
34,82
|
2
|
11270
|
6,00
|
600
|
600
|
600
|
10,10
|
1,420
|
1
|
8,52
|
61,21
|
0,22
|
13,47
|
21,99
|
56,80
|
3
|
16905
|
6,00
|
600
|
800
|
686
|
11,80
|
1,640
|
1
|
9,84
|
83,54
|
0,2
|
16,71
|
26,55
|
83,35
|
4
|
22535
|
14,80
|
600
|
1000
|
750
|
12,00
|
1,470
|
1
|
21,76
|
86,40
|
1,03
|
88,99
|
110,75
|
194,10
|
5
|
45070
|
1,05
|
1000
|
1200
|
1091
|
12,00
|
0,995
|
1
|
1,04
|
86,40
|
0,5
|
43,20
|
44,24
|
238,35
|
6
|
45170
|
2,10
|
1000
|
1200
|
1091
|
12,00
|
0,995
|
1
|
2,09
|
86,40
|
0,57
|
49,25
|
51,34
|
289,68
|
6*
|
45170
|
-
|
-
|
-
|
-
|
4,64
|
-
|
-
|
-
|
12,92
|
2
|
25,84
|
25,84
|
315,52
|
∆Pсист.
= 315,52 Па
|
Увязка
ответвлений
|
ВЭПш
|
5635
|
-
|
-
|
-
|
-
|
3,13
|
-
|
-
|
-
|
5,88
|
3
|
17,63
|
17,63
|
17,63
|
7
|
5635
|
3,15
|
-
|
-
|
560
|
6,00
|
0,627
|
1
|
1,98
|
21,60
|
0,7
|
15,12
|
17,10
|
34,73
|
δ=(34,82-34,73)/34,82*100=0,26%
|
ВЭПш
|
5635
|
-
|
-
|
-
|
-
|
3,13
|
-
|
-
|
-
|
5,88
|
3
|
17,63
|
17,63
|
17,63
|
8
|
5635
|
3,15
|
-
|
-
|
560
|
6,00
|
0,627
|
1
|
1,98
|
21,60
|
1,65
|
35,64
|
37,62
|
55,25
|
δ=(56,80-55,25)/56,80*100=2,73%
|
ВЭПш
|
5630
|
-
|
-
|
-
|
-
|
3,13
|
-
|
-
|
-
|
5,88
|
3
|
17,63
|
17,63
|
17,63
|
9
|
5630
|
3,15
|
-
|
-
|
560
|
6,00
|
0,627
|
1
|
1,98
|
21,60
|
2,65
|
57,24
|
59,22
|
76,85
|
δ=(83,35-76,85)/83,35*100=7,80%
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
ВЭПш
|
5635
|
-
|
-
|
-
|
-
|
3,13
|
-
|
-
|
-
|
5,88
|
3
|
17,63
|
17,63
|
17,63
|
1
|
5635
|
9,15
|
-
|
-
|
560
|
6,00
|
0,627
|
1
|
5,74
|
21,60
|
0,53
|
11,45
|
17,19
|
34,82
|
2
|
11270
|
6,00
|
600
|
600
|
600
|
10,10
|
1,420
|
1
|
8,52
|
61,21
|
0,22
|
13,47
|
21,99
|
56,80
|
3
|
16905
|
6,00
|
600
|
800
|
686
|
11,80
|
1,640
|
1
|
9,84
|
83,54
|
0,2
|
16,71
|
26,55
|
83,35
|
4
|
22535
|
14,80
|
600
|
1000
|
750
|
12,00
|
1,470
|
1
|
21,76
|
86,40
|
0,93
|
80,35
|
102,11
|
185,46
|
δ=(194,10-185,46)/194,10*100=4,45%
|
ВЭПш
|
5635
|
-
|
-
|
-
|
-
|
3,13
|
-
|
-
|
-
|
5,88
|
3
|
17,63
|
17,63
|
17,63
|
14
|
5635
|
3,15
|
-
|
-
|
6,00
|
0,627
|
1
|
1,98
|
21,60
|
0,7
|
15,12
|
17,10
|
34,73
|
δ=(34,82-34,73)/34,82*100=0,26%
|
ВЭПш
|
5635
|
-
|
-
|
-
|
-
|
3,13
|
-
|
-
|
-
|
5,88
|
3
|
17,63
|
17,63
|
17,63
|
15
|
5635
|
3,15
|
-
|
-
|
560
|
6,00
|
0,627
|
1
|
1,98
|
21,60
|
1,65
|
35,64
|
37,62
|
55,25
|
δ=(56,80-55,25)/56,80*100=2,73%
|
ВЭПш
|
5630
|
-
|
-
|
-
|
-
|
3,13
|
-
|
-
|
-
|
5,88
|
3
|
17,63
|
17,63
|
17,63
|
16
|
5630
|
3,15
|
-
|
-
|
560
|
6,00
|
0,627
|
1
|
1,98
|
21,60
|
2,65
|
57,24
|
59,22
|
76,85
|
δ=(83,35-76,85)/83,35*100=7,80%
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчет узла воздухозабора.
Принимаем к установке решётку типа
РН размером , м2,
рекомендуемая скорость в которой Vрек = 5 м/с.
Определим рекомендуемую площадь живого сечения решетки
м2.
тогда число решёток:
решетки.
Уточняем скорость:
м/с.
Устанавливаем решетки по вертикали в 2 ряда, а
по горизонтали в 2 ряда. В этом случае размер приточного проема 1400х2000 мм.
Далее выполняем аэродинамический расчет вытяжной
системы В3 и сводим его в таблицу 13.2.
Таблица 13.2.
Аэродинамический
расчет вытяжной системы вентиляции В3
№
уч.
|
L,
м3/ч
|
l,
м
|
Размеры
возд-ов
|
v,м/с
|
R,
Па/м
|
n
|
Rln,
Па
|
Рд,
Па
|
∑ξ
|
Z=PД∑ξ
|
Rln+Z
|
∑Rln+Z
|
|
|
|
a
|
b
|
d(dэкв),
мм
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
Основное
направление
|
МО
|
5970
|
-
|
-
|
-
|
-
|
2,96
|
-
|
-
|
-
|
5,26
|
2
|
10,51
|
10,51
|
10,51
|
1
|
5970
|
5,55
|
-
|
-
|
630
|
5,40
|
0,450
|
1
|
2,50
|
17,50
|
0,96
|
16,80
|
19,29
|
29,81
|
2
|
11940
|
7,65
|
-
|
-
|
710
|
8,40
|
0,885
|
1
|
6,77
|
42,34
|
0,42
|
17,78
|
24,55
|
54,36
|
3
|
11940
|
7,30
|
-
|
-
|
710
|
15,10
|
0,885
|
1
|
6,46
|
136,81
|
1,6
|
218,89
|
225,35
|
279,71
|
∆Pсист.=279,71
Па
|
Увязка
ответвлений
|
МО
|
5970
|
-
|
-
|
-
|
-
|
2,96
|
-
|
-
|
-
|
5,26
|
2
|
10,51
|
10,51
|
10,51
|
4
|
5970
|
5,55
|
-
|
-
|
630
|
5,40
|
0,450
|
1
|
2,50
|
17,50
|
0,96
|
16,80
|
19,29
|
29,81
|
δ=(29,81-29,81)/29,81*100=0,00%
|
14. Подбор вентиляционного
оборудования
1. Факельный выброс.
Факельный выброс - это выброс воздуха
вертикально вверх через трубы и шахты, не имеющие зонтов. При этом воздуховод,
удаляющий вредности из системы местных отсосов, следует оканчивать на высоте не
менее 2 м над высшей точкой кровли.
С достаточной точностью высоту факельного
выброса HФ
можно принимать равной 1,2×НЗД ,
где НЗД - высота здания, м.
Произведем расчет факельного выброса вытяжной
системы В5 согласно [9].
.1. Принимаем высоту HФ≈1,2×НЗД≈1,2·6,5=7,8
м.
.2. Определяем скорость воздуха на выходе из
насадка по формуле:
м/с. (14.1.1)
1.3.Находим диаметр насадка
факельного выброса dо, м по формуле:
м. (14.1.2)
1.4. Находим потери давления ∆P, Па в
факельном выбросе:
. (14.1.3)
. Вентилятор для В3.
Вытяжные системы с механическим
побуждением в основном оборудуются радиальными вентиляторами общего назначения.
Выбираем к установке вентилятор фирмы ЛИССАНТ.
Вентиляторы подбираются по сводному графику и
аэродинамическим характеристикам при известных величинах производительности и
полного давления.
Исходные данные:
) Объем удаляемого воздуха Lсети=11940
м3/ч;
2) Потери давления в сети,
определенные на основании аэродинамического расчета воздуховодов, и потери
давления в факельном выбросе, =279,71 Па;
Расчет:
2.1. Развиваемое полное давление вентилятора:
, (14.2.1)
где- потери давления в сети
воздуховодов и в факельном выбросе, Па.
.
.2. Производительность вентилятора с
учетом 10% запаса по производительности (т.к. общая длина воздуховодов менее 50
м):
(14.2.2)
.
.3. Согласно каталогу ЛИССАНТ
принимаем вентилятор общего назначения низкого давления ВР 86-77-8,0 с
диаметром рабочего колеса D=1,0∙Dном, частотой
вращения рабочего колеса n=740 об/мин; КПД hв=0,83 при
максимальном КПД hмакс=0,84,
установленном на одном валу с электродвигателем мощностью N=5,5 кВт.
.4. Проверяем требуемую мощность на
валу электродвигателя:
, (14.2.3)
где Lв - расход
воздуха, принимаемый для подбора вентилятора, м3/ч;
Pв - расчетное
сопротивление сети, Па;
hв - коэффициент полезного действия
вентилятора в рабочей точке;
hп - коэффициент полезного действия передачи.
.
С учетом запаса Кз=1,1:
.
Требуемая мощность электродвигателя
с учетом запаса меньше мощности принятого электродвигателя.
3. Крышный вентилятор.
Исходными данными для расчета
является расход удаляемого воздуха из верхней зоны в теплый , м3/ч,
и холодный , м3/ч,
периоды.
Расход воздуха в теплый период =2730 м3/ч
;
Расход воздуха в холодный период =2730 м3/ч
.
Вентилятор подбирается по графику
характеристик крышных вентиляторов. Выбираем к установке вентилятор фирмы
ЛИССАНТ.
Определяем производительность
вентилятора, м3/ч, по выражению (14.2.2). Тогда:
.
Из каталога определяем тип
вентилятора и его показатели:
тип вентилятора: ВКР-5,0;
число оборотов рабочего колеса: n =
920 об/мин;
мощность электродвигателя: N = 0,37
кВт.
4. Фильтр.
Воздушные фильтры представляют собой устройства
для очистки приточного, а в ряде случаев и вытяжного воздуха.
Очистку приточного воздуха от пыли в системах
механической вентиляции следует проектировать так, чтобы содержание пыли в
подаваемом воздухе не превышало:
) ПДК в атмосферном воздухе населенных пунктов -
при подаче его в помещения жилых и общественных зданий;
) 30% ПДК в воздухе рабочей зоны - при подаче
его в помещения производственных и административно-бытовых зданий;
) допустимых концентраций по техническим
условиям на вентиляционное оборудование и воздуховоды.
Конструкция фильтра определяется
характеристиками улавливаемой пыли и условиями эксплуатации.
Исходные данные:
) Объем приточного воздуха L=45170
м3/ч;
) Режим работы односменный τ=8
час.;
) Начальная запыленность воздуха принимаем Сн=0,001
г/м3.
Расчет:
Т.к. нет особых требований к
санитарно-гигиеническому составу воздуха, для проектируемого объекта можно
применить фильтры грубой очистки, например, ФяКП.
Определяем характеристики фильтра по табл.4.1
[8]:
- номинальная пропускная способность
одной ячейки фильтра;
- эффективность очистки.
.1. Требуемое количество ячеек
фильтра:
(14.4.1)
.
4.2. Общая площадь фильтра:
, (14.4.2)
где Fяч=0,22м2
- площадь одной ячейки фильтра,
.3. Действительная удельная
воздушная нагрузка фильтра, м3/(м2ч):
(14.4.3)
.
.4. Начальное сопротивление фильтра
по табл. 4.1 [8].
Пылеемкость фильтра при увеличении его сопротивления до 160 Па, т.е. на , составит
ПФ=4000г/м2 по табл. 4.1 [8]. Увеличение сопротивления фильтра можно
принимать на 100-120 Па.
.5. Количество пыли, оседающей на
фильтре за сутки (8 часов работы):
, (14.4.4)
.
.6. Продолжительность работы фильтра
без регенерации:
, (14.4.5)
.
5. Калориферы.
Нагревание воздуха в приточных камерах
вентиляционных систем производится в теплообменных аппаратах - калориферах.
Широко применяются калориферы биметаллические со
спирально-накатным оребрением: КСк3 и КСк4, КП3-СК и КП4-Ск. Теплообменным
элементом является трубка, изготовленная из двух трубок, насаженных одна на
другую. Внутренняя трубка - стальная, наружная - алюминиевая с накатным на ней
оребрением. В качестве
теплоносителя в калориферах КСк3 и КСк4 используется перегретая вода с рабочим
избыточным давлением до 1,2 МПа и температурой до 1800С. Эти
калориферы многоходовые, устанавливаются горизонтально. Средняя модель (КСк3)
имеет три ряда трубок по ходу воздуха, большая модель (КСк4)- четыре ряда.
В результате расчета калориферов определяется их
тип, номер, количество, схемы соединения по воздуху и теплоносителю,
аэродинамическое и гидравлическое сопротивление. Принимаем последовательное
соединение по воздуху и параллельное по
теплоносителю.
Исходные данные:
) Объем приточного воздуха L=45170
м3/ч;
) Расчетная температура наружного воздуха (для
холодного периода года по параметрам Б) tн=-24°С;
) Температура приточного воздуха tпр=14,5°С;
) Теплоноситель - горячая вода с параметрами tгор
=1200С
, tобр
=700С.
Расчет:
Находим начальную и конечную температуры
приточного воздуха (до и после калорифера): tнач=
tн=-24°С;
Учитывая нагрев воздуха в вентиляторе на 10С,
воздух в калориферах необходимо подогревать до температуры: tкон=
tп р -
1=14,5-1=13,50С.
.1. Расход теплоты, необходимый для нагрева
приточного воздуха , Вт:
, (14.5.1)
где L- расход нагреваемого
воздуха, м3/ч;
с - удельная теплоемкость воздуха,
с=1,005кДж/(кг∙0С);
- плотность воздуха при температуре , кг/м3;
- температура воздуха до и после
калорифера, 0С.
.
.2. Задаемся массовой скоростью νρ’ =7кг/(м2∙с)
и находим площадь фронтального сечения калориферной установки для прохода
воздуха, м2:
, (14.5.2)
где кг/м3;
.
.3. Принимаем к установке калорифер
КСк 3 - 12 по табл.2.28 [1]:
- табличное значение площади
фронтального сечения калорифера;
- живое сечение для прохода воды;
- поверхность нагрева одного
калорифера.
.4. Находим действительную массовую
скорость:
, (14.5.3)
.
Находим расход воды в калориферной
установке:
, (14.5.4)
где - удельная
теплоемкость воды, =4,19 кДж/(кг∙0С).
.
Находим скорость воды в трубках
калориферов, м/с:
, (14.5.5)
.
По найденным значениям и по табл.
2.29 [1] находим коэффициент теплопередачи калорифера:
КСк3-12 ; ; .
.5. Определяем требуемую поверхность
нагрева калорифера:
, (14.5.6)
где - средняя температура теплоносителя
, 0С;
=0С;
- средняя температура нагреваемого
воздуха, 0С;
=0С.
.
.6. Определяем общее число
устанавливаемых калориферов:
, (14.5.7)
.
Тогда действительная площадь
нагрева:
(14.5.8)
.
.7. Запас поверхности нагрева
калорифера:
, (14.5.9)
.
Аэродинамическое сопротивление
калорифера определяем по табл. 2.29 [1] при :
.
Гидравлическое сопротивление
калорифера КСк3-12 определяем при ; :
, (14.5.10)
где А - коэффициент сопротивления по табл.2.28
[1], А=34,25;
- скорость движения воды в трубках.
.
Приточная система оборудуется радиальным
вентилятором общего назначения. Выбираем к установке вентилятор фирмы
«Лиссант».
Вентиляторы подбираются по сводному графику и
аэродинамическим характеристикам при известных величинах производительности и
полного давления.
Исходные данные:
) Объем приточного воздуха Lсети=45170
м3/ч;
2) Потери давления в сети,
определенные на основании аэродинамического расчета воздуховодов, =315,52 Па;
) Потери давления в фильтрах, =160 Па;
) Потери давления в калориферах, =161,26 Па.
Расчет:
6.1. Развиваемое полное давление вентилятора:
, (14.6.1)
где- потери давления в сети
воздуховодов, Па;
- потери давления в фильтре, Па;
- потери давления в калорифере, Па.
.
.2. Производительность вентилятора с
учетом 15% запаса по производи-тельности (т.к. общая длина воздуховодов более
50 м):
(14.6.2)
.
.3. Согласно каталогу «Лиссант»
принимаем вентилятор общего назначения низкого давления ВР 86-77-12,5 с
диаметром рабочего колеса D=Dном, частотой
вращения рабочего колеса n=730 об/мин; КПД hв=0,74 при
максимальном КПД hмакс=0,75,
установленном на одном валу с электродвигателем мощностью N=18,5 кВт.
.4. Проверяем требуемую мощность на
валу электродвигателя:
, (14.6.3)
где Lв - расход
воздуха, принимаемый для подбора вентилятора, м3/ч;
Pв - расчетное
сопротивление сети, Па;
hв - коэффициент полезного действия
вентилятора в рабочей точке;
hп - коэффициент полезного действия
передачи.
.
С учетом запаса Кз=1,1
.
Требуемая мощность электродвигателя
с учетом запаса меньше мощности принятого электродвигателя.
15. Расчет и подбор
воздушно-тепловых завес
Воздушно - тепловые завесы устраивают в
отапливаемых зданиях для обеспечения требуемой температуры воздуха в рабочей
зоне и на рабочих местах, расположенных вблизи ворот и у дверей.
У ворот промышленных зданий
устраивают воздушные завесы шиберного типа, которые в результате частичного
перекрытия проема воздушной струей, сокращают прорыв наружного воздуха через
открытый проем, а в помещение поступает смесь холодного наружного с нагретым
воздухом воздушной завесы. При этом температура смеси воздуха , 0С,
поступающего в помещение при работе воздушной завесы следует принимать не менее
120С при работе средней тяжести.
Исходные данные:
размер ворот: 3,6х4 м;
высота здания: 5,0 м;
- расчётная температура наружного
воздуха: ;
температура воздуха в помещении: ;
барометрическое давление: 745мм рт.
ст.;
работа средней тяжести:;
расчётная скорость ветра (зимой):
Расчет.
Общий расход воздуха, кг/ч,
подаваемый завесой шиберного типа определяется по выражению:
(15.1)
где - отношение расхода воздуха,
подаваемого завесой, , к расходу
воздуха, проходящего в помещение через проём при работе завесы . Принимаем
0,6;
- коэффициент расхода проёма при
работе завесы. Определяем по [1, табл.2.49] в зависимости от типа ворот
(раздвижные или распашные), вида завесы (боковая или нижняя) и относительной
площади , где - площадь
проёма ворот (=14,4 м2);
- площадь воздуховыпускных щелей, м2.
Примем , тогда по
[1, табл.2.49] (для
распашного проёма);
- плотность, кг/м3, смеси
подаваемой завесой воздуха при температуре , можно определить по выражению
- разность давления воздуха с двух
сторон наружного ограждения на уровне проёма, оборудованного завесой, Па.
Значение можно
определить по выражению
(15.2)
где - поправочный коэффициент,
учитывающий степень герметичности здания. Для зданий без аэрационных проёмов .
Гравитационное давление , Па,
находим по выражению
(15.3)
где - расстояние по вертикали от центра
проёма, оборудованного завесой, до уровня нулевых давлений, где давления
снаружи и внутри здания равны ( высота нейтральной зоны), м. Для зданий без
аэрационных проёмов можно принимать 0,5 высоты ворот, ;
- плотность воздуха, кг/м3,
при наружной температуре (-24 0С)
;
- плотность воздуха, кг/м3,
при ,.
Ветровое давление, Па, определяется
по выражению
(15.4)
где с - расчётный аэродинамический
коэффициент, значение которого для вертикального ограждения - 0,8.
- расчётная скорость ветра, м/с, при
параметрах «Б» для холодного периода года .
Тогда расчётная разность давлений
составит:
Подставим значение в выражение
(15.1), получим:
По [1, табл.2.50] выбираем завесу
ЗТ.В2-28.1.У3 суммарной производительность по воздуху , по теплу ,
относительная площадь .
Из выражения (15.1) находим действительное
значение :
.
Требуемую температуру воздуха,
подаваемого завесой, , находим по
выражению:
, (15.5)
где - отношение теплоты, теряемой с
воздухом, уходящим через открытый проём наружу, к тепловой мощности завесы
(находим по[1, рис.2.27]), .
Тогда 0С .
Тепловую мощность калориферов
завесы, Вт, определяем по формуле:
, (15.6)
где - температура воздуха, забираемого
для завесы 0С, принимаем равной .
Тогда Вт.
Отклонение от расчётной
производительности:
.
Отклонение составляет не более 10%.
Литература
1.
Теплоснабжение и вентиляция. Курсовое и дипломное проектирование. /Под ред.
проф. Б.М.Хрусталева - М.:Изд-во АСВ, 2008, 3-е издание исправленное и
дополненное.
.
СНБ 4.02.01-03.Отопление, вентиляция и кондиционирование.- Мн.,2004.
.
ГОСТ 12.1.005. Общие санитарно-гигиенические требования к микроклимату
производственных помещений. - М., 1991.-75 с.
.Волков
О.Д. Проектирование промышленной вентиляции. - Харьков, 1989. - 239 с.
.
ТКП 45-2.04-43-2006. Строительная теплотехника. - Министерство архитектуры и
строительства Республики Беларусь, 2007. - 32 с.
.
СНБ 2.04.02-2000. Строительная климатология. - Мн., 2001. - 40 с.
.
Титов В.П., Сазонов Э.В. и др. Курсовое и дипломное проектирование по
вентиляции гражданских и промышленных зданий. - М., 1985. - 206 с.
.
Справочник проектировщика. Часть 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха
Книга 2. /под ред. Н.Н. Павлова и Ю.И. Шиллера. - М., 1992. - 416 с.
.
Пилюшенко В.П. Методические указания к курсовым проектам по вентиляции. Подбор
оборудования вентиляционных установок. - М., 1999.-75 с.
.
Внутренние санитарно-технические устройства. В 3 ч. Ч.1. Отопление /В.Н.
Богословский, Б.А. Крупнов, А.Н. Сканави и др. под ред. И.Г. Староверова и Ю.И.
Шиллера. - 4-е изд., перераб. И доп. - М.: Стройиздат, 1990. -344 с.