Комкин А.И.Расчет систем механической вентиляции (825483), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Приэтом вычисления следует выполнять как для теплого, так и холодного времени года. За конечный результат принимают большеезначение из полученных расчетами по перечисленным выше показателям.6.2. Расчет по кратности воздухообмена и удельному расходуРасчеты требуемого воздухообмена по этим двум показателямявляются в некоторой степени ориентировочными, так как приэтом не рассматриваются количество источников вредных выделений и их интенсивность в каждом конкретном случае, а нормы устанавливаются исходя из опыта практической деятельности.Для расчета по нормируемой кратности воздухообмена применяют формулуLk = kV,–1(6.1)где k – кратность воздухообмена, ч , показывающая, сколько раз вчас меняется воздух в помещении вследствие работы вентиляции;3V – объем помещения, м ; для помещений высотой 6 м и более согласно СНиП 41–01–2003 принимают V = 6А, где А – площадь по2мещения, м .Как правило, для производственных помещений, в которых нетинтенсивных вредных выделений, нормируемая кратность возду–1хообмена k < 10 ч , но, например, для ряда химических производств она может быть больше.
Значения кратности воздухообмена для некоторых типов помещений приведены в приложении 2.88Следует отметить, что кратность воздухообмена k, обеспечиваемая в помещении работой системы вентиляции, не связанаоднозначно с создаваемой при этом подвижностью воздуха w, допустимые значения которой регламентируются нормативными документами. При одном и том же расходе воздуха и кратностивоздухообмена подвижность воздуха может существенно менятьсяв зависимости от конфигурации помещения и схемы организациидвижения воздуха в этом помещении.
Например, при равномерномдвижении воздуха со скоростью w через все поперечное сечение Fпомещения длиной l обеспечивается расход воздуха L = 3600wF.Соответствующая этому случаю кратность воздухообмена k == L/(Fl) = 3600w/l. Таким образом, она будет зависеть не только отподвижности воздуха, но и от длины помещения.Расчет по нормируемому удельному расходу приточного воздуха выполняют по формуламLn = nA;(6.2)Lm = mN,(6.3)2где n – нормируемый расход приточного воздуха на 1 м площади322пола помещения, м /(ч ⋅ м ); А – площадь помещения, м ; m – нор3мируемый расход приточного воздуха м /ч, на одного человека,одно рабочее место, единицу оборудования; N – число людей, рабочих мест, единиц оборудования.Значения n в зависимости от назначения помещения обычно32лежат в пределах от 3 до 18 м /(ч ⋅ м ). Так, для жилых помещений32рекомендуют принимать n = 3 м /(ч ⋅ м ).Расход воздуха m в расчете на одного человека может прини3мать значения до 90 м /(ч ⋅ чел).
Эти значения рекомендуют устанавливать исходя из объема помещения, приходящегося на одногочеловека. Для помещений без естественного проветривания при3нимают m = 60 м /(ч ⋅ чел). Для помещений с естественным про3ветриванием при объеме помещения на 1 человека менее 20 м3принимают m ≥ 30, при объеме 20…40 м – m = 20…30; при объеме3не менее 40 м расход не нормируется.896.3. Расчет по интенсивности вредных выделенийРассмотрим систему механической вентиляции помещения(рис.
6.1). В общем случае она содержит приточную вентиляцию,подающую воздух в помещение с массовым расходом Gпр и вытяжную вентиляцию, удаляющую воздух из верхней и рабочей зонпомещения с массовыми расходами соответственно Gвз и Gрз. Приэтом из рабочей зоны воздух может удаляться как общеобменнойвентиляцией, так и местными отсосами. Вентиляция должна обеспечивать удаление из помещения избытков теплоты, влаги и вредных веществ.Рис.
6.1. Схема воздухообмена в помещенииИзбытки явной теплоты. Балансы явной теплоты и воздуха впомещении описываются следующей системой уравнений:3,6Q + Gпрcptпр − Gвзcptвз − Gрзcptрз = 0;(6.4)Gпр − Gвз − Gрз = 0,(6.5)где Q – избытки явной теплоты в помещении, Вт; cp – удельнаятеплоемкость воздуха; cp ≈ 1,0 кДж/(кг ⋅ ºС); tпр, tвз, tрз – температуры соответственно приточного воздуха, воздуха в верхней и рабочей зонах помещения, ºС.
Обратимся к первому слагаемому вуравнении (6.4), введя для него обозначение Q′ = 3,6Q. Так же, каки все остальные слагаемые в этом уравнении, оно имеет размерность кДж/ч. Отсюда получим следующее выражение для массового расхода воздуха, удаляемого из верхней зоны:90Gвз =Q′ − Gрз c p (tрз − tпр )c p (tвз − tпр ).(6.6)Перейдем в формулах (6.5), (6.6) от массовых расходов к объемным с помощью соотношений Lпр = Gпр /ρпр, Lвз = Gвз /ρвз иLрз = Gрз /ρрз, где ρпр, ρвз, ρрз – плотности соответственно приточного воздуха и воздуха в верхней и рабочей зонах помещения,3кг/м . В результате получимLвз =Q ′ − Lрзρ рз c p (tрз − tпр );(6.7)Lпр = Lвз ρвз/ρпр + Lрз ρрз/ρпр.(6.8)ρвз c p (tвз − tпр )Температуру воздуха tпр, подаваемого в помещение системойвентиляции без обработки наружного воздуха, определяют поформулеtпр = tнар + 0,001р,(6.9)где tнар – температура наружного воздуха, ºС; для теплого периода года tнар определяется параметрами А, а для холодного периодагода – параметрами Б (см.
табл. 1.8); р – полное давление вентилятора приточной системы вентиляции, Па.Температуру воздуха в рабочей зоне tрз принимают равной допустимой для данного периода года и категории работ (см.табл. 1.2). При этом для помещений с избытками явной теплотыпри проектировании систем вентиляции за расчетную температурувоздуха в рабочей зоне tрз принимают максимальную из допустимых температур. Если для производственных помещений с избытками теплоты и безлюдным производством требования к температурному режиму помещений отсутствуют, расчетную температурувоздуха в помещении в теплый период года принимают на 3…5 ºСвыше расчетной температуры наружного воздуха, а для холодногопериода года – экономически целесообразную температуру. Длянепроизводственных помещений температура tрз определяется требованиями СНиП 41-01–2003 (см.
табл. 1.3).91Температура воздуха tвз, удаляемого из верхней зоны помещения, зависит от многих факторов, в частности от особенностей организации воздухообмена в помещении. В некоторых случаях дляпомещений с высотой более 4 м она может быть рассчитана поформулеtвз = tрз + ∆(H − 2),(6.10)где ∆ – градиент температуры по высоте помещения, ºС/м, зависящий от особенностей теплообмена в помещении и определяемый, как правило, по результатам натурных измерений; H – расстояние от пола до центра вытяжных отверстий в помещении, м.При этом для помещений с незначительными избытками теплоты,3не превышающими 23 Вт/м , полагают ∆ = 0,2…0,5 ºС/м; призначительных избытках теплоты в помещении, превышающих323 Вт/м , ∆ = 0,7…1,5 ºС/м.
Следует отметить, что приведенныезначения ∆ применимы только для схемы воздухообмена «снизу –вверх», т. е. при подаче приточного воздуха в рабочую зону и удалении нагретого воздуха из верхней зоны. Когда приточный воздух подается в верхнюю зону, значение температурного градиентабудут близки к нулю, так что tвз ≈ tрз.Входящие в приведенные выше формулы величины ρпр, ρвз, ρрзв соответствии с (1.6) зависят от давления и температуры воздуха,так что при нормальном атмосферном давлении 101,3 кПа плотность воздуха и температура будут связаны соотношениемρ = 353 /(273,15 + t).(6.11)Обычно принимаемая в расчетах плотность приточного возду3ха ρпр = 1,2 кг/м соответствует температуре tпр = 20 ºС.Если значения температуры приточного воздуха и воздуха впомещении отличаются не более чем на 15 ºC, то с погрешностью, не превышающей 5 %, можно положить ρвз = ρрз = ρпр. Приэтом уравнения (6.7), (6.8) примут видLвз =92Q ′ − Lрз ρпр c p (tрз − tпр )ρпр c p (tвз − tпр );(6.12)Lпр = Lвз + Lрз.(6.13)Избытки влаги.
Составим уравнение баланса влаги в помещении. По аналогии с (6.4) будем иметьMвл + Gпрdпр − Gвзdвз − Gрзdрз = 0,(6.14)где Mвл – интенсивность влаговыделений в помещении, г/ч; dпр,dвт, dрз – влагосодержание соответственно приточного воздуха ивоздуха в верхней и рабочей зонах помещения, г/кг.Из уравнения баланса (6.14) и соотношения (6.5) находимGвз =M вл − Gрз (dрз − dпр )(dвз − dпр ).(6.15)Для объемных расходов получим выражениеLвз =M вл − Lрзρрз (dрз − dпр )ρвз (dвз − dпр ),(6.16)которое при условии ρвз = ρрз = ρпр принимает видLвз =M вл − Lрзρпр (dрз − dпр )ρпр (dвз − dпр ).(6.17)Входящее в (6.17) влагосодержание воздуха в различных зонахпомещения определяется параметрами микроклимата в этих зонах.Для рабочей зоны такими параметрами являются допустимые значения температуры и влажности воздуха.
При этом для определения влагосодержания могут быть использованы формулы (1.12),(1.15) или I–d-диаграмма.Влагосодержание в приточном воздухе dпр определяется исходя из параметров А и Б приточного воздуха (см. табл. 1.8). Так длятеплого периода, когда параметры А соответствуют tнар = 22,3 ºC иудельной энтальпии Iнар = 49,4 кДж/кг, из I–d-диаграммы находимdпр ≈ 10,5 г/кг. Для холодного периода года значение dпр будет зависеть от вида предварительной обработки наружного воздуха (его93нагревание или смешивание с воздухом вентилируемого помещения).Кроме того, при наличии избытков влаги в помещении необходимо учитывать возможность конденсации влаги на его внутренних поверхностях.
Для предотвращения этого температура внутренних поверхностей должна быть на 0,5…1 ºC выше температурыточки росы воздуха, удаляемого из помещения системой вентиляции. Температура точки росы при известном влагосодержании впомещении не трудно определить с помощью I–d-диаграммы.Выделение вредных веществ. Уравнение баланса выделяющегося в помещении вредного вещества записывается через объемные расходы воздуха в помещении в видеMвр + Lпрqпр − Lвзqвз − Lрзqрз = 0,(6.18)где Mвр – интенсивность выделения вредного вещества в помещении, мг/ч; qпр, qвз, qрз – концентрация вредного вещества соответственно в приточном воздухе и воздухе верхней и рабочей зоны3помещения, мг/м . Отсюда с учетом (6.8) получимLвз =M вр − Lрз (qрз − qпр ρрз ρпр )(qвз − qпр ρвз ρпр ).(6.19)Положив ρвз = ρрз = ρпр, будем иметьLвз =M вр − Lрз (qрз − qпр )(qвз − qпр ).(6.20)Концентрацию вредного вещества в рабочей зоне qрз принимают равной ПДК данного вещества в рабочей зоне помещения.Концентрацию qпр выбирают исходя из фоновой концентрациивредного вещества в местах размещения воздухозаборных устройств, но не более 30 % ПДК в воздухе рабочей зоны.6.4.
Использование коэффициентов воздухообменаВ формулы (6.7), (6.17) и (6.20) входят параметры воздуха, находящегося за пределами рабочей зоны. Определить эти параметры достаточно сложно. Поэтому вводят в рассмотрение коэффици94енты воздухообмена Kt, Kd, Kq, устанавливающие связь между параметрами воздуха в рабочей зоне и за ее пределами в видеKt =tвз − tпрtрз − tпр; Kd =d вз − dпрd рз − d пр; Kq =qвз − qпрqрз − qпр.(6.21)После подстановки введенных коэффициентов воздухообменав формулы (6.7), (6.17) и (6.20) они принимают видLвз =Lвз =Q ′ − Lрз ρпр c p (tрз − tпр )ρпр c p (tрз − tпр ) Kt=M вл − Lрзρпр (d рз − d пр )ρпр (d рз − d пр ) K dLвз ==M вр − Lрз (qрз − qпр )(qрз − qпр ) K q1Kt⎡⎤Q′− Lрз ⎥ ; (6.22)⎢⎣⎢ ρ пр c p (tрз − tпр )⎦⎥1Kd=⎡⎤M вл− Lрз ⎥ ; (6.23)⎢⎣⎢ ρпр (d рз − d пр )⎦⎥1Kq⎡ M вр⎤− Lрз ⎥ .⎢⎢⎣ (qрз − qпр )⎥⎦(6.24)Коэффициенты воздухообмена в формулах (6.22) – (6.24) определяют по нормативным или экспериментальным данным.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
