Определение избыточного давления и площади проемов

РАСЧЕТ ЕСТЕСТВЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ

Введение

Процессы промышленного производства сопровождаются загрязнением воздуха помещений вредными веществами, а также избыточным теплом, выделяющимся при работе механизмов, отопительных систем, источников света, людей, от действия солнечной радиации. Вредные примеси в рабочей зоне и избыточные тепловыделения оказывают неблагоприятные воздействия на здоровье работающего персонала. Одним из распространенных и эффективных способов защиты от воздействия этих негативных факторов и поддержания состава воздуха в пределах санитарно-гигиенических требований является общеобменная вентиляция помещений. Естественная вентиляция помещений происходит вследствие разности температур воздуха внутри и снаружи помещения.

Температура воздуха внутри здания за счет тепловыделений, как правило, выше температуры наружного воздуха. Разность температур, а, следовательно, и разность давлений вызывают поступление холодного воздуха в помещение и вытеснение из него теплого.

Определение теплоизбытков в помещении

Тепловыделения от людей

Количество тепла, выделяемого человеком, зависит от его физической нагрузки и от температуры воздуха в помещении. Количество тепла, выделяемого взрослым мужчиной, можно определить из таблицы 1. Женщины выделяют около 85%, а дети 75% тепла, указанного в таблице.

Таблица 1 – Количество тепла, выделяемого взрослым мужчиной

Тепловыделения от станков

Количество тепла, выделяемого от станков, определяется по формуле

Q = 860 ∗ N_Ф ∗ φ, (1)

где 860 – тепловой эквивалент;

N_Ф – номинальная мощность, расходуемая станками, кВт;

φ – определяется по формуле

φ = φ₁ + φ₂ + φ₃ + φ₄ , (2)

где φ₁– коэффициент использования уставной мощности (обычно φ₁ =0,7−0,9);

φ₂ – коэффициент загрузки (обычно φ₂ =0,5−0,8);

φ₃ – коэффициент одновременности работы (обычно φ₃ = 0,5−1,0);

φ₄ – коэффициент ассимиляции тепла воздухом, учитывающий, какая частота тепла затрачиваемой механической энергии передается в виде тепла воздуху помещения (колеблется от 0,1 до 1).

Для определения тепловыделений в механических и механосборочных цехах ориентировочно принимают φ₄ = 0,25.

Тепловыделения от нагретого материала

Количество тепла, выделяемого в помещении нагретым материалом, определяется по формуле

Q=G_н ∗C(t_нач −t_к) , (3)

где Gн – вес материала, кг ;

С – средняя теплоемкость материала, Дж (кирпич – 877,8 Дж, железо – 480,6 Дж,

чугун – 418,6 Дж);

t_нач – начальная температура, °С ;

t_к – конечная температура, °С .

Тепловыделения от источников искусственного освещения

Избытки тепла в помещении от источников света можно определить из выражения

Q=860∗N_∑ , (4)

где N_∑ – суммарная потребляемая мощность освещения, кВт.

Практически принимается, что вся мощность источника света переходит в тепло.

Тепло, вносимое в помещение солнечной радиацией

В теплый период года (при наружной температуре более плюс 10°С) следует учитывать солнечную радиацию. Количество тепла, поступающего от солнечной радиации, определяется по формуле:

Q=F_ост ∗K_ост ∗q_ост (5)

где F_ост – поверхность остекления, м2 ;

K_ост – коэффициент, зависящий от характеристики остекления;

q_ост – солнечная радиация через 1м2 поверхности остекления в зависимости от ориентации по сторонам света, Дж.

Таблица 2 – Значение коэффициента K_ост

Солнечная радиация через стены не учитывается ввиду ее незначительности.

Таблица 3 – Значение коэффициента q_ост

Примечание – Данные приведены для одинарного остекления со стеклом толщиной 2,5-3,5 мм

Тепловыделения от нагретой поверхности жидкости

Тепловыделения от нагретой поверхности воды или других жидкостей определяются по формуле

Q = (4,9+3,5⋅V)(t_ж −t_возд)⋅F , (6)

где V – скорость воздуха над водной поверхностью, м/с;

t_ж – температура жидкости, °С ;

t_возд – температура воздуха в помещении, °С ;

F – площадь водной поверхности, м² .

Определение суммарного избыточного тепла, поступающего в помещение

Q_изб =Q_людей +Q_{н.матер.} +Q_{станков} +Q_ист.св. +Q_{солн.рад.} +Q_{пов.воды} (7)

Затем определяем избыточное тепло с учетом тепловых потерь:

Q_изб =Q_пост − Q_т.п, (8)

.

где Q_пост – тепло, поступившее в помещение, Дж;

Q_т.п – тепловые потери, Дж.

Тепловые потери можно определить по формуле:

Q_т.п. =K⋅F(t_вн −t_н), (9)

где К – коэффициент теплопередачи (для кирпичной стенки – 3348-3767 Дж, для бетонной – 5441-1279 Дж;

F – площадь поверхности ограждения, м², F= F_ост + F_пр^, F_пр= (1,8-2,0) F_ост

t_вн – внутренняя температура в помещении, °С ;

t_н – наружная температура воздуха, °С ; t_н = t_вн - 15°С

Определение необходимого воздухообмена

Расчет объема приточного воздуха, необходимого для разбавления избыточных тепловыделений, производят по формуле:

L= Q_изб /0,24⋅γ (t_ух −t_пр ) (10)

где L – необходимый объем приточного воздуха, м3/ч ;

Q_изб – избыточные тепловыделения, Дж;

γ – плотность воздуха при температуре, соответствующей температуре подаваемого в помещение воздуха, кг/м3 (см. Приложение А);

1004,6 – теплоемкость воздуха, Дж;

t_пр – температура приточного воздуха, °С ;

t_ух – температура уходящего из помещения воздуха, °С .

Определение избыточного давления и площади проемов

При расчете аэрации определяется площадь верхних и нижних вытяжных проемов. Вначале задаются площадью нижних проемов. Приводится схема аэрации помещения. В зависимости от площади открытия верхних вытяжных и нижних приточных фрамуг в помещении устанавливается уровень равных давлений (примерно посередине высоты здания) (Рисунок 1). Давление в этой плоскости равно нулю. Следовательно, на уровне центра нижних проемов создается давление:

P₁ =h₁(γ _н − γ_ср.п. ), (11)

где γ_ср.п. – средняя плотность воздуха в помещении, соответствующая средней температуре воздуха в помещении, кг/м3 ;

h₁ – высота от плоскости равных давлений до центра нижних проемов, м.

Средняя температура воздуха в помещении

t_ср.п. = (t_р.з. + t_ух)/2, (12)

где t_р.з и t_ух – температуры воздуха в рабочей зоне и воздуха, уходящего из помещения, °С .

Выше плоскости равных давлений существует избыточное давление, Па, которое на уровне центра верхних проемов равно:

P₂ = h₂(γ _н − γ _ср.п.) (13)

Это давление вызывает вытяжку воздуха. Общая величина давления, при котором происходит воздухообмен в помещении, равна:

P_τ = P₁ + P₂ = h(γ _н − γ _ср.п.) (14)

h = 5м (при F_ост = 100м²); h = 6м (при F_ост = 120м²); h = 8м (при F_ост = 200м²);

h = 9м (при F_ост = 240м²); h = 12м (при F_ост = 500м²);

Определяем скорость воздуха в нижних проемах, м с:

V₁ = L/ µ⋅F (15)

где L – необходимый воздухообмен, (значение L в м³/ч необходимо пересчитать в м³/с);

µ – коэффициент расхода, зависящий от конструкции створок и угла их открытия (для створок, открытых на 90°, µ =0,6; на 30° – µ =0,32);

F – площадь нижних проемов, м2 .

Далее определяем потери давления, Па, в нижних проемах:

P₁ =(V₁)² ⋅γ_н /2⋅g (16)

Определяем P_τ по формуле (14), принимая температуру уходящего воздуха

t_ух =t_н +(10°С… 15 °С ) и определяем по таблице А.1 (см. Приложение А) плотность γ _н и γ _ср.п, соответствующие температурам t н и tср.п.

Находим избыточное давление в плоскости верхних вытяжных проемов:

P₂ = P_τ – P₁ (17)

Определяем требуемую площадь верхних проемов (м2 ):

(18)

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: