Охрана воздушного бассейна

Охрана воздушного бассейна

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Вологодский государственный университет"

Инженерно-строительный факультет

Кафедра теплогазоснабжения и вентиляции

"Охрана воздушного бассейна"

Выполнил

Юрецкая Е.А.

Проверил, принял

доцент кафедры ТГВ

Карпов Д.Ф.

Вологда

Практическая работа №1. Аэрация производственного здания

Задание №1. Определить углы открытия створок аэрационных проемов по следующим исходным данным: температура наружного воздуха , рабочей зоны  и уходящего воздуха ; массовые расходы воздуха через нижние  и верхние фрамуги ; высота центров нижних , верхних фрамуг  и нейтральной зоны ; коэффициент , учитывающий распределение давления по аэрационным проемам, равен ; максимально возможные площади сечений нижних  и верхних фрамуг . Плотности воздуха при соответствующих температурах по формуле (3.4) равны ,  и . Коэффициенты расхода  и .

Рис. 1.1 - Схема аэрационной створки

Решение:

Разность давлений , , вызывающее перемещение воздуха через приточные и вытяжные проемы, находится по формуле:

,(1.1)

где,  и  - плотность воздуха, соответствующая температуре наружного воздуха, рабочей зоны  и уходящего воздуха, .

Потери давления на проход воздуха через приточный проем , , равны:

.(1.2)

Потери давления на проход воздуха через вытяжной проем , , определяются по зависимости:

.(1.3)

При известных потерях давления  и , , массовых расходах приточного  и вытяжного воздуха , , площади нижних (приточных)  и верхних (вытяжных)  проемов равны соответственно, :

,(1.4)

,(1.5)

где и  - коэффициенты расхода воздуха через соответствующий проем при угле открытия створки .

Для определения угла открытия створок приточных и вытяжных отверстий створок (рис. 1.1) пользуются соответственно следующими выражениями:

,(1.6)

,(1.7)

где и  - искомые величины.

,

Из этого следует, что  и .

Практическая работа №2. Расчет калориферной установки

Задание №2.

Подобрать воздухонагревательную установку из калориферов типа КВС при теплоносителе перегретая вода с параметрами , : начальная  и конечная температура воздуха ; расход нагреваемого воздуха . При подборе калориферов типа КПС принять давление пара , а температуру его насыщения - .

Решение:

Количество теплоты , , воспринимаемое воздухом с начальной температурой  для его нагрева до температуры , , принято определять по уравнению теплового баланса:

,(2.1)

где - удельная массовая изобарная теплоемкость воздуха, ;

 - плотность воздуха при его начальной температуре , .

.

Задаемся массовой скоростью воздуха

Требуемое живое сечение воздухонагревательной установки , , по воздуху определяют через следующее выражение:

.(2.2)

По табл. 3 принимаем к установке параллельно по воздуху два калорифера КВС 10А-П, для которых .

Уточнение массовой скорости воздуха выполняется на основании формулы (2.2):

.(2.3)

Массовый расход воды , , требуемый для работы воздухонагревателя по заданным условиям, рассчитывается по формуле:

,(2.4)

где - удельная массовая изобарная теплоемкость воды, .

Таблица 3 Технические данные калориферов моделей КВС-П и КПС-П

Скорость воды в живом сечении воздухонагревателя , , равна:

.(2.5)

где - площадь живого сечения по теплоносителю (см. табл. 3), .

Коэффициент теплопередачи ,  для калориферов КВС (теплоноситель - вода) принято определять по формуле:

,(2.6)

Требуемую поверхность нагрева , , калориферной установки вычисляют из уравнения теплопередачи:

.(2.7)

Температурный напор воздухонагревательной установки при теплоносителе - вода , , определяют по формуле:

.(2.8)

Расчетное число рядов калориферной установки по ходу движения воздуха рассчитывается по формуле:

,(2.10)

где - суммарная поверхность нагрева в одном ряду, ;

 - число калориферов в одном ряду;

 - площадь нагрева одного калорифера (см. табл. 3), .

Полученное число  округляют до ближайшего в большую сторону . Таким образом, n=2.

Действительная поверхность нагрева калориферной установки , :

.(2.11)

Запас поверхности нагрева калориферной установки , %, вычисляется по формуле:

.(2.12)

Такой запас нагрева удовлетворяет предъявляемым требованиям (запас поверхности нагрева до 20%). Потери давления , , по воздуху в калориферной установки типа КВС равны:

,(2.13)

Гидравлическое сопротивление калориферной установки , , рассчитывается по формуле:

,(2.15)

где - число ходов по теплоносителю (см. табл. 3);

 - условный диаметр патрубка для теплоносителя (см. табл. 3), .

Практическая работа №3. Дефлектор. Подбор дефлектора ЦАГИ. Расчет пылеуловителей - циклонов

Задание №3. Рассчитать циклон серии ЦН: марка циклона - ЦН-24; расход очищаемого воздуха =9000 ; количество циклонов =3 и способ их установки - круговая с отводом воздуха из общего коллектора; температура очищаемого воздуха =46; плотность очищаемой пыли =2200 ; ее начальная концентрация =120 , и медианный размер частиц =16 .

а) диаметр циклона , ;

б)      аэродинамическое сопротивление, , ;

в)      степень очистки , .

Решение:

Оптимальная скорость воздуха в циклоне, согласно табл. 4, , определяем необходимую площадь , , сечения циклонов:

.(3.1)

Диаметр циклонов , , рассчитывается по формуле:

.(3.2)

Для циклонов серии ЦН номенклатурные диаметры равны: , , , , , , , , , ).

Принимаем ближайший номенклатурный диаметр .

Таблица 4 Оптимальная скорость воздуха u_опт и КМС z₀ циклонов серии ЦН

Действительная скорость воздуха в циклоне , , вычисляется по формуле:

.(3.3)

где - ближайший к величине  номенклатурный диаметр циклона, .

Действительная скорость в циклоне отличается от номинальной скорости на , что меньше .

Аэродинамическое сопротивление установки , , равно:

,(3.4)

где - коэффициент местного сопротивления, отнесенный к скорости  и равный:

,(3.5)

где - коэффициент, зависящий от диаметра циклона (табл. 5);

 - поправочный коэффициент на запыленность воздуха (табл. 6);

 - коэффициент, зависящий от компоновки нескольких циклонов (см. табл. 4) и определяемый по табл. 7.

Плотность воздуха при  составляет .

Таблица 5 Поправочный коэффициент на диаметр циклона k₁

По графике на рис. 3.1, линия 4, находим  при эффективности циклона ЦН-24 .

Таблица 6 Поправочный коэффициент на запыленность воздуха k₂

Размер пыли  для реальных условий: диаметра циклона , скорости воздуха , , плотности пыли ,  и динамической вязкости , , находится по формуле:

.(3.6)

Таблица 7 Поправочный коэффициент на компоновку группы циклонов Δz

Динамическая вязкость воздуха  определяется по зависимости, :

.(3.7)

где - коэффициент динамической вязкости при .

Рис. 3.1 - Фракционная эффективность циклонов НИИОГаза: 1 - ЦН-11; 2 - ЦН-15у; 3 - ЦН-15; 4 - ЦН-24; 5 -линия к решению задачи

Определяем эффективность циклона ЦН-24:

а) на графике (см. рис. 3.1) находим точку с координатами с координатами  и ;

б)      из этой точки проводим линию 5, параллельную прямой 4;

в)      из точки на оси абсцисс , восстанавливаем перпендикуляр до пересечения с проведенной линией 5;

г)       точка пересечений соответствует эффективности циклона .

Задание №4. Рассчитать трубу Вентури (скоростной газопромыватель) с подачей в него воды через струйную форсунку и циклон-пылеотделитель для колошниковой пыли: коэффициент очистки воздуха =0,985; расход воздуха =7000 ; удельный расход распыляемой воды =0,001 ; напор подаваемой воды =330 ; скорость воздуха в конфузоре трубы =19 . Коэффициент местного сопротивления сухого пылеотделителя без подачи в него воды равен . В качестве пылеотделителя принят циклон ЦВП без подачи в него воды диаметром , , ,  или  с коэффициентом местного сопротивления , отнесенным к условной скорости в поперечном сечении циклона .

В данной задаче определить:

а) аэродинамические сопротивления трубы Вентури  и циклона-пылеотделителя , ;

б)      геометрические размеры аппарата;

в)      диаметр сопла орошаемой форсунки , .

Решение:

Затраты энергии на мокрую очистку газа от пыли ,  на  газа, определяется по формуле:

,(4.1)

где - аэродинамическое сопротивление трубы Вентури и циклона каплеотделителя, ;

 - удельный расход орошаемой воды,  на  воздуха;

 - давление распыляемой воды, .

Зависимость между степенью очистки запыленного воздуха  и затратами энергии , , выражается формулой:

,(4.2)

где и  - параметры, характеризующие пыль (табл. 8).

При расчете аппаратов для очистки воздуха коэффициентом  задаются и определяют его, исходя из экономических требований. Тогда затраты энергии на мокрую очистку газа с учетом формулы (4.2) можно представить следующим образом:

.(4.3)

Таблица 8 Параметры B и θ

Из формулы (4.1) находятся общие аэродинамические потери в трубе Вентури и циклоне-пылеотделителе , :

.(4.4)

.

Диаметр циклона-пылеотделителя , , вычисляется по формуле:

,(4.5)

где - условная скорость в поперечном сечении циклона при номенклатурном диаметре циклона, .

Аэродинамическое сопротивление циклона-пылеотделителя , , равно по формуле:

.(4.6)

где - плотность очищаемого воздуха, принять равной .

Аэродинамическое сопротивление трубы Вентури , , при подаче в нее воды равно:

.(4.7)

Скорость воздуха в горловине трубы Вентури , , определяется по формуле:

,(4.8)

где - плотность орошаемой жидкости, принять равной ;

 - коэффициент гидравлического сопротивления трубы Вентури с подачей в нее воды, равный:

.(4.9)

Зависимость (4.8) при длине горловины  ( - диаметр горловины трубы Вентури, ), , , с учетом, что , а  определяется по формуле (4.9), принимает вид:

.(4.10)

Геометрические размеры трубы Вентури (рис. 4.1) будут составлять:

Рис. 4.1 - Схема трубы Вентури

а)
диаметр горловины , :

;(4.11)

б)      длина горловины , :

;(4.12)

;

в) диаметр входного отверстия конфузора , :

;(4.13)

г) длина конфузора , :

,(4.14)

где - угол раскрытия конфузора, ;

д)      длина выходного отверстия диффузора , :

(4.15)

где - скорость воздуха на выходе из диффузора, принимается в пределах  с таким расчетом, чтобы диаметр  был равен номенклатурным диаметрам воздуховодов;

е) длина диффузора , :

,(4.16)

где - угол раскрытия диффузора, принимаемый равным .

.(4.17)

Список использованных источников

аэрация калорифер циклон газопромыватель

1.     Каменев, П.Н. Вентиляция: учеб. пособие / П.Н. Каменев, Е.И. Тертичник. - М.: АСВ, 2008. - 624 с.

2.      Дроздов, В.Ф. Отопление и вентиляция / В.Ф. Дроздов. - М.: Высшая школа, 1984. - 263 с.

.        ГОСТ 30494-96. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещении. - Введ. 03.01.1999. - М.: Изд-во стандартов, 1999. - 7 с.

.        Строительные нормы и правила. Отопление, вентиляция и кондиционирование: СНиП 2.04.05-91*: введ. 01.01.92. - М.: Москва, 1994. - 64 с.

.        Строительные нормы и правила. Строительная климатология: СНиП 23-01-99: введ. 01.01.2000. - М.: ФГУП ЦПП, 2000. - 58 с.

.        Беккер, А. Системы вентиляции: учеб. пособие / А. Беккер. - М.: Техносфера, Евроклимат, 2005. - 232 с.

.        Внутренние санитарно-технические устройства: справочник проектировщика. Вентиляция и кондиционирование воздуха / В.Н. Богословский, С.Ф. Копьев, Л.И. Друскин [и др.]; под ред. И.Г. Староверова. - М.: Стройиздат, 1975. - 502 с.

.        Отопление и вентиляция / В.Н. Богословский, В.И. Новожилов, Б.Д. Симаков [и др.]; под ред. В.Н. Богословского. - М.: Стройиздат, 1976.

.        Система стандартов по организации учебного процесса и контроля его качества. Проекты дипломные и курсовые. Общие требования и правила оформления расчетно-пояснительной записки. Стандарт организации. СТО ВоГТУ 2.7 - 2006.

.        Охрана окружающей среды / С.В. Белов, Ф.А. Барбинов, А.Ф. Козьков [и др.]; под. ред. С.В. Белова. - М.: Высшая школа, 1991. - 319 с.