Методические указания по выполнению заданий и анализу результатов расчета

Перед выполнением задания(й) студенту необходимо изучить теоретический материал по освещению (см. .с. 33...39 учебного пособия [7]), прожекторному освещению (см. с. 249 286 книги [1]) и методику светотехнического расчета прожекторного осве­щения (см. выше подраздел 2.1), а также следует ознакомиться ему с вариантом своего задания, приведенного в подразделе 2.2

При выполнении задания N2.2.1 студент реализует первый (частично), второй и третий этапы светотехнического расчета прожекторного освещения. На втором этапе он использует формулы (2.1...2.4) в последовательности, изложенной в 10-и пунктах методики по расчета прожекторного освещения пучком лучей. За­тем студент определяет "мертвое" пространство около каждой мачты и требуемую силу света дополнительного светильника по Формулам (2.9 и 2.10). Все расчеты студент ведет для двух за­данных глубин или высот зданий, после чего он приступает к ре­ализации третьего этапа в строгом соответствии с указаниями подраздела 2.4.

При выполнении задания N2.2.2 студент также реализует первый (частично), второй и третий этапы светотехнического расчета прожекторного освещения. На втором этапе он использует формулы (2.1, 2.2 и 2.5...2.10), т.е. выполняет методику по расчету прожекторного освещения, когда на мачтах находится один прожектор. Все расчеты студент ведет для двух заданных значений глубин или высот зданий, после чего студент приступа­ет к реализации третьего этапа как указано ниже.

В ходе выполнения заданий студент обязан использовать справочную и другую литературу [1, 2 и 8].

Конструктивные решения по результатам расчета

Эти решения состоят в правильном размещении прожекторных мачт на территории освещаемой площадки.Вариантов размещений

-30 -

мачт может быть два: первый - на границе площадки и второй -за ее пределами. Первый вариант реализуется при наличии светильников на прожекторной мачте, предназначенных для устранения "мертвого" пространства данной мачы. Здесь прожекторные мачты устанавливаются по контуру освежаемой площадки так, что­бы они не мешали въезду, перемещении и выезда строительной и транспортной техники и рационально освещали всю территорию площадки независимо от размещения основных и вспомогательных сооружений и бытовок. Примером такого размещения является рис. 2.3, где показаны освещаемые зоны как прожекторами, так и све­тильниками.

Размещение прожекторных мачт за пределами площадки (см. рис. 2.1) не требует наличия светильников на мачтах. Последние должны быть размещены так, чтобы избежать на освещаемой пло­щадке наличия "мертвых" зон и уменьшения на ней теней и полутеней.

На практических занятиях студент показывает принятое размещение прожекторных мачт на освещаемой площадке для двух случаев: высот возводимого здания или глубин нулевого цикла работ. Затем он рекомендует одно из размещений, удовлетворяющее данным условиям работы. В курсовой работе, аттестационной ра­боте бакалавра иди дипломном проекте инженера зти размещения (одно пунктиром) приводятся на ватманском листе формата Аl в соответствувщем масштабе.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИТОЧНОЙ И ВЫТЯЖНОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ

Методика проектирования

Проектирование механической вентиляции для различных помещений состоит из трех этапов. На первом этапе определяют помещение(я), где необходима механическая вентиляция, его(их) размеры, наличие в нем(них) избытков явного или полного тепла летом и зимой, газовых и пылевых примесей, работающих людей, а также расчетные метеорологические и иные условия, вытекающие из раздела 2 СНиП 2.04.05-91 [9] и его обязательных приложений 1.2, 5 и 8. Здесь же решаются вопросы размещения воздухово­дов, воздухозаборных шахт и других элементов механической вен-

- 31 -

тиляции. Их принимают с учетом строительных особенностей данного(ых) помещения(й) и эстетических требований. В частности, наиболее удобно располагать воздуховоды над подвесными потол­ками или на специальных технических этапах, в толщах стен (при сборном строительстве), под полом или перекрытием. Расположе­ние воздуховодов и их трасс в значительной мере предопределя­ется местом установки вентилятора. Его по возможности устанав­ливают в середине воздуховода, соединенного параллельно. Опре­деление числа воздуховодов (ветвей) для обслуживания данного помещения является одной из важнейших задач проектирования ме­ханической вентиляции.

Этот этап проектирования частично реализуется студентами только на практических занятиях, так как многие сведения даны в исходных данных заданий; в других случаях он выполняется полностью с соответствующими обоснованиями.

На втором этапе определяют потребное количество воздуха (Lп, м*м*м/ч) для конкретного помещения (а следовательно и проектируемой механической вентиляции) и ведут аэродинамический расчет вентиляционной сети, заданной (принятой) к проектирова­нию.

Согласно СНиП 2.04.05-91 [9] величину L„ определяют расчетом, исходя из обеспечения в данном помещении санитарно-гигиенических норм (Lcг, м*м*м/ч) и норм взрывопожарной безопаснос­ти (Lб, м*м*м/ч). При этом величина Lп должна быть большей из по­лученных расчетом величин для данного помещения, т.е.

(3.1)

Расчет значения Lсг ведут по избыткам явной или полной теплоте, массе выделяющихся вредных веществ, избыткам влаги (водяного пара), нормируемой кратности воздухообмена и нормируемому удельному расходу приточного воздуха. При этом значе­ния Lcг определяют отдельно для теплого и холодного периодов года при плотности приточного и удаляемого воздуха r = 1,2 кг/м³ (температура 2О°С). Конечной величиной Lсг принимают большую из величин, полученных по формулам (3.2...3.4).

При наличии избытков явной или полной теплоты ( или , Вт) в помещении потребный расход воздуха, м*м*м/ч, определяют по формулам:

(3.2)

-32 -

(3.3)

где ty и tп - температура воздуха, соответственно удаляемого из помещения и поступающего в это помещение,°С; Jy и Jп -удельная энтальпия воздуха, соответственно удаляемого из поме­щения и поступаюшего в это помещение, кДж/кг (значение или находят из теплового баланса или по справочным дан­ным [10...12], a tп определяют по п.6 приложения 17 СНиП [9]).

При наличии выделяющихся вредных веществ (пар, газ или пыль - , мг/ч) в помещении потребный расход воздуха, м³/ч, определяют по формуле

(3.4)

где Сg - концентрация конкретного вредного вещества, удаляемого из помещения, мг/м³ (принимают равным ПДК рабочей зоны по ГОСТ 12.1.005-88)); Сп - концентрация вредного вещества в приточном воздухе, мг/м³ (на практических занятиях принимать Сп£0.3 ПДК в рабочей зоне по ГОСТ 12.1.005-88).

Значение для каждого из вредных веществ, присутствую­щих в данном помещении, определяют по экспериментальным или справочным данным или находят из материального баланса. При одновременном выделении в помещении нескольких вредных ве­ществ, обладавших эффектом суммации действия, воздухообмен оп­ределяют путем суммирования расходов воздуха, рассчитанные по формуле (3.4) для каждого из этих веществ.

Расчет значения Lб , м³/ч, ведут по массе выделящихся вредных веществ в данном помещении, способных к взрыву. Если в конкретном помещении несколько таких веществ, то для каждого из них ведут расчет Lб и принимают . Величина Lб, м*м*м/ч, определяют по формуле

(3.5)

где Снк - нижний концентрационный предел распространения (НКПР) пламени по газо-, паро- и пылевоздушным смесям, мг/м (принимают по справочнику химика или экспериментальным данным, а на практических занятиях - Снк= 25...40 или 45...92 г/м³ соответственно для пыли или газа).

Найденное значение Lп, которое должно удовлетворять усло­вию (3.1), уточняют по минимальному расходу наружного воздуха (Lmin, м*м*м/ч), определяемому по формуле

(3.6)

- 33 -

где n - число работающих в помещении в наиболее многочисленную смена, чел.; m - норма воздуха на одного работающего, м*м*м/ч (принимают по приложению 19 СНиП [9] или берут из пособия [7, с. 26]); z - коэффициент запаса, равный 1,1...1,5.

Если Lп> Lmin, то значение Lп принимают как окончательное;

в противном случае (Lп < Lmin) - величина Lmin к дальнейшему расчету.

Затем ведут конкретный аэродинамический расчет воздухово­дов в направлении определения суммарных потерь давления в наи­более длинной вентиляционной ветви расчетной (принятой) схемы воздуховодов. При компоновке расчетной схемы воздуховодов еще раз надо убедиться, что свежий приточный воздух подается в ра­бочую зону (а не в места наибольшего выделения вредностей) че­рез распределительные насадки, находящиеся на высоте 1...3 м от пола; приемные устройства вытяжных систем должны распола­гаться только со стороны, противоположной фронту обслуживания, чтобы удаляемый (загрязненный) воздух не проходил через зоны дыхания работающих.

Аэродинамический расчет ведут при заданных для каждого участка вентсети (воздуховодов) значений их длин l, м, и рас­ходов воздуха L, м*м*м/ч. Для этого определяют:

1) количество вытяжного (приточного) воздуха по магистральным и другим воздуховодам;

2) суммарное значение коэффициентов местных сопротивлений по

i-участкам по формуле

(3.7)

где - коэффициент местного сопротивления поворота (с. 367 табл. 6 книги [11]); - суммарный коэффициент местного сопротивления вытяжных тройников б и г рис. 3.1 (с. 370 книги [11]); - коэффициент местного сопротивления при сопряжении потоков под острым углом, который равен 0,4.

Для наглядности вычисления по формуле (3.7) рассмотрим примеры, чаще встречающиеся в практике.

Пример 1. При расчете вентсети (рис. 3.1) требуется определить суммарные значения коэффициентов местных сопротивлений для вытяжного воздуховода.

Решение. В соответствии с построенной схемой воздуховодов определяем коэффициент местных сопротивлений. Всасывающая часть воздуховода объединяет два отсоса (а и 1) и после вентилятора воздух нагнетается по двум направлениям (д и 2).

На участках а и 1 давление теряется на входе в двух от­водах и в тройнике. Коэффициент местного сопротивления на вхо-

де зависит от выбранной конструкции (табл. 14.11 с. 307 книги [12]) конического коллектора. Последний устанавливается под углом a=30°и при соотношении l/d0= 0.05, тогда по справочни­ку коэффициент равен 0,8. Два одинаковых круглых отвода запроектированы под углом a=90° и с радиусом закругления R0/dэг=2.

Для них по табл. 14.11 [12] коэффициент местного сопротив­ления = 0,15.

Потерю давления в штанообразном тройнике с углом ответв­ления в 15° ввиду малости (кроме участка 2) не учитываем. Та­ким образом, суммарный коэффициент местных сопротивлений на участках а и 1

=0.8 + 2*0,15 = 1,1 .

На участках б и в местные потери давления только в трой­нике, которые ввиду малости (0,01...О,03) не учитываем. На участке г потерю давления в переходном патрубке от вентилятора ориентировочно оценивают коэффициентом местного сопротивления =0,1. На участке д расположена выпускная шахта, коэффици­ент местного сопротивления зависит от выбранной ее конструк­ции. Поэтому выбираем тип шахты с плоским экраном и его отно­сительным удлинением 0,33 (табл. 1-28 книги [10]), а коэффици­ент местного сопротивления составляет 2,4. Так как потерей давления в тройнике пренебрегаем, то на участке д (включая и ПУ) получим = 2,4. На участке 2 давление теряется на сво­бодный выход (x=1.1 по табл. 14-11 книги [12]) и в отводе

- 35 -

(x=0.15 см. выше). Кроме того, следует ориентировочно предусмотреть потерю давления на ответвление в тройнике ( x = 0,15), так как здесь может быть существенный перепад скоростей. Тогда суммарный коэффициент местных сопротивлений на участке 2

Пример 2. При расчете вентсети (рис. 3.2) требуется определить суммарные значения коэффициентов местных сопротивлений для приточной вентиляции.

Рис. 3.2. Расчетная схема воздуховода:

КУ - калориферная установка; а, б и в гистрального воздуховода

Ревение. На участке а давление теряется на приточный на­садок на спуске, в двух отводах и в тройнике. Приточный наса­док выбираем из табл. 14.11 [12]. Нам подходит веерная решетка с x = 1,1. Коэффициент местного сопротивления в двух отводах рассчитывается аналогично примеру 3.1 и равен x = 2 х 0.15 = 0,3. Потери давления в тройниках ввиду малости (0.01...0,03) не учитываем. Таким образом, суммарный коэффициент местных сопротивлений на участке а

.

На участке б местные потери давления в тройнике не учиты­ваем ввиду их малости, но на этом участке предусматривается работа КУ в зимнее время. Ее сопротивление определяется по графикам фиг. 5 и 6 (с. 532 книги [11]) при определении ве­совой скорости воздуха и его массового расхода. На практичес­ких занятиях сопротивление (потеря давления) КУ следует прини-

- 36 -

мать 30...50 Па. На участке в давление теряется на свободный вход в колено (a= 90⁰) и x равен 1.1 (табл. 14.11 книги [12]), на внезапное сужение потока в отводе при соотношении площадей f0 / F1 = 0,8 и x составляет 0,15. Кроме того, на данном участке расположена приточная шахта; выбираем ее с зонтом при утолщенной входной кромке (H/do= 0,5) с x =0.75 (табл. 14.11 книги [12]. Таким образом, суммарный коэффициент местных сопротивле­ний на участке в

Затем аэродинамический расчет ведут следующим образом.

1. Определяем диаметры,мм, воздуховодов из уравнения расхода воздуха

(3.8)

При этом начинают с наиболее удаленного от вентилятора участ­ка, задавшись для данного участка скоростью ( в приточной ме­ханической вентиляции скорость V принимают 2...10 м/с, а в вы­тяжных системах - 10...25 м/с) и необходимым расходом, и вы­числяют диаметр воздуховода. Последний округляют до ближайшего стандартного диаметра (приложение 21 СНиП [9] или приложение 1 книги [10]) и пересчитывают скорость V по формуле (3.8).

2. Определяют по вспомогательной таблице (приложение 1 [10]) динамическое давление и приведенный коэффициент сопротивления трения l/d.

3. По заданным и рассчитанным данным (см. графы 2...9 табл. 3.1) подсчитывают потери давления по формуле

(3.9)

Для упрощения вычислений необходимо составить нижеследующую таблицу, куда заносятся результаты расчетов. ,

Таблица 3.1. Сводная таблица результатов аэродинамического расчета

4. Нарастающим итогом записываем Р' потери давления в магистрали до концов соответствующих участков, а для ответвлений - располагаемые давления (графа 12 табл. 3.1). В графе 13 вычисляются для ответвлений невязки DР - разницы между потерями давлений в ответвлениях и располагаемыми для них давлениями. Если эти невязки не превышают 10% от располагаемого давления,

- 37 -

то пересчет ответвлений можно не выполнять (реализация этого пункта см. в примере 3).

Пример 3. По ранее выполненным расчетам и приведенной трассе на рис. 3.1 выполнить расчет потерь давления Р' и определить невязки DР.

Решение. Считаем, что потери давления Р уже рассчитаны и вносим их в табл. 3.2. Дальнейший ход вычислений состоит в следующем.

Таблица 3.2. Сводная таблица (извлечение по графам 11...13 табл. 3.1)

Потери давления Р' в магистрали записываются нарастающим итогом. Располагаемое давление для участка 1 равно подсчитан­ной потере давления на участке а и б, т.е. 264 Па; для участка е - потере давления на участке д , т.е. 312 Па; для участка е получилась недопустимая невязка в 136 Па, т.е. в 136/312 х 100=44%. В данном случае необходим пересчет диаметра воздуховода и скорости движения воздуха или установка соответствующей дроссельной заслонки.

На третьем этапе по общей потере давления в рассчитанном воздуховоде Р' (в примере 3 - 658 Па) и потребному расходу воздуха Lп, м³/ч, подбирают вентилятор [10]. Затем определяют установленную мощность Nу, кВт, электродвигателя по формуле

(3.10)

- 38 -

где Qв - принятая производительность вентилятора, м*м*м/ч;

Hв - принятый напор вентилятора, Па: - кпд вентилятора (ре­комендуется выбирать наиболыий по графику для необходимых (Qв и Нв); - кпд передачи (для клиновой - 0.9... 0.95; при со­единении на одном валу - 1.0).

По полученному значению Nу подбирают по каталогу [10] тип электродвигателя, его мощность, число оборотов и т.д. Затем при­ступают к конструктивным решениям, указанным в подразделе 3.4.

Задания на расчет

Задание N3.2.1. Рассчитать механическую вытяжную вентиля­цию для помещения, в котором выделяется пыль или газ и наблю­дается избыточное явное тепло по исходным данным табл. 3.3 (дробь означает, что в числителе даны величины Сg для пыли, а в знаменателе - для газа). Схема размещения воздуховодов приве­дена на рис. 3.3. Подобрать необходимый вентилятор, тип и мощность электродвигателя и указать основные конструктивные решения.

Задание N3.2.2. Рассчитать систему приточной механической вентиляции в помещении (рис. 3.4) с равномерной раздачей воздуха через дисковые насадки по исходным данным табл. 3.4. По­добрать необходимый вентилятор, тип и мощность электродвигате­ля и указать основные конструктивные решения.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: