Розрахунок потрібного повітрообміну
Укладачі: доц. канд. техн. наук А.Г. Дашковский
доц. канд. техн. наук М.Е. Гусельников
Рецензент доц. канд. техн. наук А.М. Плахов
Методичні вказівки розглянуті і рекомендовані до видання методичною семінаром кафедри екології та безпеки життєдіяльності
Зав. кафедрою проф. д-р техн. наук _______________ В.Ф. Панін
Схвалено методичною комісією ІЕФ.
Представлення. метод. комісії
доц. канд. техн. наук _________________ А.Г. Дашковский
РОЗРАХУНОК ПОТРІБНОГО ВОЗДУХООБМЕНА
Обмін повітря в виробничих приміщеннях необхідний для очищення повітря від шкідливих умов: для видалення шкідливих речовин (виділяються шкідливих газів, парів і пилу); для видалення зайвих водяної пари; для видалення надлишкового тепла.
У даних методичних вказівках розглядається розрахунок потрібного повітрообміну (L м 3 / ч), для очищення повітря від шкідливих газів і парів та для видалення надлишкового тепла за допомогою механічної загальнообмінної вентиляції.
1.Расчет ВОЗДУХООБМЕНА ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВІТРЯ
Потрібних повітрообмін визначається за формулою:
де: L, м 3 / год - потреба повітрообмін;
G, г / ч - кількість шкідливих речовин, що виділяються в повітря приміщення;
xв. мг / м 3 - гранично допустима концентрація шкідливості в повітрі робочої зони приміщення, відповідно до ГОСТ 12.1.005-88 за [1];
xн. мг / м 3 - максимально можлива концентрація тієї ж шкідливості в повітрі населених місць по таблиці 1, згідно СН-3086-84.
Застосовується також поняття кратності повітрообміну (n), яка показує скільки разів протягом однієї години повітря повністю змінюється в приміщенні. Значення n може бути досягнуто природним повітрообміном без пристрою механічної вентиляції.
Кратність повітрообміну визначається за формулою:
де: Vп - внутрішній об'єм приміщення, м 3.
Згідно СН 245-71, кратність повітрообміну n 10 неприпустимо.
Так як xн визначається по таблиці 1 (див. Додаток), а xв по таблиці 2; то для розрахунку потрібного повітрообміну необхідно в кожному випадку визначати кількість шкідливих речовин, що виділяються в повітря приміщення.
Розглянемо окремі характерні випадки виділення шкідливих речовин в повітря приміщення і визначення потрібного повітрообміну.
1.1.Определение повітрообміну при випаровуванні розчинників і лаків
Випаровування розчинників і лаків зазвичай відбувається при фарбуванні різних виробів. Кількість летких розчинників, що виділяються в повітрі приміщень можна визначити за такою формулою:
де: а. м 2 / год - середня продуктивність по фарбуванню одного робітника, складова при ручному фарбуванні пензлем, а = 12 м 2 / год; пульверизатором; а = 50 м 2 / год
А. г / м 2 - витрата лакофарбових матеріалів;
m. % - відсоток летючих розчинників, що містяться в лакофарбових матеріалах;
n - число робітників, одночасно зайнятих на фарбування.
Чисельні значення величин А і m визначаються по таблиці 3. Додатки
Визначити кількість що виділяються в повітря приміщення летючих розчинників.
По таблиці 3 для кольорового аеролака при фарбуванні розпиленням:
А = 180 г / м 2. m = 75%
G = 50180752 / 100 = 13500 г / ч
Визначаємо потреба повітрообмін в приміщенні по (4):
- для ацетону знаходимо з таблиць 1 і 2, Додатки.
L = 13500 * 1000 / (200 - 0.35) = 67500 м 3 / год
Про т в е т. L = 67500 м 3 / год.
1.2. Визначення потрібного повітрообміну при пайку електронних схем
Пайка здійснюється свинцево-олов'яним припоєм ПОС-60, який містить С = 0,4 частки обсягу свинцю і 60% олова. Найбільш отруйні аерозолі (пари) свинцю.
В процесі пайки з припою випаровується до B = 0,1% свинцю, а на 1 пайку витрачається 10 мг припою. При числі пайок - N. кількість виділяютьсяпарів свинцю визначається як:
У приміщенні об'ємом Vп = 1050 м 3 три людини здійснюють пайку припоєм ПОС-40 з продуктивністю по 100 контактів на годину. Знайти необхідну кратність повітрообміну.
По (5) визначаємо кількість аерозолів свинцю, що виділяються в повітря:
G = 0,6 0,00110 100 3 = 1,8 мг / год
Визначаємо потреба повітрообмін:
- для свинцю та його сполук знаходимо з таблиць 1 і 2, Додатки:
L = 1,8 / (0,01 - 0,001) = 200,0 м 3 / год,
Про т в е т: L = 185,5 м 3 / год,
1.3. Визначення повітрообміну в житлових і громадських приміщеннях
У житлових і громадських приміщеннях постійним шкідливим виділенням є видихуваному людьми вуглекислота (СО2).
Визначення потрібного повітрообміну проводиться за кількістю вуглекислоти, що виділяється людиною і по допустимій її концентрації.
Кількість вуглекислоти в залежності від віку людини і виконуваної роботи а також допустимі концентрації вуглекислоти для різних приміщень наведені в таблицях 4 і 5.
для сільських населених пунктів - 0,33 л / м 3
для малих міст (до 300 тис. жителів) - 0,4 л / м 3
для великих міст (понад 300 тис. жителів) - 0,5 л / м 3
Визначити потрібну кратність повітрообміну в приміщенні, де працюють три людини
1.За таблиці 3 визначаємо кількість СО2, що виділяється одним чоло
Визначаємо потреба повітрообмін:
L = 23 * 3 / (1 - 0.5) = 138 м 3 / год
Про т в е т: L = 138 м 3 / год
1.4. Визначення потрібного повітрообміну при виділенні газів (парів) через нещільність апаратури, що знаходиться під тиском
Виробнича апаратура, що працює під тиском, як правило, не є цілком герметичній. Ступінь герметичності апаратури зменшується в міру її зносу.
Вважаючи, просочування газів через нещільності підпорядковується тим же законам, що і витікання через невеликі отвори, і припускаючи, що закінчення відбувається адіабатично, кількість газів просачівшіхся через нещільності можна визначити за формулою:
де, k - коефіцієнт, що враховує підвищення витоку від зносу обладнання (k = 1-2);
c - коефіцієнт, що враховує вплив тиск газу в апараті:
v - внутрішній обсяг апаратури і трубопроводів, що знаходяться під тиском, м 3;
М - молекулярна маса газів, що знаходяться в апаратурі;
Т - абсолютна температура газів в апаратурі, про К.
Система, що складається з апаратів і трубопроводів, заповнена сірководнем. Робочий тиск в апаратурі ра = 3 ата, а в які проводять трубопроводах ра = 4 ата.
Внутрішній об'єм апаратури Vа = 5 м 3. обсяг трубопроводів, Vтр = 1,2 м 3. Температура газу в апаратурі - tтр = 120 о С, в трубопроводі - tтр = 25 о С.
Визначити потреба повітрообмін в приміщенні.
Визначаємо величини витоків сірководню (H2 S) з апаратури і трубопроводів.
Приймаємо k = 1,5;
з = 0,169 (за таблицею);
Витік газу з апаратури становить:
Витік газу з трубопроводів становить:
= 0,372 + 0,104 = 0,476 кг / год = 476 г / год
Використовуючи дані таблиці 1 додатка, знаходимо:
- для сірководню знаходимо. Хв = 10 мг / м 3; Хн = 0,008 мг / м 3;
L = 4761000 / (10 - 0,008) = 47638,1 м 3 / год
Про т в е т: L = 47638,1 м 3 / год
Висновок: В повітря приміщення одночасно можуть виділятися кілька шкідливих речовин, які за дією на організм людини можуть бути односпрямованим і різноспрямованими. Для односпрямованих речовин розрахункові значення потрібного повітрообміну підсумовуються, а для різноспрямованих речовин вибирається найбільше значення потрібного повітрообміну.
Для першої шкідливості в повітрі робочої зони - шкідливих (токсичні) речовин в розглянутих прикладах всі вони відносяться до речовин різноспрямованої дії, тому приймаємо до подальшого розрахунку максимальне з отриманих значень, тобто L = = 67500 м 3 / год (потреба повітрообмін для парів розчинників при фарбуванні).
Для перевірки відповідності вимогам пристрою вентиляції визначимо кратність повітрообміну,
n = 67500/4800 = 14,1 ч -1.
Дане значення перевищує встановлену величину - 10 год -1. тому необхідно прийняти додаткове рішення з вентиляції в приміщенні. Наприклад, таким рішенням може бути виключення поширення від двох місць забарвлення розчинників по всьому приміщенню за рахунок застосування місцевої витяжної вентиляції.
Розрахунок обсягу повітря, що видаляється місцевою вентиляцією визначається за формулою:
де, F - площа перетину всмоктувальних отворів, м 2;
v - швидкість повітря в перерізі витяжної вентиляції, м / с. Рекомендується приймати значення швидкості в інтервалі 0,8 - 1,5 м / с.
Таким чином, потреба повітрообмін для решти шкідливих речовин приймаємо для виділень сірководню:
L = = 47638,1 м 3 / год;
n = 47638,1 / 4800 = 9,9 год -1.
2. РОЗРАХУНОК ПОТРІБНОГО ВОЗДУХООБМЕНА ДЛЯ ВИДАЛЕННЯ НАДЛИШКОВОГО ТЕПЛА
Розрахунок потрібного повітрообміну для видалення надлишкового тепла
здійснюється за формулою:
де. L, м 3 / год - потреба повітрообмін;
Qизб. ккал / ч - надлишкове тепло;
в = 1.206 кг / м 3 - питома маса припливного повітря;
c в = 0,24 ккал / кг.град - теплоємність повітря;
де. t вих. o C - температура приділяється повітря;
t пр. o C - температура припливного повітря;
Величина t при розрахунках вибирається залежно від теплонапряженности повітря - Qн:
при Qн 20 ккал / (м 3 * год) t = 6 o C;
при Qн> 20 ккал / (м 3 * год) t = 8 o C;
де Vп. м 3 - внутрішній об'єм приміщення.
Таким чином, для визначення потрібного повітрообміну необхідно визначити кількість надлишкового тепла за формулою:
де: Qоб. ккал / ч - тепло, що виділяється обладнанням;
Qосв. ккал / ч - тепло, що виділяється системою освітлення;
Qл. ккал / ч - тепло, що виділяється людьми в приміщенні;
Qр. ккал / ч - тепло, що вноситься за рахунок сонячної радіації;
Qотд. ккал / ч - тепловіддача природним шляхом.
Визначаємо кількість тепла, що виділяється обладнанням
де: Y1 - коефіцієнт переходу тепла в приміщення, що залежить від виду обладнання;
Роб. кВт - потужність, споживана обладнанням;
де: Рном. кВт - номінальна (встановлена) потужність електрообладнання приміщення;
Y2 - коефіцієнт використання встановленої потужності, що враховує перевищення номінальної потужності над фактично необхідної;
Y3 - коефіцієнт завантаження, тобто відношення величини середнього споживання потужності (в часі) до максимально необхідної;
Y4 - коефіцієнт одночасності роботи обладнання.
При орієнтовних розрахунках твір всіх чотирьох коефіцієнтів можна приймати рівним
Визначаємо кількість тепла, що виділяється системою освітлення
де. - коеф.перевода електричної енергії в теплову,
лампи розжарювання = 0,92 - 0,97,
люмінесцентні лампи = 0,46 - 0,48;
b - коефіцієнт одночасності роботи (при роботі всіх світильників b = 1);
сos () = 0,7 - 0,8 - коефіцієнт потужності;
Росв. кВт - потужність освітлювальної установки.
Визначаємо кількість тепла, що виділяється знаходяться в приміщенні людьми
де. N - кількість людей в приміщенні
qл. ккал / ч - тепловиділення однієї людини (таблиця 6)
Визначаємо кількість тепла, внесеного за рахунок сонячної радіації
де. m - кількість вікон
S, м 2 - площа одного вікна
qост. ккал / ч - сонячна радіація через засклену поверхню (табл.7)
Визначаємо тепловіддачу, яка відбувається природним шляхом
Якщо немає додаткових умов, то можна вважати орієнтовно,
що Qотд = Qр для холодного і перехідного періодів року (середньодобова температура зовнішнього повітря нижче +10 o C).
Для теплого періоду року (середньодобова температура повітря вище +10 o C) приймаємо Qотд = 0.
Серед отриманих розрахункових значень потрібного повітрообміну для шкідливих речовин і видалення надлишкового тепла вибирається найбільше значення потрібного повітрообміну.