Семинар 4 (1б) Мехвентиляция Атмосфера (Все семинар Готлиб Я.Г)

19

Семинар 4 Мехвентиляция Атмосфера

Расчет воздухообмена СИСТЕМ МЕХАНИЧЕСКОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ

Вентиляционные системы на производств, создающие ВОЗДУХООБМЕН в помещениях, обычно выполняют функции и нормализации МИКРОКЛИМАТА (по поддержанию нормируемых значений температуры воздуха t в ^о С ), и обеспечения установленной нормативами ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ (ПДК) q_ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны. ВНИМАНИЕ!!! Когда в помещении одновременно происходит выделение и вредных веществ, и избытков теплоты, при проектировании системы вентиляции следует необходимый расход её определять по каждому виду выделений, и принимать потребный воздухообмен в помещении равным большему из полученных значений..

Для оценки ЭФФЕКТИВНОСТИ вооздухообмена применяют понятие

кратность воздухообмена  К _в , которое показывает сколько раз за час ПОЛНОСТЬЮ сменяется воздух в помещении.

К _в = L/ V , 1/ час , где L – расход воздуха (объем воздуха, поступающего в помещение в единицу времени), м ³/ч,

V - объем вентилируемого помещения, м ³.

При ПРАВИЛЬНО организованной вентиляции  КРАТНОСТЬ воздухообмена должна быть в пределах 1-10 .(не более 10). Расход воздуха на ОДНОГО работающего L ₁ = L / n должен быть - в помещениях с объемом на 1 работающего v ₁  = V / n < 20  м ³ * не менее [L ₁] ≥ 30 м ³/ч, - в помещениях с объемом на 1 работающего v ₁  = V / n = 20-40 м ³ * не менее [L ₁] ≥ 20 м ³/ч.

Пример расчета на кратность воздухообмена.

В помещении размерами 4х6х3 м работает 4 человека. Система обще обменной приточной вентиляции обеспечивает кратность воздухообмена 1,5. Достаточна ли такая кратность воздухообмена?

Объем помещения V = 4х6х3 = 72 м ³, объем помещения, приходящийся на 1 рабочего v ₁  = V / n = 72 : 4 = 18 м ³< 20 м ³.

При таком объеме помещения на 1 работающего расход воздуха на 1 работающего должен быть  [L ₁] ≥ 30 м ³/ч, а в помещение должно поступать [L ] =[L ₁] . n = 30.4 =120м ³/ч

Объем воздуха, поступающего в помещение в единицу времени,

L = К _в.V = 1,5 . 72 = 108 м ³/ч < 120м ³/ч, т.е. что меньше потребного.

 Значит кратность воздухообмена 1,5 НЕДОСТАТОЧНА

Приближенные расчеты расхода приточного воздуха.

1. При избытках в помещении явного тепла, которое воздействует на изменение температуры воздуха в помещении (приняв t_wz, = t₁) , потребное количество вентиляционного воздуха L = L _{пр ,} м³/ч , рассчитывают по формуле

L = Qизб / c _ρ.ρ.(t₁ - t_in), где

где Qизб – избыточный тепловой поток, Дж/с

t ₁ – температура воздуха, удаляемого из рабочей зоны помещения вентиляцией,. °К; t_in – температура приточного воздуха, .°К;

c _ρ - удельная теплоёмкость при постоянном давлении, Дж/(кг·°К);

ρ– плотность воздуха, кг/м³ (принимаем ρ= const = 1,2 кг/м³ ).

Примечания

1. В приведенной формуле в качестве задаваемого постоянного значения может

быть использована величина теплоемкости c = c _ρ .ρ , в Дж/( м³· °К) .

2. Значения Qизб и c _ρ могут быть взяты с другими системами единиц:

Qизб в ккал/час, а c _ρ в ккал/(кг .°C) ;

(1 Дж/с = 3600 Дж/час = 3,6 кДж/час= 1 Вт = 0,86 ккал/час)

( 1Дж/(кг·°К ) . 1 кг/ м³ = 1 Дж/ (м³ .°К) = 0,24 кал/ м³_·°К)

Для воздуха c _ρ≈ 1005 кДж/(кг·°К)=1,005 Дж/(кг·°К)≈0,24 кал/(кг_·°К)≈ 0,24ккал/(кг_·°К)

3. При использовании Qизб в ккал/час удельная теплоёмкость c _ρ должна быть взята в единицах ккал/(кг .°C).

4. Поскольку в знаменатели приведенной формулы рассматриваются РАЗНОСТИ температур, то там их можно брать и в ^о К, и в ^о С.

Пример.

1. В цехе объемом V =1000 м ³имеет место избыточная теплота Qизб=2400 ккал/ч. Определить потребный воздухообмен в помещении цеха, если удельная теплоёмкость воздуха c _ρ =0,24 ккал/(кг·°C), плотность ρ=1,2 кг/м3 и температура приточного воздуха tпр=16 °C, а вытяжного – tвыт=21 °.C.

Расход приточного воздуха по избыточному теплу L = L _{пр (тепло)}, м³/ч

Избыточная теплота Qизб=2400 ккал/ч,

Удельная теплоёмкость воздуха c _ρ =0,24 ккал/(кг .°C),

Плотность воздуха ρ =1,2 кг/м³

Температура приточного воздуха t_in = tпр=16.°С,

вытяжного – t₁ = tвыт=21 °С

По формуле L _тепло = Qизб / c _ρ.ρ.(t₁ - t_in) = 2400/ [(0,24 .1,2) . (21- 16) ]=

= 2400/0,24. 1,2 . 5 = 2000/ 1,2 = 1666, 7 м³/ч

Системы вентиляции для данного помещения должна обеспечивать потребный воздухообмен L _тепло= 1666, 7 м³/ч

Для обеспечения нормализации этого количества тепловыделения кратность воздухообмена должна быть К _в = [L ]  / V = 1666,7 / 1000 = 1,67

Такая кратность воздухообмена находится в рекомендуемых пределах К _в = 1-10

2.При выделении в воздух помещения производственных вредных веществ (газов, паров или пыли ) необходимое количество приточного воздуха, подаваемого в помещение L = L _пр, м³/ч, можно определить по формуле:

L = m_вр / ( q_рз - q_пр ), где

m_вр – количество вредного вещества, поступающего в воздух помещения, мг/ч;

q_рз – концентрация вредного вещества в воздухе, удаляемом из помещения системой вентиляции.

q_пр – концентрация вредного вещества в приточном (наружном) воздухе, мг/м3;

Как правило, за счет работы вентиляции должно быть выполнено условие q_рз ≤ q_ПДК ,

где q_ПДК– предельно допустимая концентрация удаляемого вредного вещества, мг/м3

_{ВНИМАНИЕ!!! Если известно, что в воздух рабочей зоны выделяются вредные вещества , то при проектировании системы вентиляции в ВРЗ должна быть обеспечена ПДК соответствующего ВВ по нормам, т.е. принимается} q_рз = q_ПДК.

Приведенная выше формула приобретает вид:

L = m_вр / (q_ПДК. - q_пр ),

Допускается, чтобы в приточном (наружном) воздухе могло быть ВВ не выше 4 класса опасности в концентрации q_пр ≤0,3 q_ПДК.

_{ВНИМАНИЕ!!! Если о подаваемом воздухе сказано, что он ЧИСТЫЙ, (или в задаче НИЧЕГО не сказано о подаваемом воздухе) , надо считать, что} q_пр = 0.

Приведенная выше формула приобретает вид:

L = m_вр / q_рз или с учетом сказанного выше L = m_вр / q_ПДК.

Пример.

2. В цехе в воздух рабочей зоны выделяется 20 г/ч оксида углерода СО (ПДКСО=20 мг/м3). В наружном воздухе, откуда вентиляция должна забирать приточный воздух, из-за наличия городского транспорта может так же находиться оксид углерода. Определить потребный воздухообмен в помещении цеха, который должна обеспечить приточная вентиляция.

Расход приточного воздуха по выделению оксида углерода СО L = L _{пр (СО)}, м³/ч

Количество выделения в воздух помещения оксида углерода СО

m _вр = m_СО = 20 г/ч = 20 000 мг/час;

Концентрация СОв воздухе, удаляемом из помещения системой вентиляции,

q_рз = q_ПДК(СО) = 20 мг/м³

Концентрация СО в приточном воздухе, не должна быть более 0,3 q_{ПДК(СО).}

Поэтому принимаем qпр = 0,3 q_ПДК(СО) = 0,3 . 20 = 6 мг/м³

По формуле L _СО = m _вр /( q_рз - qпр) = 20000 / (20 – 6) = 20000/ 14 = 1428,6 м³/ч

Потребный воздухообмен в цеховом помещении, куда выделяется оксид углерода должен быть не менее 1428,6 м³/ч.

Примечание к Примерам 1 и 2.

Если в одном и том же цехе из Примеров 1 и 2 имеет место ОДНОВРЕМЕННО выделение и ИЗБЫТОЧНОГО ТЕПЛА, как в Примере 1, и ОКСИДА УГЛЕРОДА, как в Примере 2, то необходимая для такого цеха вентиляция должна обеспечивать воздухообмен, потребный для большего из расходов , рассчитанных для снижения избыточного тепла L _тепло = 1666, 7 м³/ч и выделяемого СО в воздух помещения

L _СО = 1428,6 м³/ч.

Системы вентиляции для данного помещения должна обеспечивать потребный воздухообмен L _тепло= 1666, 7 м³/ч > L _СО =1428,6 м³/ч/

2.1. При выделении в воздух помещения ОДНОВРЕМЕННО нескольких (n) i-тых вредных веществ, обладающих РАЗНОНАПРАВЛЕННЫМ действием на организм человека, то определяют расход воздуха Li для каждого из этих веществ. Для i-го вещества с интенсивностью выделения m_{вр i} и предельно допустимой концентрацией q_{ПДК i} будем определять :

L_i = m_{вр i} /( q _{ПДК i} - qпр _i ).

Потребный расход воздуха L в помещении выбираем таким образом, чтобы было обеспечено наибольшее (максимальное) из полученных i-тых значений расходов воздуха L_i:

L = max ( L_i )

Пример.

2.1.Рассчитать потребный воздухообмен, если известно, что в воздух помещениях при выполнении технологического процесса выделяется 5 мг/ч хрома Cr ( ПДК_Cr=0,001 мг/м3) и 100,0 мг/ч паров Н₂SO₄ (ПДК _Н2SO4 =1 мг/м3) , вещества РАЗНОНАПРАВЛЕННОГО действия.

По хрому Cr при qпр _Cr = 0_: L_Cr= m_{вр Cr}/( q _{ПДК Cr} - qпр _Cr) = 5 / ( 0,001 – 0) = 5000 м3/час