Курсовой проект отопление промышленного здания
к курсовому проекту на тему:
Отопление и вентиляция промышленного здания
Введение: краткое описание конструктивных особенностей здания и задачи, решаемые в проекте
Необходимо запроектировать приточно-вытяжную вентиляцию и систему отопления промышленного предприятия, которое имеет фрезеровочный цех. Проектируемый объект расположен в городе Минске. Здание имеет один этаж, без подвала и чердака. Высота от пола до низа фермы h=7,6 м. Фасад ориентирован на юго-запад. Стены выполнены из железобетонной панели с утеплителем из пенополистирольных плит.
Полы не утепленные на грунте.
Перекрытия выполнены из ребристых железобетонных плит с утеплителем из минераловатных плит повышенной жесткости. Остекление тройное в раздельно-спаренных переплетах. Окна размером 4×4м. В здании имеются ворота 3,6×3,2м, которые оборудованы воздушно-тепловыми завесами. Объект снабжается теплом от котельной. Параметры воды 150/70. Работа в цехах двухсменная. Число работающих в цеху — 24 человек. Работа средней тяжести IIб.
1. Описание технологического процесса и характеристика, выделяющихся вредностей
Рассматриваем фрезеровочный цех. В нем находится заточные станки мощностью 2кВт и двумя кругами диаметрами 300 мм каждый, сверлильные, токарные, фрезерные станки по 4 шт., с мощностью 3,5кВт, моечные машины с температурой поверхности 45 ? С.
Основные выделяющиеся вредности следующие: металлическая пыль, выделяющееся при обработке металла на станках; конвективная теплота от моечных машин.
Над станками устанавливаются местные отсосы для улавливания пыли, а моечные машины оборудованы вытяжными зонтами над загрузочными отверстиями, столы для электросварочных работ оборудованы панелями равномерного всасывания конструкции С.А, Чернобережного.
Количество воздуха, удаляемое от станков определяется по справочным данным в зависимости от типа станка, там же указывается место подключения отсоса и рекомендуемые скорости.
Приточный воздух в переходный и холодный периоды подается наклонными струями в направлении рабочей зоны с высоты не более 4м.В теплый период года допустимо поступление наружного воздуха через фрамуги окон.
Для промышленного здания проектируем водяную систему отопления с чугунными радиаторами.
2. Принятые параметры для трех периодов года наружного и внутреннего воздуха
При проектировании вентиляционных промышленных зданий для теплого период года принимаем наружные параметры А, а для зимнего — Б.
Согласно [2, прил.8], для города Минска (52°с.ш.) для теплого периода А температура наружного воздуха t=21,2°C, теплосодержание I=49,8кДж/кг, скорость ветра v=4,2 м/с.
Для холодного периода Б -t= -24°С, I= -26 кДж/кг, v=4,5 м/с.
Переходный период, согласно [2], для промышленных зданий t=8°C, I=22,5кДж/кг, ц=70%.
В соответствии с [2], параметры внутреннего воздух разделяются на: оптимальные и допустимые. В данном проекте принимаем допустимые параметры, т.е. сочетание температуры, влажности и подвижности воздуха, при которых не возникает нарушения состояния здоровья, но может допускаться и некоторые понижение трудоспособности.
Согласно [2] допустимая температура на постоянных рабочих местах для холодного и переходного периодов года при работе средней тяжести принимается t p . з =17- 23°С, v=0,3м/с.
Для данных участков принимаем t pз =18°С, v =0,3м/с.
3. Теплотехнический расчет ограждений и расчет теплопотерь
3.1 Определение сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций здания
вентиляция здание теплопотеря
Параметры воздуха в помещении проектируемого промышленного здания согласно [4] приняты: t в =18°C, ц=65% — в холодный период года. Влажностный режим помещений и условия эксплуатации ограждающих конструкций зданий в холодный период принимаем по [4. табл.4.2.]. В нашем случае режим нормальный, условия эксплуатации Б. Сопротивление теплопередаче R, ограждающих конструкций, за исключением заполнений проемов и ограждающих конструкций помещений с избытком явной теплоты, следует принимать равным экономически целесообразному R т эк но не менее требуемого сопротивления теплопередаче R т тр и не менее нормативного сопротивления теплопередаче R т норм . Требуемое сопротивление теплопередаче R T тр м 2 °С/Вт, определяется по формуле:
где — расчетная температура внутреннего воздуха, °С;
— расчетная зимняя температура, °С;
— коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности по отношению к наружному воздуху (для промышленных зданий без чердака n=1);[4]
— коэффициент теплопередачи, Вт/(м °С), внутренней поверхности ограждающей конструкции, =8,7 Вт/(м2оС);
— расчетный перепад, °С, между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции(для стен промзданий не более 8 °С).
Тепловая инерция определяется:
где — термическоесопротивление отдельных слоев ограждающей конструкции, м2°С/Вт;
-коэффициент теплоусвоения, Вт/(м2оС), материала отдельных слоев ограждающей конструкции.
где -толщина n-го слоя ограждения ,м;
-коэффициент телопроизводительности n-го слоя , Вт/мс.[4]
При значении D до 1,5 (безинерционное ограждение) tH в формуле (4.1)принимаем равной температуре наиболее холодных суток обеспеченностью0,98 (); При значении 1,5 7(ограждение большой тепловой инерционности) холодной пятидневки обеспеченностью 0,92.
Экономически целесообразное сопротивление теплопередаче Rтэк, м2°С/Вт, определяется по формуле:
— стоимость тепловой энергии, руб/ГДж (по ценам 1991 года — Стэ=3,35);
— продолжительность отопительного периода, сут.;
— средняя за отопительный период температура наружного воздуха, °С; ‘
-стоимость, руб/м3, материала однослойной или теплоизоляционного слоя многослойной ограждающей конструкции;
-коэффициент теплопроизводительности, Вт/(м°С), материала однослойной или теплоизоляционного слоя многослойной ограждающей конструкции [5].
Нормативное значение сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции Rтнорм принимаем по табл. 10 [4]. Сравнивая полученные значения Rттр, Rтэк и Rтнорм, выбираем большее и определяем толщину теплоизоляционного слоя ограждающей конструкции, используя формулу:
где -коэффициент теплопередачи наружной поверхности ограждающей конструкции, для наружных стен, покрытий и перекрытий; =23 Вт/(м2оС), табл.5.7 [5].
Определяем величину термического сопротивления и толщину утеплителя наружной стены крупнопанельного здания для строительства в г. Минске. Конструкция стены: 3-хслойная панель. Первый конструктивный — железобетон толщиной ??=280 мм, л=2,04, S=19,7; второй слой — плиты из пенополистиролас=25 кг/м3; л=0,052; Sут=0,39, третий защитный слой цементно-песчаной штукатурки ??=10 мм, л=0,93,S=11,09 табл. А-1 [5]. Условия эксплуатации ограждения «Б» tв=18 °С, цв=65%.
По [4] для г.Минскаtн.от.=-l,6°C, Zот=202 сут.
По формуле (4.1) находим при этом tв=18 °С, n=l; tn принимаем при значении 1,5 2 Вт/(м 2 °С) ? t=t b -t н Q тп , ВтДобавка на ориентацию?Q тп , ВтНС1СЗ24х7,6182,40,412423156,2315,623471,82НС2ЮВ24х7,6182,40,412423156,2157,813317,01О3СВ4х4х6962428064806,48870,4О4ЮЗ4х4х6962428064-8064Пт-23,2х34,3779,520,3334210902,37-10902,37В1ЮВ3,6х3,211,520,68642331,9116,6348,51В2СЗ3,6х3,211,520,68642331,9133,2365,111-54х42330,455424127,76-4127,762-46х41840,233421800,62-1800,623-38х41520,11642727,78-727,784-66х42640,0742776,16-776,1642768,54С учетом потерь на инфильтрацию (30%)55599,102
4. Определение количества вредностей поступающих в помещение для трех периодов года
.1 Теплопоступления от людей
Теплопоступление от человека зависит от характера выполняемой работы и температуры воздуха в помещении. В расчетах учитываем только явную теплоту, поскольку скрытая теплота, увеличивая энтальпию воздуха, заметного влияния на его температуру не оказывает.
Для переходного и холодного периода года при температуре в рабочей зоне t=+18 °С -выделение человеком влаги M=128 г/ч; явной теплоты Q я =l17 Вт; углекислого газа СО 2 =60 г/ч [2].Учтем что рабочие работаю посменно, тогда расчет вредностей считаем для одной из двух смен, т.е. для 12 человек.
Q я =l17?12=1404 Вт
СО 2 =60?12=720 г/ч
Для летнего периода года при температуре в рабочей зоне t=+25,2°С -выделение человеком влаги M=185 г/ч; явной теплоты Q я =70 Вт; углекислого газа СО 2 =60 г/ч. [2]
СО 2 =60?12=720 г/ч
.2 Тепловыделения от искусственного освещения
Вся энергия, затрачиваемая на освещение, переходит в теплоту, нагревающую воздух помещения. Частью энергии, нагревающей конструкции здания, можно пренебречь. Тепловыделение от источников искусственного освещения, Вт, определяется по формуле:
где — нормируемая освещенность помещения, лк
— удельные тепловыделения от ламп, Вт/(м лк)
— площадь пола помещения, м т
— доля теплоты, поступающей в помещение. Если осветительная арматура и лампы установлены на некотором расстоянии от потолка =1.
Тепловыделения от источников искусственного освещения учитываются в холодный и переходные периоды года.
=200 лк, =833 м2, =0,067Вт/(м лк),=1;
.3 Теплопоступления в результате солнечной радиации
Величина теплового потока солнечной радиации на плоскость, перпендикулярную солнечным лучам, за пределами земной атмосферы- 1600Вт/м 2 . Атмосфера рассеивает этот поток и на плоскость на уровне земли солнечной теплоты попадает значительно меньше.
Тепловой поток солнечной радиации, попадая в помещение, в основном через окна, нагревает строительные конструкции и оборудование, а затем за счет конвекции повышает температуру внутреннего воздуха.
При проектировании системы вентиляции учитываем поступление теплоты солнечной радиации через световые проемы и покрытия с учетом занятости помещения людьми.
Расчет ведется по параметрам наружного воздуха «А» для теплого периода года.
Для зданий, у которых отсутствуют затеняющие устройства, в зависимости от расчетного часа суток и ориентации, остекление может облучаться солнцем или находиться в тени. Когда окна облучаются солнечной радиацией формула будет иметь вид:
где — площадь заполнения световых проемов, освещенных солнцем, м
— коэффициент относительного проникновения солнечной радиации через заполнение светового проема, отличающееся от обычного одинарного остекления, (для тройного остекления можно принимать =0, 9).
— тепловой поток, поступающий в помещение через 1 м2 одинарного стекла, освещенного солнцем, Вт/м2 .
— поступление теплоты, Вт/м2 , соответственно прямой и рассеянной солнечной радиации, определяемая по максимальным значениям или исходя из расчетного часа, в зависимости от географической широты и ориентации окон. [1]
коэффициент, учитывающий затенение остекления переплетами и загрязнение атмосферы. Для окон с двойным остеклением в металлических переплетах, облучаемых солнцем, =0,54.
— коэффициент, учитывающий затенение стекла: для промзданий=0,9.
Окна облучаются солнцем:
Qmax B =314,4-96-0,9=27164,2 Вт.
Принимаем большее значение, т.е. Q max =27164,2Вт.
Расчетные теплопоступления в помещение с учетом аккумуляции теплоты внутренними ограждающими конструкциями:
где — площади отдельных внутренних стен помещения, м2;
— соответственно площади потолка и пола, м2;
-коэффициенты, учитывающие аккумуляцию теплоты внутренними стенами, потолком и полом.[1],
4.4 Теплопоступление через покрытие
При проектировании вентиляции теплопоступления через покрытие можно определить по среднесуточным значениям q 0 , Вт:
— площадь покрытия, м2 ;
сопротивление теплопередаче покрытия, (м2’К)/Вт, определяемое теплотехническим расчетом;
-условная среднесуточная температура наружного воздуха,°С, определяемая по формуле:
— средняя температура июля,°С;
-температура уходящего воздуха, определяемой по формуле:
с- коэффициент поглощения теплоты солнечной радиации наружной поверхности покрытия,
среднесуточный тепловой поток суммарной (прямой и рассеянной) солнечной радиации, поступающей в июле на горизонтальную поверхность, Вт/м ,зависит от географической широты,
коэффициент теплоотдачи наружной поверхности покрытия, Вт/(м 2 К):
v- расчетная скорость ветра для теплого периода года.
F=833 м2, =3(м2оС)/Вт,
.5 Теплопоступления от электродвигателей, станков и механизмов
В современном производстве практически все станки и механизмы приводятся в движение электродвигателями. Расходуемая станками механическая энергия, вследствие трения частей механизмов, трения обрабатываемых материалов переходит в теплоту.
Так как не вся энергия, поступающая в электродвигатель, используется полезно, коэффициент полезного действия электродвигателей всегда меньше единицы. Его величина зависит от мощности электродвигателя. Для N=3-10 кВт — з=0,8-0,95.
Тепловыделения от установленных в общем помещении электродвигателей и приводимого ими в действие оборудования:
где — суммарная установочная мощность электродвигателей;
— коэффициент спроса на электроэнергию, принимается по электротехнической части проекта в зависимости от вида производства;
— коэффициент полезного действия электродвигателя.
Тепловой баланс составляют на основе расчетов теплопоступлений и теплопотерь во все периоды года. В разделе теплопоступлений в холодный и переходный периоды года учитывают теплопоступления от освещения, людей, оборудования, а также теплопоступления от дежурного отопления в холодный период и теплопотери в переходный период. В теплый период учитываются теплопоступления от солнечной радиации, людей и оборудования. Составляем тепловой баланс, который сводится в таблицу 2.
Таблица 2 Тепловой баланс
ЦехПериодТеплопотери, ВтТепловыделения от ДО, ВтСумма теплопоступлений, ВтИзбытки, недостатки тепла с учетом работы ДО, ВтИзбытки, недостатки тепла без учета работы ДО, Втфрезтеплый—+40674,4-+40674,4переходный-13237,9-+40490,2-+27252,3холодный-55599,1+33636,8+40490,2+18527,9-15108,9
Анализ данной таблицы показывает, что в цехе фрез следует применить дежурную систему отопления, которая будет работать круглосуточно в холодный период. Из-за не больших теплопоступлений 40490,2Вт можно применить систему отопления, которая в рабочее время будет полностью компенсировать теплопотери 55599,1Вт и обеспечит температуру рабочей зоны равной нормируемой с избытками теплоты 18527,9 Вт, которые можно разбавлять за счет недогрева приточного воздуха. В переходный период имеются значительные избытки тепла, даже при отсутствии системы дежурного отопления равные 27252,3Вт. Очевидно, что в рабочее время в этом цехе в переходный период система отопление должна быть отключена, а избытки теплоты в размере 27252,3 Вт следует разбавлять недогревом приточного воздуха
Для промышленного здания запроектируем водяную систему отопления с чугунными радиаторами. Прокладку распределителей и сборных магистралей осуществляем открыто, систему отопления проектируем тупиковую с горизонтальной разводкой, отопительные приборы размещаем под световыми проемами. Уклон труб устраиваем против направления движения воды.
Узел ввода теплосети в цех представляет собой 2 гребенки: подающую и обратная. Гребенки подают теплоноситель в систему отопления, на технологические нужды и в калориферы приточной камеры системы вентиляции.
5. Выбор и описание системы отопления. Расчет системы отопления поверхности нагревательных приборов и трубопроводов
Для производственного здания запроектируем систему отопления с чугунными радиаторами типа МС140-108
Систему отопления проектируем тупиковую с горизонтальной разводкой. Отопительные приборы размещаем под световыми проемами. Уклон труб устраивают против направления движения воды.
Узел ввода теплосети в промышленном цеху представляем собой две гребенки подающая и обратная, имеющие запорную арматуру и КИП.
Гребенки подают теплоноситель в систему отопления на технологические нужды и на калориферы.
Принимаем к установке чугунные радиаторы типа МС140- 108, установленные открыто в цеху промышленного здания. Параметры теплоносителя воды t под =150°С , t обр =70 ° С. Система отопления поддерживает в нерабочее время в цеху температура +5°С . Приборы подключены «сверху-вниз». Теплоотдачу труб и подводок не учитываем.
Нагрузка на систему отопления:
Требуемый номинальный тепловой поток :
где — необходимая теплопередача прибора в помещении, определяемая:
где- теплопотери помещения; m- число мест установки радиаторов;
— комплексный коэффициент при ведения номинального теплового потока прибора к расчетным условиям:
где — разница средней температуры воды в приборе и температуры окружающего воздуха
— расход воды в приборе:
— коэффициент учета атмосферного давления, для Беларуси;
— коэффициент учета направления движения ьеплоносителя:
где а=0,006 для радиаторов;
— температура воды входящей в прибор и выходящей из него, принимаем равными
экспериментальные числовые показатели, зависящие от расхода теплоносителя в приборе и от схемы подключения прибора:
Определим число секций радиатора:
где — номинальный условный тепловой поток одной секции радиатора, для МС140-108 равен 185Вт;
— коэффициент учета числа секций радиатора, принимается равным 0,96.
6. Определение типа и производительности местных отсосов
Местная вытяжная вентиляция предназначена для удаления вредных веществ непосредственно у мест их выделения через специальные устройства (местные отсосы). При этом достигается максимальный эффект при минимальном количестве удаляемого воздуха.
В зависимости от взаимного расположения местного отсоса и источника вредностей различают
отсосы открытого типа, когда местный отсос находится на некотором расстоянии от источника вредностей и окружающий воздух свободно подтекает к отверстию местного отсоса (вытяжные зонты, зонты- козырьки, боковые и нижние отсосы); к — полуоткрытые отсосы представляют собой укрытие, внутри которого находится источник вредностй, укрытие имеет открытый проем (вытяжные шкафы, укрытия у вращающихся режущих инструментов); полностью закрытые укрытия представляют собой часть технологического оборудования с небольшими отверстиями или неплотностями для поступления через них воздуха из помещения.
Отдельную группу составляют активированные отсосы, представляющие собой комбинацию отсоса и местного притока воздуха, локализующего зону вредных выделений.
Эффективность местных отсосов зависит от их конструкции. При выборе конструкции отсоса необходимо учитывать следующие требования:
местный отсос должен быть максимально приближен к источнику вредностей, но при этом не мешать технологическому процессу; I — всасывающее отверстие должно располагаться так, чтобы поток вредностей минимально отклонялся от своего первоначального направления (горячие газы должны удаляться вверх, холодные, тяжелые газы и пыль — вниз), при этом удаляемый воздух не должен пересекать зону дыхания работающего человека; — конструкция местного отсоса должна быть простой и иметь небольшое аэродинамическое сопротивление.
При подборе местного отсоса необходимо выбрать его конструкцию и определить расход удаляемого воздуха.
Зонты-козырьки устанавливают над загрузочными отверстиями электрических нагревательных печей и подобного оборудования.
Размеры зонта-козырька принимают конструктивно: вылет 1,4-1,8 высоты загрузочного отверстия, ширина равна ширине отверстия плюс 0,1 м с каждой стороны, температура воздуха, удаляемого через зонты-козырьки от проемов электропечей, при естественной тяге не должна превышать 350°С а при механической- 150°С (t СМ ) [18].
Рассчитаем зонт-козырек у загрузочного отверстия моечной машины. Размер отверстия b=0,8м, h=0,6м, t в =18°С,температура в машине t о =80°С. Воздух удаляется системой механической вентиляции t см =60°С. Барометрическое давление 745 мм рт ст.
Коэффициент, определяющий какая часть отверстия(по высоте) работает на приток:
Высота рабочего отверстия.работающего на приток:
тогда площадь отверстия, работабщего на приток:
Среднее по высоте отверстия избыточное давление:
Скорость выхода газов из загрузочного отверстия:
Массовый расход газов:
Из уравнения теплового баланса
где находим массовое количество воздуха:
Объемный расход смеси и газов:
Ширина зонта-козырька bз=0,2+0,8=1 м; вылет lз=0,6·1,4=0,84м.
Панели равномерного всасывания конструкции С.А. Чернобережного применяют у тепловых источников и при сварочных работах на стационарных постах: столы сварщика, электромонтажника и пайщика, ванна для закалки в масле, вулканизация и др. Панели бывают односторонние и двухсторонние, размеры, мм: 600×645; 750×645; 900×645; соответственно площадь живого сечения0,09; 0,11; 0,13 (для двухсторонних панелей площадь живого сечения в 2 раза больше). Ширина панели выбирается на 100-200 мм меньше ширины стола.
Для 4 сварочных столов расход удаляемого через панель (размером 900х650мм, fж.с=0,13м2) воздуха находится:
Защитно-обеспыливающие кожухи устанавливаются над заточными станками. Расход воздуха, удаляемого местными отсосами м3/ч:
Для двух дисков равен 1200м3/ч;
Общий расход воздуха удаляемый местными отсосами:
7. Расчет воздухообмена для трех периодов года
Расчетная наружная температура зимой летом
Суммарная производительность местных отсосов Lмо =26240 м3/ч. Объем цеха V=6330 м3, высота 7,6 м.
Поступление влаги и вредных веществ незначительны. Приточный воздух подается сверху-вниз воздухораспределителями, установленными на высоте 2,5 м, удаление воздуха- местными отсосами из рабочей зоны, и общеобменной вентиляцией из верхней зоны. Из-за наличия эффективных местных отсосов у станков поступление пыли в рабочую зону незначительно.
Расход приточного воздуха определяем по выражению:
Следует, что установка крышных вентиляторов требуется, т.е. 28990 м3 /ч забирается из нижней зоны местными отсосами, а 10110м3 /ч из верхней зоны, крышными вентиляторами. Данное количество воздуха будет удалять два крышных вентилятора № 5. Приточный воздух в теплый период будет поступать в цех через нижние фрамуги окон за счет разряжения, создаваемого вытяжными установками.
tр.з.=18°C, ?Qизб= 27252,3 кДж/ч, tnp=9°C.
Как видно, в числителе второго слагаемого получается отрицательная величина.
Определяем расход воздуха для вентиляции верхней зоны. При высоте помещения 7,6 м из верхней зоны необходимо удалять не менее однократного часового воздухообмена так как в сварочных цехах выделяется значительное количество вредных газов, а часть из них, не уловленная местными отсосами, накапливается в верхней зоне помещения. Примем кратность для верхней зоны 1,5. Тогда Lух=(6 F)1,5= (833 6)1,5 =7520м3/ч, которую в этот период будут обоеспечиванить два вентилятора расчитанные по летнему периоду и при необходимости можно закрыть один.
Расход приточного воздуха:
Lnp = Lмо + Lyx= 18880 + 7520 = 26400м3/ч.
Холодный период: избытки явной теплоты в рабочее время при работающей системе дежурного отопления=18527,9кДж/ч.
Количество приточного воздуха принимаем попереходному периоду Lnp= 26400м3/ч
Искомой величиной является tnp:
Определяем расход теплоты на калориферы:
8. Описание принятых решений систем приточно-вытяжпой вентиляции в проектируемом здании
В летнее время удаление воздуха из верхней зоны обеспечивает два крышных вентилятора ВКР5,00.45.6 , с производительностью 5200 м3/ч каждый. Остальное количество воздуха удаляется из рабочей зоны местными отсосами от технологического оборудования.
Приток в теплый период- естественный через нижние фрамуги окон.
В переходный и зимний периоды удаление воздуха из верхней зоны обеспечивает также обеспечивает два крышных вентилятора ВКР5,00.45.6, из нижней зоны -местные отсосы.
Приточный воздух нагревается в калорифере и подается воздушными струями, наклоненными вниз под углом 15 °, через воздухораспределители приколонные регулируемые веерного типа- НВР, смонтированные на высоте 2,5 метра.
Приточная камера расположена на специальной площадке на отметке 3,5м. Воздухозаборные решетки -металлические, типа СТД5289, устанавливаются в наружной стене на отметке 4 метра.
9. Расчет раздачи приточного воздуха
В цехе фрез со сварочными столами с незначительными теплоизбытками и высотой Н р =7,6 м принята раздача охлажденного воздуха струями, наклоненными вниз под углом 15 ? ,через приколонные регулируемые воздухораспределители веерного типа НРВ Кратность воздухообмена в помещении 4,5 1/час( из расчета воздухообмена). Подачу воздуха рекомендуется осуществлять с высоты не более 4 м при кратности 3-5 1/час при большей кратности с высоты более 4 м (высота установки ВР над рабочей зоной определяется расчетом). Модуль помещения выбранный для размещения ВР, -12х11,4. запроектировано установить по два ВР в каждом из 6 модулей. Расход воздуха на один ВР L o =2930 м 3 /ч, значение которой рассчитано в зависимости от общего расхода и плошади приточной системы, ? t 0 =t р.з. -t 0 =2,1 ? C. Работа средней тяжести IIб. V H =0,4 м/с, ? t н =2 ? С, K=1,8. Равномерное распределение параметров воздуха в рабочей зоне. и отсутствие плохо вентилируемых зон достигается в случае подачи воздуха по данной схеме при соотношение большей в=12 м и меньшей а=11,4 м сторон модуля меньше 2, т.е. в?2а. Скоростной коэффициент m=2, температурный n=1,6 ,о=3.
Определим расчетную площадь ВР А 0 , задаваясь V 0 м/с в рекомендуемых пределах 5-11 м/с [1]/ Принимаем V=6 м/c
Принимаем ближайший по площади НРВ-2
А 0 =9(0,056?2)=1,34 м 2 .
Уточняем V 0 =26400/(3600?1,34)=5,5 м/с
Согласно [3], при данном способе раздачи воздуха коэффициенты К с ,К в К н , К с т можно принять равными 1, путь развития струи Х принимаем равным 0,7 от длины половины диагонали модуля [3]
Находим скорость воздуха при входе в рабочую зону по формулам:
С учетом К=1,8Vx может быть 1,8х0,45=0,8 м/с.
Высоту установки ВР, обеспечивающую требуемую скорость движения воздуха и допускаемое отклонение температуры при входе струи в рабочую зону и начальном наклоне струи 15 ? к горизонтали при подаче охлажденного воздуха, определяем по формуле из [3]:
где Н- геометрическая характеристика струи , определяемая:
или от пола 2,5 м
Что соответствует рекомендациям [3]. Потеря давления в НРВ-2 при о=3
10. Аэродинамический расчет приточной и 1-й вытяжной системы с механическим побуждением
Аэродинамический расчёт воздуховодов систем приточно-вытяжной вентиляции общего назначения осуществляют методом удельной потери давления. Расчет производится для определения давления вентилятора, обеспечивающего расчетный расход воздуха по всем участкам вентиляционной сети и размеров поперечных сечений воздуховодов при заданном расходе воздуха, L, м 3 /ч, и скорости,V, м/с, на участке.
Аэродинамический расчет вентиляционной системы состоит из двух этапов: расчета участков основного направления магистрали и увязки всех остальных участков системы.
Общие потери давления, Па, в сети воздуховодов для стандартного воздуха (t=18°C и с=1,2 кг/м 3 ) определяется по формуле: Rl+Z,
R — потери давления на трение на расчетном участке сети, Па, 1м [1];
l — длина участка воздуховода,-м;
Z — потери давления на местные сопротивления на расчетном участке сети, Па:
?о- сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчетном участке воздуховода.
При расчете приточной установки применяются приколонные регулируемые воздухораспределители веерного типа НРВ. Приточная камера располагается на площадке на высоте 3,5 м от пола, при этом воздух забирается через оконный проем цеха. В этом проеме устанавливаются неподвижные штампованные жалюзийные решетки типа СТД о реш =1,2, V ж.с. -не более 5 м/с. Принимаем V ж.с =4,8 м/с, тогда суммарное живое сечение для прохода воздуха:
Принимаем к установке решетку типа СТД 5289 размером 150×580 (h),, тогда число решеток , уточняем
Устанавливаем решетки по вертикали в 2 ряда, по горизонтали- в 14 рядов. В этом случае размер приточного проема 1160×2100(h).
Расчет приточной установки П1 для цеха фрез приведён в таблице 4.
В качестве вытяжной системы рассчитываем установку В2.
К расчету принята вытяжная система В2 состоящая 4 панелей равномерного всасывания конструкции С.А.Чернобережного.
При увязке ответвлений расхождение в потерях давления не более 20%, если воздух поступает одно помещение(цех) и не более 10%, если в разные помещения.
Расчетные данные сводим в таблицу 3.
Расчет факельного выброса
Исходные данные: Hф= 10,8м; наименьшая по периодам скорость ветра Vв=3,3м/с, диаметр подводящего патрубка D=0,5м, L=7480м3/ч. К.М.С. факельного выброса равен 1,6. Находим скорость воздуха на выходе из факельного выброса
V0=0,53 HфVв/D=0,53·10,8·3,3/0,5=37,78 м/с.
Диаметр факельного выброса dф=1,88·10-2·1,88·10-2·
Потеря давления в факельном выбросе
Общая потеря давления в вентустановке, удаляющей воздух от сварочных постов:
Таблица 3. Аэродинамический расчет вытяжной системы В2
№уч.L,м 3 /чl,мd,ммV, м/сR, Па/мRl,ПаР д ,ПаУоZ=УоР д Rln+Z ПРВ1870 4 9,601,211,5211,52118706,52808,42,918,8542,341,876,2095,0523740235510,63,216,4267,420,640,4546,8737480750010,62,114,767,421,7114,61129,31 У282,75Р 4 расп =У(Rln+Z) 1,ПРВ =11,52+95,06=106,6 Па ПРВ1870 4 9,601,211,5211,52418702,52808,42,66,542,341,876,2082,70 У94,22 Невязка12%У(Rln+Z) 1,2 =У(Rln+Z) 5,6 = 153,44Па
Таблица 4Аэродинамический расчет приточной системы П1
№уч.L,м 3 /чl,мd,ммV, м/сR, Па/мRl,ПаР д ,ПаУоZ=УоР д Rln+Z НРВ-229305,5018,15354,4554,451293013,94505,880,8011,1120,760,612,4623,572586011,45606,390,718,1024,510,6515,9324,0338790156307,170,7611,3430,820,721,5832,914175806,37109,290,915,7151,730,631,0436,755263703,390011,801,254,1383,541,2100,25104,38СТД 5289263705,0015,31,218,3618,36У294,45Р 6 расп =У(Rln+Z) 1,НРВ =78,02 Па НРВ-22930 5,5 18,15354,4554,45629303,54505,880,802,8020,740,7515,5618,36 У72,81 Невязка7%Р 7 расп =У(Rln+Z) 2,1,НРВ =102,1 Па НРВ-22930 5,5 18,15354,4554,45729303,54505,880,802,8020,741,224,8927,69 У82,14Невязка38%диафрагма ø 371 (о1,12)У(Rln+Z) 8,9,10 =134,96 Па НРВ-22930 5,5 18,15354,4554,458293013,94505,880,8011,1220,740,68,3219,449586011,45606,390,718,0924,500,6515,9224,021087903,86307,170,762,8930,850,721,5924,48 У122,39 Невязка9%Р 11,12,13 расп =У(Rln+Z) 4,3,2 , 1,НРВ =171,71 Па НРВ-22930 5,5 18,15354,4554,4511293013,94505,880,811,1220,740,68,3219,4412586011,45606,390,718,0924,500,6515,9224,021387907,26307,170,765,4730,85130,8536,32У134,23диафрагма ø 506 (о1,3)
11. Подбор вентоборудования: вентилятора, калорифера
.1 Подбор калорифера
Необходимо подобрать калориферную установку для нагревания L=29100 м 3 /ч воздуха от температуры t H =-24 °С до t K =15,9 °С. Теплоноситель -перегретая вода с параметрами t под =150 °С; t обр =70 °С. Плотность воздуха при t K =15,9 °С с=1,18 кг/м 3 .
Определяем количество теплоты, необходимой для подогрева приточного воздуха:
где L- объемное количество нагреваемого воздуха, м /ч;
— плотность воздуха, кг/м , при температуре tK;
с — удельная теплоемкость воздуха, равная 1, кДж/(кг°С);
tк- температура воздуха после калорифера, °С;
tн- температура воздуха до калорифера, °С
Задаемся массовой скоростью и находим требуемое живое сечение калориферной установки для прохода воздуха
Принимаем к установке предварительно один калорифер КВС 11Б- П, для которого, , площадь сечения для прохода теплоносителя, площадь поверхности нагрева со стороны воздуха Fн= 80,3 м2.
Одновременно будем вести расчет и для других типов калориферов: КВБ, КСк. Для КСк рекомендуется задаваться массовой скоростью в пределах 3-8 кг/(м2-с). Пусть , тогда
КВБ 10 Б-П , , Fн=37,48 м2, А=16,91 м2;
КВС 11 Б-П , , Fн=80,3 м2,А=19,08 м2;
КСк 3-11, , Fн=83,12 м2,А=34,25 м2;
КСк 4-11, , Fн=110,05 м2,А=37,15 м2.
Определяем действительную массовую скорость:
Определяем массовый расход воды в калориферной установке:
где Сж — удельная теплоемкость воды Сж=4,19 кДж/(кг-°С);
Определяем скорость движения воды в трубках калорифера:
По найденным значениям и находим коэффициенты теплопередачи калориферов:
КВБ 10 Б-П=8,4кг/(м2·с); = 1м/с; К= 46,88 Вт/(м2-°С);
КВС 11 Б-П=5,8 кг/(м2·с); = 0,4 м/с; К= 38,31 Вт/(м2-°С); :
КСк 3-11=5,8кг/(м2·с); = 0,4 м/с; К= 54,94 Вт/(м2-°С);
КСк 4-11=5,8кг/(м2·с); = 0,3 м/с; К= 51,16 Вт/(м2-°С);
Определяем требуемую поверхность нагрева калорифера:
Определяем общее число устанавливаемых калориферов:
Округляем число калориферов до ближайшего целого и находим действительную площадь поверхности нагрева калориферной установки:
Определяем процент запаса поверхности нагрева калориферных установок:
Аэродинамическое сопротивление калориферных установок ?РК, Па, зависящее только от массовой скорости:
КВБ10 Б-П=9 кг/(м2 с); ?РК = 197,11·3=590 Па;
КВС 11 Б-П = 9 кг/(м2-с);?РК = 91,91·2=180Па;
КСк 3-11=6 кг/(м2 с);?РК = 161,26 Па;
КСк 4-11=6 кг/(м2-с);?РК = 187,94 Па;
Таблица 5. Подбор калориферов
Тип калорифераF д , м 2 F тр , м 2 % запасаР к , ПаКВБ10 Б-П112,4480,240590КВС 11 Б-П160,698,264180КСк 3-1183,168,521161,26КСк 4-11110,173,550187,94
Из данной таблицы видно, что предпочтение следует отдать калориферу КСк 3-11 , как имеющему оптимальный процент запаса и наименьшее аэродинамическое сопротивление.
.2 Подбор вентилятора
Необходимо подобрать вентилятор и электродвигатель для приточной системы П1промышлен-ного здания при следующих параметрах: расход воздуха с учетом 10% запаса L=29100 м 3 /ч, развиваемое полное давление Р с =510Па. По сводному графику характеристик вентиляторов ВЦ 4-75(исполнение 1) выбираем комплект Е10. 100-1. Комплект состоит из радиального вентилятора ВЦ 4-75 №10 на одном валу с электродвигателем 4А160S8 мощностью 7,5 кВт и числом оборотов 730об/мин, КПД вентилятора 0,81. Проверяем требуемую мощность на валу электродвигателя:
где — КПД вентилятора в рабочей точке характеристики;
— КПД передачи = 1- для исполнения 1.
С учетом коэффициента запаса мощности, зависящего от N и принимаемого при N>5кВт,
Кз=1,1, находим установочную мощность электродвигателя:
Ny=K3-N= 1,1 4,93 = 5,8кВт,
что меньше мощности принятого двигателя
Для вытяжной системы В2 к установке принимаем комплект E 6,3.105-2, состоящий из радиального вентилятора В.ЦП 4-75-6,3 с Dном=1,05D с числом оборотов n=1455 об/мин, расположенном на одном валу с электродвигателем 4А132S4 мощностью 7,3 кВт и числом оборотов 1455 об/мин.
12. Расчет воздушно-тепловой завесы
Воздушные тепловые завесы устраивают в зданиях для обеспечения требуемой температуры воздуха рабочей зоны и на постоянных 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 должна быть равна нормируемой температуре вблизи ворот. Температуру смеси воздуха, поступающего в помещение при работе воздушной завесы следует принимать не менее: 14°С- при легкой работе; 12°С- при работе средней тяжести; 8°С- при тяжелой работе.
У ворот промышленных зданий обычно устанавливают боковые двухсторонние завесы шиберного типа, с расположением вентилятора и калорифера на вертикальном коробе для выпуска воздуха. Воздушная струя направляется под углом 30° к плоскости проема. Высота щели равна высоте проема. Необходимо рассчитать боковую двухстороннюю завесу у наружных распашных ворот размером 3,6×3,2 м в одноэтажном производственном здании высотой 7,6м без фонарей. Приток и вытяжка сбалансированы. Температура наружного воздуха (параметры Б) t H =-24°C, температура в рабочей зоне t p.з =18°C. Работа относится к категории средней тяжести t см =12 0 С.Расчетная скорость ветра зимой ?? в = 3,1м/с.
Общий расход воздуха, кг/ч, подаваемой завесой шиберного типа, определяется по формуле
где — отношение количества воздуха, подаваемого завесой, к количеству воздуха, проходящего через ворота, можно принимать q=0,6-0,7, принимаем 0,6 [3];
— коэффициент расхода воздуха, проходящего через проем при работе завесы, принимаем jxnp=0,27;
— площадь проема ворот, Fnp =3,6×3,6=12,96 м2;
— плотность смеси воздуха при температуре, нормируемой в районе ворот, кг/м3; рсм=353/Т=353/(273+12)=1,24кг/м3.
— разность давлений воздуха с двух сторон наружного ограждения на уровне проёма, оборудованного завесой, Па.
где поправочный коэффициент, учитывающий степень герметичности здания. Для здания без аэрационных проёмов =0,2. Гравитационное давление находим по формуле:
где — расстояние по вертикали от центра проёма, оборудованного завесой, до уровня нулевых давлений, где давление снаружи и внутри здания равны, м. Для зданий без аэрационных проёмов можно принимать 0,5 высоты ворот, =0,5-3,6=1,8м;
-плотность наружного воздуха зимой, кг/м3
— плотность воздуха при температуре помещения 18?С, кг/м3;
Ветровое давление, Па
Согласно [3] принимаем к установке воздушную завесу шиберного типа ЗВТ1.00.000-02: производительность по воздуху G3=28800 кг/ч, по теплу Q3=232600 Вт.
Находим действительное значение из формулы (13.1):
Требуемая температура воздуха завесы определяется на основании уравнения теплового баланса по формуле:
где-отношение теплоты, теряемой с воздухом, уходящим через проем наружу, к тепловой мощности завесы, принимается по[3, рис.2.27].
Тепловая мощность калориферов воздушно-тепловой завесы:
где — температура воздуха, забираемого для завесы, принимаем равной
Это близко к расчетной производительности (отклонение 6,3%).
Список использованной литературы
1.Внутренние санитарно-технические устройства. В 3 ч. Ч. 1. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн. 1/Б.В. Барканов, Н.Н. Павлов,С.С. Амирджанов и др.; Под ред. Н.Н. Павлова и Ю.И. Шиллера.-4-е изд.,перераб. И доп.-М.: Стройиздат, 1992.-319с: и л.-(Справочникпроектировщика).
.Внутренние санитарно-технические устройства. В 3 ч. Ч. 2. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн. 2/Б.В. Барканов, Н.Н. Павлов, С.С. Амирджанов и др.; Под ред. Н.Н. Павлова и Ю.И. Шиллера.-4-е изд.,перераб. И доп.-М.: Стройиздат, 1992.-416с: и л.-(Справочникпроектировщика).
.Теплоснабжение и вентиляция. Курсовое и дипломное проектирование./Под ред. Проф. Б.М. Хрусталева-М.:Изд-во АСВ, 2005.-576с.,129ил.
.СНиП 2.01.01-82 Строительная климатология и геофизика. — М:Стройиздат, 1983.
.СНБ 2.04.01-97 Строительная теплотехника. — Мн.: 1998.-34 с.
.Проектирование вентиляции промышленного здания. /Под. ред О.Д. Волков Харьков Изд-во «Выща школа»- 1989,.240с.
Теги: Отопление и вентиляция промышленного здания Курсовая работа (теория) Строительство
