Расчет отопления, вентиляции, освещения, водоснабжения.

Теплопотери Qo (Вт) через наружное ограждение здания [18]:

q_o=0,75…0,64 Вт/(м 3 · о С) – удельная тепловая характеристика здания,

V_H=2075 м 3 — наружный объем здания или его отапливаемого участка, м 3 ,

t_n = -38 º С – расчетная наружная температура воздуха.

Qo=0,7 ·2075 ·(15+38)=76982 Вт.

Количества тепла Q в (Вт), необходимое для возмещения теплопотерь вентилирования помещения [18]:

t_н = -19 º С- расчетная наружная температура воздуха для вентиляции.

Qв = 0,9·2075·(15+19)=63495 Вт.

По суммарным теплопотерям находим тепловую мощность [18]:

Рк = (1,1…1,15) ·ΣQ·10 -3 (15)

Рк = 1,1·(76982+63495) ·10 -3 =154,4 кВт.

Потребность в топливе Q (кг) на отопительный период можно приблизительно посчитать [18]:

q_y = 0,245 кг (м 3 ·º С) – годовой расход условного топлива, затрачиваемого на повышение температуры на 1º С в 1 м 3 отапливаемого помещения.

Q = 0,245 · 2075 ·(15+38) = 26946,8 кг = 27 т.

В соответствии с санитарными нормами в помещении должна быть предусмотрена естественная вентиляция, осуществляемая через вытяжные каналы, шахты, форточки и фрамугу зданий.

Через местные отсосы должны удалятся пыль и газы, образующиеся при автоматической сварки и наплавке под слоям флюса длиной 250-300 мм [17].

Количество воздуха W(м 3 ), удаляемого местным отсосом, определяем [17]:

W = k · 3 √A, где (17)

А = 200 А – при наплавке шатунных шеек сила сварочного тока, а при наплавке коренных шеек А = 260 А.

К = 12 – коэффициент для щелевого отсоса.

W = 12 · 3 √200 = 70,2 м 3 ,

W = 12 · 3 √260 = 76,6 м 3 .

Производительность вентилятора [17]:

W_в = k 3 · ΣW, где (18)

k 3 = 1,3…2,0 – коэффициент запаса.

L 3

L 3

Рисунок 5.61 — Схема вентиляционной системы.

Потери напора на прямых участках [18]:

ω_τ – коэффициент, учитывающий сопротивление труб, ω_τ=0,02,

V_ср — средняя скорость воздуха на рассчитываемом участки воздушной сети (для прилегающих к вентилятору участков равен 8…12 м/сек),

l_i — длина участка трубы,

d_t = 0,1 м – принимаемый диаметр трубы.

1 Участок. L=2 м, Нпп.= 0,02·2·1,23·12 2 /2/0,1=35,42 Па.

Рассчитываем местные потери Нм (Па) напора в переходах, коленах и др.:

Нм = 0,5·1,1·12 2 ·1,23 = 97,4 Па

2 Участок.L = 2,5 м, Нпп.= 0,02·2,5·1,23·12 2 /2/0,1=44,28 Па.

Нм = 0,5·1,1·12 2 ·1,23 = 97,4 Па.

3 Участок. L = 0,5 м, Нпп.= 0,02·0,5·1,23·12 2 /2/0,1= 8,85 Па.

Нм = 0,5·1,1·12 2 ·1,23 = 97,4 Па.

Определяем суммарные потери потока на линн:

ΣНуч = Нв = 35,42+97,4·3+44,28+8,85=558 Па.

Рассчитываем мощность электродвигателя для вентилятора:

Pqв = 558·294/(3,6·10 6 ·0,9·0,45) = 0,1 кВт.

По номограмме выбираем центральный вентилятор серии Ц4-70 [17]. Обороты вентилятора n_в=830 об/мин.

6.6.3. Расчет освещения производственного участка.

Проверочный расчет естественного освещения участка. При расчете принимается боковое освещение (через окна в наружных стенах).

суммарная площадь световых проемов рассчитывается [17]:

Sn – площадь пола помещения,

lmin = 1,5 – нормируемое значение при боковом освещении,

η_о = 1,5 – световая характеристика окна,

k_l = 1 — коэффициент учитывающий затемнение окна,

r_o = 0,3 – общий коэффициент светопропускания оконного проема с учетом его загрязнения,

r_l = 3 – коэффициент учитывающий влияние отражения света.

По формуле 22 находим:

ΣS_б = 200·1,5·1,25/(100·0,3·3) = 42 м 2 .

Суммарная площадь световых проемов (окон) равна 50 м 2 . Следовательно, естественное освещение соответствует расчетным нормам.

6.6.4. Расчет искусственного освещения.

Предусматривается комбинированная система освещения. Рекомендуемая общая освещенность 300 ЛК. При расчете высоты подвеса светильника используется рисунок 2.

Рисунок 6.6.2 – Схема расчета высоты подвеса светильников.

Высота подвеса светильника [18]:

Н = 8,4 м. – высота помещения,

По формуле (23) находим:

Расстояние между центрами светильника «Универсаль» принимаем 3 м. При симметричном расположении светильников по вершинам квадрата их количество равно [18]:

Рисунок 6.6.3. — Тип светильника «Универсаль».

Рассчитываем световой поток Фл (мм), который должна излучать каждая лампа (при заданном количестве ламп) [18]:

К = 14 – коэффициент запаса,

η_с = 0,45 – коэффициент использования светового потока,

z = 0,65 – коэффициент не равномерности.

Определяем: Фл = 1,4·220·300/(25·0,45·0,65)=12600 Лм.

Подбираем лампы типа НГ мощностью 750 Вт.[18]

Суммарная мощность ламп равна 18,75 кВт.[18]

6.6.5. Расчет расхода воды.

Расход воды на бытовые и хозяйственные нужды определяем [11]:

25 – расход воды на одного человека,

р = 10 чел –число рабочих.

При мойке коленчатых валов в моечной машине расходуется 0,08 м 3 /ч воды [11]. При УЗУ расход воды для охлаждения магнитострикционного преобразователя составляет не более 10 л/мин. Для приготовления эмульсии воды берут из расчета 4 л в смену на один металлорежущий станок, поэтому расход воды составит [11]:

S_т = 7 – принятое количество станков.

Месячный расход воды на производственные нужды [11]:

ΣQ – суммарный часовой расход воды.

Q_м = (0,08+0,6+0,0035)·152 = 104 м 3 .

Конструкторская часть.

В процессе разработана установка (приспособление) для УЗУ коленчатых валов двигателя ЗИЛ-13О, которая монтируется на поперечных салазках [4] суппорта станка Общий вид показан на рис. 7.1.

Рисунок 7.1. Схема ультразвукового упрочнения.

1 обрабатываемая деталь;

2 рабочая часть инструмента;

3 концентратор (волновод);

4 ультразвуковой концентратор;

5 магнитострикционный преобразователь;

6 направляющий суппорт.

Схема процесса.

При обычном ультразвуковом упрочнении инструмент (рис 7.1.) под действием статической и значительной ударной силы, создаваемой колебательной системой, пластически деформирует поверхностный слой детали.[4]

Основные элементы акустического узла (головки) и их взаимосвязь:

Основным рабочим механизмом ультразвукового приспособления является его акустический узел, блок — схема которого показана на рис. 7.2.

Рисунок 7.2. Упрощенная схема акустического узла.

2 электромеханический преобразователь;

3 электрический генератор.

Основной функцией этого узла является приведение рабочего торца инструмента в колебательное движение. Необходимую для этого энергию он получает от электрического генератора 3. Эта энергия преобразуется в электромеханическом преобразователе 2 (рис 7.2) в энергию упругих колебаний, так что преобразователь или, как его часто называют, вибратор (излучатель) попеременно удлиняется и укорачивается. Однако амплитуда получаемых ультразвуковых колебаний обычно оказывается недостаточной для осуществления УЗУ, поэтому к торцу колеблющегося преобразователя присоединяется концентратор 1, представляющий собой акустический волновод, форма которого побирается таким образом, что бы на его выходном конце амплитуда колебаний увеличилась в нужной пропорции к амплитуде колебаний поверхностного преобразователя. Преобразователь и концентратор образуют колебательную систему, к выходному концу которой приложена акустическая нагрузка.

Итак, основным волновым каналом ультразвуковой энергии в акустическом узле является колебательная система: преобразователь — концентратор-нагрузка.

Отсюда следует, что главные требования предъявляемые к тому, чтобы получить в нем достаточно мощные ультразвуковые колебания и обеспечить беспрепятственное прохождение полезной акустической энергии от излучателя к нагрузке при минимальных попутных потерях энергии, неизбежных в реальных конструкциях. Чтобы на излучателе получить достаточно большую амплитуду колебаний, его делают резонансным, те. размер его в направлении распространения волны будет равным или, реже, кратным половине длины волны на выбранной частоте (см. рис. 7.3.). Иными словами, излучатель питают электрическим напряжением такой частоты, которая совпадает с собственной частотой механических колебаний излучателя в направлении распространения колебаний.

Концентратор тоже выполняют резонансным. При этом он становится как бы объёмным резонатором, настроенным на ту же частоту, что и излучатель, чем создаются оптимальные условия для отборов акустической энергии от излучателя (см. рис. 7.3.).

Расчеты освещения, вентиляции и отопления

Расчет освещения

Обычно расчет освещения при проектировании сводится к определению площади окон для естественного и количество электрических ламп для искусственного освещения одного из производственных участков или отделений. Но в связи с тем, что помещение выбранное для расположения участка не имеет стен граничащих с улицей, за исключением стены в которой расположены ворота, то предполагается, что освещение участка будет осуществляться только электрическими лампами в любое время суток. Исходя из этого условия производим расчет только искусственного освещения необходимого для функционирования участка.

Искусственное освещение на ремонтных предприятиях применяется двух типов — общее и комбинированное. Общее освещение предназначено для освещения всего помещения в целом. При комбинированной системе наряду с общим освещением участка (цеха) применяется местное для непосредственного освещения отдельного рабочего места, деталей и инструмента.

В дипломном проекте расчет искусственного освещения сводится к определению количества ламп, необходимого для общего освещения. Расчет ведется исходя из норм освещенности по формуле:

(2.2)

где F_л -световой поток, лк;

S_n — площадь пола помещения, м 2 ;

K— коэффициент запаса освещенности, учитывающий запыление светильников, принимается равным 1,3. 1,5. Меньшее значение — для относительно чистых помещений (разборочно-сборочных), большее значение — для помещений, где много пыли, копоти, дыма (кузнечно-сварочное);

E — норма освещенности, лк; Принимаем Е = 60 лк

h — коэффициент использования светового потока, т.е. отношение потока, падающего на расчетную поверхность к суммарному потоку всех ламп.

Значение коэффициента hберется в зависимости от показателя jпо таблице.

(2.3)

где S_n — площадь помещения, м 2 ;

h — высота подвески светильника над рабочей поверхностью, м;

aиb — длина и ширина помещения, м.

Таблица 2.2 – Значения j и h.

Значение j	0.5	1,0	2,0	3,0	4,0	5.0
Значение h	0,24	0,42	0.52	0,57	0,59	0,60

По данным таблицы 2.2 определяем, что при j =1,38, h=0,46.

Тогда по формуле (2.2) находим:

лк

Количество ламп определяется из формулы:

(2.4)

где F_o — световой поток одной лампы в лм, принимается по таблице 2.3.

Таблица 2.3 – значение светового потока ламп накаливания напряжением 220 В.

Мощность лампы, Вт

Световой поток, лм.

Тогда по формуле 2.4 находим:

шт.

Принимаем число ламп N_л=10 шт.

При укрупненных расчетах для определения расхода электроэнергии на освещение принимают 15 Вт в час на 1 м 2 площади пола цехов, включая производственные и вспомогательные площади.

Расчет вентиляции

Расчет вентиляции отделений ведется на основании нормативных данных кратности обмена воздуха в час и кубатуры помещения.

Вентиляция может быть естественной и механической (искусственной).

Естественная вентиляция осуществляется открыванием створок в световых фонарях, окнах, через которые поступает и удаляется воздух под действием внутренних и внешних факторов (наружная и внутренняя температура, направление и скорость ветра).

Для обеспечения естественной вентиляции площадь сечения фрамуг или форточек берется в размере 2. 4% от площади пола.

Для помещений, кратность воздухообмена в которых должна быть более трех, устанавливается искусственная вентиляция (вытяжная, приточная или приточно-вытяжная). Так как на участке придется проводить тесты на работающем двигателе, то для данного участка кратность воздухообмена принимается равной 3,5.

Производительность вентилятора определяется по формуле

где S_n — площадь пола помещения, м 2 ;

h — высота помещения, м;

K_В — кратность обмена воздуха, м 3 /ч.

м 3 /ч

Мощность электродвигателя вентилятора определяется по формуле:

, кВт (2.6)

H — напор вентилятора, кг/м 2 ;

K_З — коэффициент запаса мощности, K_З= 1,2. 1,5;

h_В — КПД вентилятора.

кВт

По полученным данным определяют тип вентилятора и электродвигателя.

Таблица 2.4 – Характеристика вентиляторов серии ЭВР

№ вентилятора	n, об/мин	W, м 3 /ч	H, кг/м 2	hВ
23. 25	0,45. 0,56
25. 27	0,43. 0,53
60. 68	0,45. 0,55
50. 57	0,48. 0,57
110. 123	0,52. 0,0,58

Расчет отопления

Расчет отопления сводится к определению потребного количества топлива и нагревательных приборов.

Расход тепла Q на отопление и вентиляцию определяется по формуле:

где Ф — количество часов в отопительном периоде, ч (для центральной зоны России Ф = 186);

V— объем помещения, м 3 ;

q_o , q_в — часовой расход тепла на отопление и вентиляцию 1м 3 здания при разности внутренней и наружной температур в 1 ○ С, q_o = 0,45. 0,55 ккал/ч ´ м 3 ´ ○ С, q_в= 0,15. 0,25 ккал/ч ´ м 3 ´ ○ С;

t_в— температура внутри помещения (16. 18 ○ С);

t_ср— средняя за отопительный сезон температура наружного воздуха, ○ С (для центральной зоны России t_ср = — 5,2 ○ С).

Ккал

Площадь поверхности нагрева отопительных приборов находится по формуле:

(2.8)

где F_n — поверхность нагрева отопительных приборов, м 2 ;

K_З — коэффициент запаса, = 1,15. 1,20;

К_ТО — постоянная теплообмена, ккал/ч ´ м 2 ´ ○ С, (чугунные батареи — 7,2 ккал/ч ´ м 2 ´ ○ С, чугунные ребристые трубы — 7,4 ккал/ч ´ м 2 ´ ○ С, стальные трубы — 10 ккал/ч ´ м 2 ´ ○ С);

t_T— расчетная температура теплоносителя, ○ С, (пара — 110 ○ С,, воды — 80 ○ С);

t_В — температура внутри помещения, ○ С.

м 2

Количество нагревательных приборов определяют из условия:

шт

где F_O — площадь одного прибора, м 2 , (чугунная секция — 0,25 м 2 , ребристая труба — 4 м 2 ).