ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 4

Тема

«РАСЧЁТ ПОТРЕБНОГО ВОЗДУХООБМЕНА ПРИ ОБЩЕОБМЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ»

Цель: Ознакомиться на практике с методикой расчёта потребной кратности воздухообмена для проектирования общеобменной вентиляции в производственных помещениях.

Общие сведения

В целях поддержания в цехах оптимальных условий микроклимата и предотвращения чрезвычайных ситуаций, (массовые отравления, взрывы), для удаления вредных газов, пыли и влаги устанавливается вентиляция. Вентиляцией называется организованный регулируемый воздухообмен, обеспечивающий удаление из помещения загрязнённого воздуха и подачу на его место свежего. В зависимости от способа движения воздуха вентиляция может быть естественная и механическая.

Естественная – вентиляция, перемещение воздушных масс в которой осуществляется благодаря возникающей разности давлений снаружи и внутри здания.

Механическая – вентиляция, с помощью которой воздух подаётся в производственное помещение или удаляется из него по системе вентиляционных каналов за счёт работы вентилятора. Она позволяет поддерживать в рабочих помещениях постоянную температуру и влажность.

В зависимости от способа организации воздухообмена вентиляция подразделяется на местную, общеобменную, смешанную и аварийную.

Общеобменная вентиляция – предназначена для удаления избыточной теплоты, влаги и вредных веществ во всём объёме рабочей зоны помещений. Она создаёт условия воздушной среды, одинаковые по всему объёму вентилируемого помещения, и применяется в том случае, если вредные выделения поступают непосредственно в воздух помещения, рабочие места не фиксированы, а располагаются по всему помещению.

В зависимости от требований производства и санитарно - гигиенических правил приточный воздух можно нагреть, охладить, увлажнить, а удаляемый из помещений воздух очистить от пыли и газа. Обычно объём воздуха L пр, подаваемого в помещение при общеобменной вентиляции, равен объёму воздуха L в, удаляемого из помещения.

Существенное влияние на параметры воздушной среды в рабочей зоне оказывают правильная организация и устройство приточных и вытяжных систем.

1. Методика расчёта потребного воздухообмена при общеобменной вентиляции.

При общеобменной вентиляции потребный воздухообмен определяется из условий отвода избыточного тепла, удаления избыточной влаги, удаления ядовитых и вредных газов, а также пыли.

При нормальном микроклимате и отсутствии вредных выделений количество воздуха при общеобменной вентиляции принимают в зависимости от объёма помещения, приходящегося на одного работающего. Отсутствием вредных выделений считается такое их количеств в технологическом оборудовании, при одновременном выделении которых в воздухе помещения концентрация вредных веществ не превысит предельно допустимую. При этом предельно допустимые концентрации вредных и ядовитых веществ в воздухе рабочей зоны должны соответствовать ГОСТ 12.1.005 – 91.

Если в производственном помещении объём воздуха на каждого работающего составляет V пр i < 20м 3 , то расход воздуха L i должен быть не менее 30м 3 на каждого работающего. Если V пр i = 20 … 40м 3 , то L i ≥ 20м 3 / ч. В помещениях с V пр i > 40м 3 и при наличии естественной вентиляции воздухообмен не рассчитывают. При отсутствии естественной вентиляции расход воздуха на одного работающего должен быть не менее 60м 3 / ч.

Для качественной оценки эффективности воздухообмена принимают понятие кратности воздухообмена К – отношение объёма воздуха, поступающего в помещение в единицу времени L (м 3 /ч), к свободному объёму вентилируемого помещения V с (м 3). При правильной организации вентиляции кратность воздухообмена должна быть значительно больше единицы.

Необходимый воздухообмен для всего производственного помещения в целом:

L пп = n · L i ; (1)

Где n – число работающих в данном помещении.

В данной практической работе рассчитаем потребную кратность воздухообмена для случаев отвода избыточного тепла и удаления вредных газов.

а. Необходимый воздухообмен для отвода избыточного тепла .

Где L 1 – воздухообмен, необходимый для отвода избыточного тепла (м 2 / ч);

Q – избыточное количество тепла, (кДж / ч);

с – теплоёмкость воздуха, (Дж / (кг · 0 С), с = 1кДж/кг·К;

ρ – плотность воздуха, (кг / м 3);

(3)

Где t пр – температура приточного воздуха, (0 С); Она зависит от географического расположения завода. Для Москвы – принимается равной 22,3 0 С.

T ух – температура воздуха, уходящего из помещения, принимается равной температуре воздуха в рабочей зоне, (0 С), которая принимается на 3 – 5 0 С выше расчётной температуры наружного воздуха.

Избыточное количество тепла, подлежащего удалению из производственного помещения, определяется по тепловому балансу:

Q = Σ Q пр – Σ Q расх; (4)

Где Σ Q пр – тепло, поступающее в помещение от различных источников, (кДж / ч);

Σ Q расх – тепло, расходуемое стенами здания и уходящие с нагретыми материалами, (кДж / ч), рассчитывается согласно методики, изложенной в СниП 2.04.05 – 86.

Так как перепад температур воздуха внутри здания и снаружи в тёплый период года небольшой (3 – 5), то при расчёте воздухообмена по избытку тепловыделений, потери тепла через конструкции зданий можно не учитывать. А несколько увеличившийся воздухообмен благоприятно повлияет на микроклимат рабочего помещения в наиболее жаркие дни.

Основными источниками тепловыделения в производственных помещениях являются:

Горячие поверхности (печи, сушильные камеры, системы отопления и т.д.);

Остывшие массы (металл, масла, вода и т.д.);

Оборудование с приводом от электродвигателей;

Солнечная радиация;

Персонал работающий в помещении.

Для упрощения расчётов в данной практической работе избыточное количество тепла определяется только с учётом тепловыделений электрооборудования и работающего персонала.

Таким образом: Q = ΣQ пр; (5)

ΣQ пр = Q э.о. + Q р; (6)

Где Q э.о. – тепло, выделяемое при работе оборудования с приводом от электродвигателей, (кДж / ч);

Q р – тепло, выделяемое работающим персоналом, (кДж / ч).

(7)

Где β – коэффициент, учитывающий загрузку оборудования, одновременность его работы, режим работы. Принимается равным 0,25 … 0,35;

N – общая установочная мощность электродвигателей, (кВт);

Q р – определяется по формуле: Q р = n · q р (8)

300 кДж / ч – при лёгкой работе;

400 кДж /ч – при работе ср. тяжести;

500 кДж / ч – при тяжёлой работе.

Где n – число работающего персонала, (чел);

q р – тепло, выделяемое одним

человеком, (кДж / ч);

б. Необходимый воздухообмен для поддержания концентрации вредных веществ в заданных пределах.

При работе вентиляции, когда существует равенство масс приточного и удаляемого воздуха можно принять, что вредные вещества не накапливаются в производственном помещении. Следовательно, концентрация вредных веществ в удаляемом из помещения воздухе q уд не должна превышать ПДК.

Расход приточного воздуха, м 3 ч, необходимый для поддержания концентрации вредных веществ в заданных пределах рассчитывается по формуле:
,(9)

где G – количество выделяемых вредных веществ, мг/ч, q уд – концентрация вредных веществ в удаляемом воздухе, которая не должна превышать предельно допустимую, мг/м 3 , т.е. q уд  q пдк ; q пр – концентрация вредных веществ в приточном воздухе, мг/м 3 . Концентрация вредных веществ в приточном воздухе не должна превышать 30% ПДК, т.е. q пр  0,3q уд.

в. Определение потребной кратности воздухообмена.

Величина, показывающая во сколько раз потребный воздухообмен больше объёма воздуха, находящегося в производственном помещении (определяющая кратность смены воздуха), называется потребной кратностью воздухообмена. Она вычисляется по формуле:

К = L / V с; (10)

Где К – потребная кратность воздухообмена;

L – потребный воздухообмен, (м 3 /ч). Определяется сравнением величин L 1 и L 2 и выбором наибольшей из них;

V с – внутренний свободный объём помещения, (м 3). Он определяется, как разность между объёмом помещения и объёмом, занимаемым производственным оборудованием. Если свободный объём помещения определить невозможно, то его допускается принимать условно равным 80% геометрического объёма помещения.

Кратность воздухообмена производственных помещений обычно составляет от 1 до 10 (большие значения для помещений со значительными выделениями теплоты, вредных веществ или небольших по объему). Для цехов литейных, кузнечно-прессовых, термических, сварочных, химических производств кратность воздухообмена составляет 2-10, для цехов машиностроения и приборостроения – 1-3.

КФ МГТУ им. Н.Э.Баумана

Практическое занятие по дисциплине «БЖД»

Тема занятия:

«Способы организации вентиляции и

кондиционирования для создания

благоприятных микроклиматических

условий на рабочих местах,

определение требуемой производительности»

Время: 2 часа.

Кафедра ФН2-КФ

Обеспечение комфортных условий жизнедеятельности.

1. Промышленная вентиляция и кондиционирование.

Эффективным средством обеспечения надлежащей чистоты и допустимых параметров микроклимата воздуха рабочей зоны является промышленная вентиляция.

Вентиляцией называется организованный и регулируемый воздухообмен, обеспечивающий удаление из помещения грязного воздуха и подачу на его место свежего.

По способу перемещения воздуха различают системы естественной и механической вентиляции .

Система вентиляции, перемещение воздушных масс в которой осуществляется благодаря возникающей разности давлений снаружи и внутри здания, называется естественной вентиляцией .

Вентиляция, с помощью которой воздух подается в производственные помещения или удаляется из них по системам вентиляционных каналов с использованием для этого специальных механических побудителей, называется механической вентиляцией .

Механическая вентиляция по сравнению с естественной вентиляцией имеет ряд преимуществ:

большой радиус действия вследствие значительного давления, создаваемого вентилятором;

возможность изменять или сохранять необходимый воздухообмен независимо от температуры наружного воздуха и скорости ветра;

подвергать вводимый в помещение воздух предварительной очистке, осушке или увлажнению, подогреву или охлаждению;

организовывать оптимальное воздухораспределение с подачей воздуха непосредственно к рабочим местам;

улавливать вредные выделения непосредственно в местах их образования и предотвращать их распространение по всему помещению;

очищать загрязненный воздух перед выбросом его в атмосферу.

К недостаткам механической вентиляции следует отнести значительную стоимость сооружения и эксплуатации ее и необходимость проведения мероприятий по борьбе с шумом.

Системы механической вентиляции подразделяются на общеобменные, местные, смешанные, аварийные и системы кондиционирования.

Общеобменная вентиляция предназначена для ассимиляции избыточной теплоты, влаги и вредных веществ во всем объеме рабочей зоны помещений.

Она применяется в том случае, если вредные выделения поступают непосредственно в воздух помещения, рабочие места не фиксированы, а располагаются по всему помещению.

По способу подачи и удаления воздуха различают четыре схемы общеобменной вентиляции :

приточная;

вытяжная;

приточно-вытяжная;

система с рециркуляцией.

Расчет потребного воздухообмена при общеобменной вентиляции производят, исходя из условий производства и наличия избыточной теплоты, влаги и вредных веществ.

Для качественной оценки эффективности воздухообмена применяют понятие кратности воздухообмена K в - отношение количества воздуха, поступающего в помещение в единицу времени L (м 3 /ч), к объему вентилируемого помещения V п (м 3). При правильно организованной вентиляции кратность воздухообмена должна быть значительно больше единицы:

, где K в >> 1 (1.1)

При нормальном микроклимате и отсутствии вредных выделений количество воздуха при общеобменной вентиляции принимают в зависимости от объема помещения, приходящегося на одного работающего.

Отсутствие вредных выделений – это такое их количество в технологическом оборудовании, при одновременном выделении которых в воздухе помещения концентрация вредных веществ не превысит предельно допустимую.

В производственных помещениях с объемом воздуха на одного работающего (V п1):

V п1 < 20 м 3 расход воздуха на 1 работающего (L 1)

L 1 ≥30 м 3 /ч

L 1 ≥ 20 м 3 /ч

V п1 > 40 м 3 и при наличии естественной вентиляции воздухообмен не рассчитывают. В случае отсутствия естественной вентиляции (герметичные кабины) расход воздуха на одного работающего должен составлять не менее 60 м 3 /ч

Смешанная система вентиляции является сочетанием местной и общеобменной вентиляции. Местная система удаляет вредные вещества из кожухов и укрытий машин. Однако часть вредных веществ через неплотности укрытий проникают в помещение. Эта часть удаляется общеобменной вентиляцией.

Аварийная вентиляция предусматривается в тех производственных помещениях, в которых возможно внезапное поступление в воздух большого количества вредных или взрывоопасных веществ. Производительность аварийной вентиляции принимается такой, чтобы она вместе с основной вентиляцией обеспечивала в помещении не менее восьми воздухообменов за 1 час. Система аварийной вентиляции должна включаться автоматически при достижении ПДК вредных выделений или при остановке одной из систем общеобменной или местной вентиляции. Выброс воздуха аварийных систем должен осуществляться с учетом возможности максимального рассеивания вредных и взрывоопасных веществ в атмосфере.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНИ

КРАСНОДОНСКИЙ ГОРНИЙ ТЕХНИКУМ

Реферат по предмету «БЕЗОПАСНОСТЬ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ»

на тему: «ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ»

Студента группы 1ЕП-06

Урюпова Олега

Проверила: Дрокина Т.М

Краснодон 2010

Вентиляцией называется комплекс взаимосвязанных устройств и процессов для создания требуемого воздухообмена в производственных помещениях. Основное назначение вентиляции - удаление из рабочей зоны загрязненного или перегретого воздуха и подача чистого воздуха, в результате чего в рабочей зоне создаются необходимые благоприятные условия воздушной среды. Одна из главных задач, возникающих при устройстве вентиляции,- определение воздухообмена, т. е. количество вентиляционного воздуха, необходимого для обеспечения оптимального санитарно-гигиенического уровня воздушной среды помещений.

В зависимости от способа перемещения воздуха в производственных помещениях вентиляция делится на естественную и искусственную (механическую).

Применение вентиляции должно быть обосновано расчетами, при которых учитываются температура, влажность воздуха, выделение вредных веществ, избыточное тепловыделение. Если в помещении нет вредных выделений, то вентиляция должна обеспечивать воздухообмен не менее 30 м3 /ч на каждого работающего (для помещений с объемом до 20 м3 на одного работающего). При выделении вредных веществ в воздух рабочей зоны необходимый воздухообмен определяют исходя из условий их разбавления до ПДК, а при наличии тепловых избытков - из условий поддержания допустимой температуры в рабочей зоне.

Естественная вентиляция производственных помещений осуществляется за счет разности температур в помещении наружного воздуха (тепловой напор) или действия ветра (ветровой напор). Естественная вентиляция может быть организованной и неорганизованной.

При неорганизованной естественной вентиляции воздухообмен осуществляется за счет вытеснения внутреннего теплового воздуха наружным холодным воздухом через окна, форточки, фрамуги и двери. Организованная естественная вентиляция , или аэрация , обеспечивает воздухообмен в заранее рассчитанных объемах и регулируемый в соответствии с метеорологическими условиями. Бесканальная аэрация осуществляется при помощи проемов в стенах и потолке и рекомендуется в помещениях большого объема со значительными избытками теплоты. Для получения расчетного воздухообмена вентиляционные проемы в стенах, а также в кровле здания (аэрационные фонари) оборудуют фрамугами, которые открываются и закрываются с пола помещения. Манипулируя фрамугами, можно регулировать воздухообмен при изменении наружной температуры воздуха или скорости ветра (рис. 4.1). Площадь вентиляционных проемов и фонарей рассчитывают в зависимости от необходимого воздухообмена.

Рис. 4.1. Схема естественной вентиляции здания: а - при безветрии; б - при ветре; 1 - вытяжные и приточные отверстия; 2 - тепловыделяющий агрегат

В производственных помещениях небольшого объема, а также в помещениях, расположенных в многоэтажных производственных зданиях, применяют канальную аэрацию, при которой загрязненный воздух удаляется через вентиляционные каналы в стенах. Для усиления вытяжки на выходе из каналов на крыше здания устанавливают дефлекторы - устройства, создающие тягу при обдувании их ветром. При этом поток ветра, ударяясь о дефлектор и обтекая его, создает вокруг большей части его периметра разрежение, обеспечивающее подсос воздуха из канала. Наибольшее распространение получили дефлекторы типа ЦАГИ (рис. 4.2), которые представляют собой цилиндрическую обечайку, укрепленную над вытяжной трубой. Для улучшения подсасывания воздуха давлением ветра труба оканчивается плавным расширением - диффузором. Для предотвращения попадания дождя в дефлектор предусмотрен колпак.

Рис. 4.2. Схема дефлектора типа ЦАГИ: 1 - диффузор; 2 - конус; 3 - лапки, удерживающие колпак и обечайку; 4 - обечайка; 5 - колпак

Расчет дефлектора сводится к определению диаметра его патрубка. Ориентиро-вочно диаметр патрубка d дефлектора типа ЦАГИ можно вычислить по формуле:

где L - объем вентиляционного воздуха, м3 /ч; - скорость воздуха в патрубке, м/с.

Скорость воздуха (м/с) в патрубке при учете только давления, создаваемого действием ветра, находят по формуле

где - скорость ветра, м/с; - сумма коэффициентов местного сопротивле-ния вытяжного воздуховода при его отсутствии e = 0,5 (при входе в патрубок); l - дли-на патрубка или вытяжного воздуховода, м.

С учетом давления, создаваемого ветром, и теплового давления скорость воздуха в патрубке вычисляют по формуле

где - тепловое давление Па; здесь - высота дефлектора, м; - плотность, соответственно, наружного воздуха и воздуха внутри помещения, кг/м3 .

Скорость движения воздуха в патрубке составляет примерно 0,2...0,4 скорости ветра, т. е. . Если дефлектор установлен без вытяжной трубы непосредственно в перекрытии, то скорость воздуха несколько больше.

Аэрация применяется для вентиляции производственных помещений большого объема. Естественный воздухообмен осуществляется через окна, световые фонари с использованием теплового и ветрового напоров (рис. 4.3). Тепловое давление, в результате которого воздух поступает в помещение и выходит из него, образуется за счет разности температур наружного и внутреннего воздуха и регулируется различной степенью открытия фрамуг и фонарей. Разность этих давлений на одном и том же уровне называется внутренним избыточным давлением. Оно может быть как положительным, так и отрицательным.

Рис. 4.3. Схема аэрации здания

При отрицательном значении (превышении наружного давления над вну-тренним) воздух поступает внутрь помещения, а при положительном значении (превышении внутреннего давления над наружным) воздух выходит из помещения. При = 0 движения воздуха через отверстия в наружном ограждении не будет. Ней-тральная зона в помещении (где = 0) может быть только при действии одних те-плоизбытков; при ветре с теплоизбытками она резко смещается вверх и исчезает. Рас-стояния нейтральной зоны от середины вытяжного и приточного отверстий обратно пропорциональны квадратам площадей отверстий. При, где - площади, соответственно, входных и выпускных отверстий, м2; -высоты расположения уровня равных давлений, соответственно, от входного до вы-пускного отверстий, м.

Расход воздуха G , который протекает через отверстие, имеющее площадь F , вычисляют по формуле:

где G - массовый секундный расход воздуха, т/с; m - коэффициент расхода, зависящий от условий истечения; r - плотность воздуха в исходном состоянии, кг/м3; - разность давлений внутри и снаружи помещения в данном отверстии, Па.

Ориентировочное количество воздуха, выходящего из помещения через 1 м2 площади отверстия, с учетом только теплового давления и при условии равенства площадей отверстий в стенках и фонарях и коэффициенте расхода m = 0,6 можно определить по упрощенной формуле:

где L - количество воздуха, м3 /ч; Н - расстояние между центрами нижних и верхних отверстий, м; - разность температур: средней (по высоте) в помещении и наружной, ° С.

Аэрация с использованием ветрового давления основана на том, что на наве-тренных поверхностях здания возникает избыточное давление, а на заветренных сторо-нах разрежение. Ветровое давление на поверхности ограждения находят по формуле:

где k - аэродинамический коэффициент, показывающий, какая доля динамического давления ветра преобразуется в давление на данном участке ограждения или кровли. Этот коэффициент можно принять в среднем равным для наветренной стороны + 0,6, а для подветренной - -0,3.

Естественная вентиляция дешева и проста в эксплуатации. Основной ее недостаток заключается в том, что приточный воздух вводится в помещение без предварительной очистки и подогрева, а удаляемый воздух не очищается и загрязняет атмосферу. Естественная вентиляция применима там, где нет больших выделений вредных веществ в рабочую зону.

Искусственная (механическая) вентиляция устраняет недостатки естественной вентиляции. При механической вентиляции воздухообмен осуществляется за счет напора воздуха, создаваемого вентиляторами (осевыми и центробежными); воздух в зимнее время подогревается, в летнее-охлаждается и кроме того очищается от загрязнений (пыли и вредных паров и газов). Механическая вентиляция бывает приточной, вытяжной, приточно-вытяжной, а по месту действия - общеобменной и местной.

При приточной системе вентиляции (рис. 4.4, а ) производится забор воздуха извне с помощью вентилятора через калорифер, где воздух нагревается и при необходимости увлажняется, а затем подается в помещение. Количество подаваемого воздуха регулируется клапанами или заслонками, устанавливаемыми в ответвлениях. Загрязненный воздух выходит через двери, окна, фонари и щели неочищенным.

При вытяжной системе вентиляции (рис. 4.4, б ) загрязненный и перегретый воздух удаляется из помещения через сеть воздуховодов с помощью вентилятора. Загрязненный воздух перед выбросом в атмосферу очищается. Чистый воздух подсасывается через окна, двери, неплотности конструкций.

Приточно-вытяжная система вентиляции (рис. 4.4, в ) состоит из двух отдельных систем - приточной и вытяжной, которые одновременно подают в помещение чистый воздух и удаляют из него загрязненный. Приточные системы вентиляции также возмещают воздух, удаляемый местными отсосами и расходуемый на технологические нужды: огневые процессы, компрессорные установки, пневмотранспорт и др.

Для определения требуемого воздухообмена необходимо иметь следующие исходные данные: количество вредных выделений (тепла, влаги, газов и паров) за 1 ч, предельно допустимое количество (ПДК) вредных веществ в 1 м3 воздуха, подаваемого в помещение.

Рис. 4.4. Схема приточной, вытяжной и приточно-вытяжной механической вентиляции: а - приточная; 6 - вытяжная; в - приточно-вытяжная; 1 - воздухоприемник для забора чистого воздуха; 2 - воздуховоды; 3 - фильтр для очистки воздуха от пыли; 4 - калориферы; 5 - вентиляторы; 6 - воздухораспределительные устройства (насадки); 7 - вытяжные трубы для выброса удаляемого воздуха в атмосферу; 8 - устройства для очистки удаляемого воздуха; 9 - воздухозаборные отверстия для удаляемого воздуха; 10 - клапаны для регулирования количества свежего вторичного рециркуляционного и выбрасываемого воздуха; 11 - помещение, обслуживаемое приточно-вытяжной вентиляцией; 12 - воздуховод для системы рециркуляции

Для помещений с выделением вредных веществ искомый воздухообмен L, м3 /ч, определяется из условия баланса поступающих в него вредных веществ и разбавления их до допустимых концентраций. Условия баланса выражаются формулой:

где G - скорость выделения вредного вещества из технологической установки, мг/ч; G пр - скорость поступления вредных веществ с притоком воздуха в рабочую зону, мг/ч; Gуд - скорость удаления разбавленных до допустимых концентраций вредных веществ из рабочей зоны, мг/ч.

Заменив в выражении G пр и Gуд на произведение и, где и - соответственно концентрации (мг/м3) вредных веществ в приточном и удаленном воздухе, aи объем приточного и удаляемого воздуха в м3 за 1 час, получим

Для поддержания нормального давления в рабочей зоне должно выполняться равенство, тогда

Необходимый воздухообмен, исходя из содержания в воздухе водяных паров, определяют по формуле:

где - количество удаляемого или приточного воздуха в помещении, м3 /ч; G п - масса водяного пара, выделяющегося в помещении, г/ч; - влагосодержание удаляемого воздуха, г/кг, сухого воздуха; - влагосодержание приточного воздуха, г/кг, сухого воздуха; r - плотность приточного воздуха, кг/м3.

где - соответственно массы (г) водяного пара и сухого воздуха. Необходимо иметь в виду, что значения и принимаются по таблицам физической характеристики воздуха в зависимости от значения нормируемой относительной влажности вытяжного воздуха.

Для определения объема вентиляционного воздуха по избыточному теплу необходимо знать количество тепла, поступающего в помещение от различных источников (приход тепла), и количество тепла, расходуемого на возмещение потерь через ограждения здания и другие цели, разность и выражает количество тепла, которое идет на нагревание воздуха в помещении и которое должно учитываться при расчете воздухообмена.

Воздухообмен, необходимый для удаления избыточного тепла, вычисляют по формуле:

где - избыточное количество тепла, Дж/с, -температура удаляемого воздуха, ° К; -температура приточного воздуха, ° К; С - удельная теплоемкость воздуха, Дж/(кг×К); r - плотность воздуха при 293° К, кг/м3 .

Местная вентиляция бывает вытяжная и приточная? Вытяжную вентиляцию устраивают, когда загрязнения можно улавливать непосредственно у мест их возникновения. Для этого применяют вытяжные шкафы, зонты, завесы, бортовые отсосы у ванн, кожухи, отсосы у станков и т.д. К приточной вентиляции относятся воздушные души, завесы, оазисы.

Вытяжные шкафы работают с естественной или механической вытяжкой. Для удаления из шкафа избытков тепла или вредных примесей естественным путем необходимо наличие подъемной силы, которая возникает, когда температура воздуха в шкафу превышает температуру воздуха в помещении. Удаляемый воздух должен иметь достаточный запас энергии для преодоления аэродинамического сопротивления на пути от входа в шкаф до места выброса в атмосферу.

Объемный расход воздуха, удаляемого из вытяжного шкафа при естественной вытяжке (рис. 4.5), (м3 /ч)

где h - высота открытого проема шкафа, м; Q - количество тепла, выделяемого в шкафу, ккал/ч; F - площадь открытого (рабочего) проема шкафа, м2 .

Рис. 4.5. Схема вытяжного шкафа с естественной вытяжкой:1 - уровень нулевых давлений; 2 - эпюра распределения давлений в рабочем отверстии; Т1 - температура воздуха в помещении; T 2 - температура газов внутри шкафа

Необходимая высота вытяжной трубы (м)

где - сумма всех сопротивлений прямой трубы на пути движения воздуха; d - диаметр прямой трубы, м (предварительно задается).

При механической вытяжке

где v - средняя скорость всасывания в сечениях открытого проема, м/с.

Бортовые отсосы устраивают у производственных ванн для шкафа удаления вредных паров и газов, которые выделяются из растворов ванн. При ширине ванны до 0,7 м устанавливают однобортовые отсосы с одной из продольных ее сторон. При ширине ванны более 0,7 м (до 1 м) применяют двухбортовые отсосы (рис. 4.6).

Объемный расход воздуха, отсасываемого от горячих ванн одно- и двухбортовыми отсосами, находят по формуле:

где L - объемный расход воздуха, м3 /ч, k 3 - коэффициент запаса, равный 1,5...1,75, для ванн с особо вредными растворами 1,75...2; k Т - коэффициент для учета подсоса воздуха с торцов ванны, зависящий от отношения ширины ванны В к ее длине l ; для однобортового простого отсоса; для двухбортового - ; С - безразмерная характеристика, равная для однобортового отсоса 0,35, для двухбортового - 0,5; j -угол между границами всасывающего (рис. 4.7); (в расчетах имеет значение 3,14); Тв и Тп - абсолютные температуры, соответственно, в ванне и воздуха в помещении, °К; g=9,81 м/с2 .

Вытяжные зонты применяют, когда выделяющиеся вредные пары и газы легче окружающего воздуха при незначительной его подвижности в помещении. Зонты могут быть как с естественной, так и с механической вытяжкой.

Рис. 4.6. Двухбортовой отсос от ванны

При естественной вытяжке начальный объемный расход воздуха в тепловой струе, поднимающейся над источником, определяют по формуле:

где Q - количество конвективного тепла, Вт; F - площадь горизонтальной проекции поверхности источника тепловыделений, м2; Н - расстояние от источника тепловыделений до кромки зонта, м.

При механической вытяжке аэродинамическая характеристика зонта включает скорость по оси зонта, которая зависит от угла его раскрытия; с увеличением угла раскрытия увеличивается осевая скорость по сравнению со средней. При угле раскрытия 90° скорость по оси составляет l,65v (v - средняя скорость, м/с), при угле раскрытия 60° скорость по оси и по всему сечению равна v .

В общем случае расход воздуха, удаляемого зонтом,

где v - средняя скорость движения воздуха в приемном отверстии зонта, м/с; при удалении тепла и влаги скорость может быть принята 0,15...0,25 м/с; F - площадь расчетного сечения зонта, м2 .

Приемное отверстие зонта располагают над тепловым источником; оно должно соответствовать конфигурации зонта, а размеры принимают несколько большими, чем размеры теплового источника в плане. Зонты устанавливают на высоте 1,7...1,9 м над полом.

Для удаления пыли от различных станков применяют пылеприемные устройства в виде защитно-обеспыливающих кожухов, воронок и т.д.

Рис. 4.7. Угол между границами всасывающего факела при различном расположении ванны: а - у стены (); б - рядом с ванной без отсоса (); в - отдельно (); 1 - ванна с отсосом; 2 - ванна без отсоса.

В расчетах принять p = 3,14

Объемный расход воздуха L (м3 /ч), удаляемого от заточных, шлифовальных и обдирочных станков, рассчитывают в зависимости от диаметра круга d к p (мм), а именно:

при < 250 мм L = 2,

при 250...600 мм L = 1,8 ;

при > 600 мм L = 1,6.

Расход воздух (м3 /ч), удаляемого воронкой, определяют по формуле:

где VH -начальная скорость вытяжного факела (м/с), равная скорости транспортирова-ния пыли в воздуховоде, принимается для тяжелой наждачной пыли 14...16 м/с и для легкой минеральной 10...12 м/с; l - рабочая длина вытяжного факела, м; k - коэффи-циент, зависящий от формы и соотношения сторон воронки: для круглого отверстия k = 7,7 для прямоугольного с соотношением сторон от 1:1 до 1:3 k = 9,1; V k - необходимая конечная скорость вытяжного факела у круга, принимаемая равной 2 м/с.

ЛИТЕРАТУРА

1. Безопасность жизнедеятельности/Под ред. Русака О.Н.- С.-Пб.: ЛТА, 1996.

2. Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности - наука о выживании в техносфере. Материалы НМС по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности». - М.: МГТУ, 1996.

3. Всероссийский мониторинг социально-трудовой сферы 1995 г. Статистический сборник.- Минтруд РФ, М.: 1996.

4. Гигиена окружающей среды./Под ред. Сидоренко Г.И .- М.: Медицина, 1985.

5. Гигиена труда при воздействии электромагнитных полей./Под ред. Ковшило В.Е. - М.: Медицина, 1983.

6. Золотницкий Н.Д., Пчелиниев В.А.. Охрана труда в строительстве.- М.: Высшая школа, 1978.

7. Кукин П.П., Лапин В.Л., Попов В.М., Марчевский Л.Э., Сердюк Н.И. Основы радиационной безопасности в жизнедеятельности человека.- Курск, КГТУ, 1995.

8. Лапин В.Л., Попов В.М., Рыжков Ф.Н., Томаков В.И. Безопасное взаимодействие человека с техническими системами.- Курск, КГТУ, 1995.

9. Лапин В.Л., Сердюк Н.И. Охрана труда в литейном производстве. М.: Машиностроение, 1989.

10. Лапин В.Л., Сердюк Н.И. Управление охраной труда на предприятии.- М.: МИГЖ МАТИ, 1986.

11. Левочкин Н.Н. Инженерные расчеты по охране труда. Изд-во Красноярского ун-та, -1986.

12. Охрана труда в машиностроении./Под ред. Юдина Б.Я., Белова С.В. М.: Машиностроение, 1983.

13. Охрана труда. Информационно-аналитический бюллетень. Вып. 5.- М.: Минтруд РФ, 1996.

14. Путин В.А., Сидоров А.И., Хашковский А.В. Охрана труда, ч. 1.-Челябинск, ЧТУ, 1983.

15. Рахманов Б.Н., Чистов Е.Д. Безопасность при эксплуатации лазерных установок.- М.: Машиностроение, 1981.

16. Саборно Р.В., Селедцов В.Ф., Печковский В.И. Электробезопасность на производстве. Методические указания.- Киев: Вища Школа, 1978.

17. Справочная книга по охране труда/Под ред. Русака О.Н., Шайдорова А.А. - Кишинев, Изд-во «Картя Молдовеняскэ», 1978.

18. Белов С.В., Козьяков А.Ф., Партолин О.Ф. и др. Средства защиты в машиностроении. Расчет и проектирование. Справочник./Под ред. Белова С.В.-М.: Машиностроение, 1989.

19. Титова Г.Н. Токсичность химических веществ.- Л.: ЛТИ, 1983.

20. Толоконцев Н.А. Основы общей промышленной токсикологии.- М.: Медицина, 1978.

21. Юртов Е.В., Лейкин Ю.Л. Химическая токсикология.- М.: МХТИ, 1989.

Эффективным средством обеспечения надлежащей чистоты и до­пустимых параметров микроклимата воздуха рабочей зоны является промышленная вентиляция.

Вентиляцией называется организованный и регулируемый воздухообмен, обеспечивающий удаление из помеще­ния загрязненного воздуха и подачу на его место свежего.

По способу перемещения воздуха различают системы естественной и механической вентиляции.

Система вентиляции, перемещение воз­душных масс в которой осуществляется благодаря возникающей раз­ности давлений снаружи и внутри здания, называется естественной вентиляцией .

При действии ветра на поверхностях здания с подветренной сто­роны образуется избыточное давление, на заветренной стороне - разряжение. Распределение давлений по поверхности зданий и их величина зависят от направления и силы ветра, а также от взаи­морасположения зданий.

Неорганизованная естественная вентиляция - инфильтрация, или естественное проветривание - осуществляется сменой воздуха в по­мещениях через неплотности в ограждениях и элементах строительных конструкций благодаря разности давления снаружи и внутри помеще­ния. Инфильтрация может быть значительной для жилых зданий и достигать 0,5 - 0,75 объема помеще­ния в час, а для промышленных предприятий до 1 - 1,5.

Для постоянного воздухообмена, требуемого по условиям поддер­жания чистоты воздуха в помещении, необходима организованная вентиляция . Организованная естественная вентиляция может быть:

Вытяжной без организованного притока воздуха (канальная);

Приточно-вытяжной с организованным притоком воздуха (канальная и бес­канальная аэрация).

Канальная естественная вытяжная вентиляция без организованного притока воздуха широко применяется в жилых и административных зданиях

Аэрацией называется организованная естественная общеобменная вентиляция помещений в результате поступления и удаления воздуха через открывающиеся фрамуги окон и фонарей.

Как способ вентиляции аэрация нашла широкое применение в промышленных зданиях, характеризующихся технологическими процессами с большими тепловыделениями. Поступление наружного воздуха в холодный период года организуют так, чтобы холодный воздух не попадал в рабочую зону. Для этого наружный воздух подают в помещение через проемы, расположенные не ниже 4,5 м от пола. В теплый период года приток наружного воздуха ориентируют через нижний ярус оконных проемов.

При расчете аэрации используют требования СНиП 2.04.05-91.

Основным достоинством аэрации является возможность осущест­влять большие воздухообмены без затрат механической энергии.

К недостаткам аэрации следует отнести то, что в теплый период года эффективность аэрации может существенно падать вследствие повы­шения температуры наружного воздуха и, кроме того, поступающий в помещение воздух не очищается и не охлаждается.

Вентиляция, с помощью которой воздух подается в производственные помещения или удаляется из них по системам вентиляционных каналов с использованием для этого специальных механических побу­дителей, называется механической вентиляцией.

Механическая вентиляция имеет ряд преимуществ :

Большой радиус действия вследствие значительного давления, создаваемого вентилятором;

Возможность изменять или сохранять необходимый воздухообмен независимо от температуры наружного воздуха и скорости ветра;

Подвергать вводимый в помеще­ние воздух предварительной очистке, осушке или увлажнению, подо­греву или охлаждению;

Организовывать оптимальное воздухораспределение с подачей воздуха непосредственно к рабочим местам;

Улав­ливать вредные выделения непосредственно в местах их образования и предотвращать их распространение по всему объему помещения, а также возможность очищать загрязненный воздух перед выбросом его в атмосферу.

К недостаткам механической вентиляции следует отнести значительную стоимость сооружения и ее эксплуатации и необходи­мость проведения мероприятий по борьбе с шумом.

Системы механической вентиляции подразделяются:

1. Общеоб­менные.

2. Местные.

3. Смешанные.

4. Аварийные.

5. Системы кондициониро­вания.

Общеобменная вентиляция предназначена для ассимиляции избы­точной теплоты, влаги и вредных веществ во всем объеме рабочей зоны помещений. Она применяется в том случае, если вредные выделения поступают непосредственно в воздух помещения, рабочие места не фиксированы, а располагаются по всему помещению.

По способу подачи и удаления воздуха различают четыре схемы общеобменной вентиляции:

Приточная;

Вытяжная;

Приточно-вытяжная;

Системы с рециркуляцией.

По приточной системе воздух подается в помещение после подготовки его в приточной камере. В помещении при этом создается избыточное давление, за счет которого воздух уходит наружу через окна, двери или в другие помещения. Приточную систему применяют для вентиляции помещений, в которые нежелательно попадание загрязненного воздуха из соседних помеще­ний или холодного воздуха извне.

Вытяжная система предназначена для удаления воздуха из поме­щения. При этом в нем создается пониженное давление и воздух соседних помещений или наружный воздух поступает в данное поме­щение.

Приточно-вытяжная вентиляция - наиболее распространенная система, при которой воздух подается в помещение приточной системой, а удаляется вытяжной.

В отдельных случаях для сокращения эксплуатационных расходов на нагревание воздуха применяют системы вентиляции с частичной рециркуляцией . В них к поступающему снаружи воздуху подмешивают воздух отсасываемый из помещения вытяжной сис­темой. Количество свежего и вторичного воздуха регулируют клапана­ми. Систему вентиляции с рециркуляцией разрешается использовать только для тех помещений, в которых отсутствуют выделения вредных веществ.

При нормальном микроклимате и отсутствии вредных выделений количество воздуха при общеобменной вентиляции принимают в зависимости от объема помещения, приходящегося на одного работа­ющего.

С помощью местной вентиляции необходимые метеорологические параметры создаются на отдельных рабочих местах. Наиболее широкое распространение находит местная вытяжная локализующая вентиля­ция. Основной метод борьбы с вредными выделениями заключается в устройстве и организации отсосов от укрытий.

Конструкции местных отсосов могут быть полностью закрытыми, полуоткрытыми или открытыми .

Наиболее эффективны закрытые отсосы. К ним относятся кожухи и камеры, герметично или плотно укрывающие технологическое оборудование.

Если такие укрытия устроить невозможно, то применяют отсосы с частич­ным укрытием или открытые: вытяжные зонты, отсасывающие панели, вытяжные шкафы, бортовые отсосы и др.

Один из самых простых видов местных отсосов - вытяжной зонт. Он служит для улавливания вредных веществ, имеющих меньшую плотность, чем окружающий воздух.

Необходимый воздухообмен в устройствах местной вытяжной вен­тиляции рассчитывают, исходя из условия локализации примесей, выделяющихся из источника образования.

Смешанная система вентиляции является сочетанием элементов местной и общеобменной вентиляции. Местная система удаляет вред­ные вещества из кожухов и укрытий машин. Однако часть вредных веществ через неплотности укрытий проникает в помещение. Эта часть удаляется общеобменной вентиляцией.

Аварийная вентиляция предусматривается в тех производственных помещениях, в которых возможно внезапное поступление в воздухе большого количества вредных или взрывоопасных веществ.

Для создания оптимальных метеорологических условий в произ­водственных помещениях применяют наиболее совершенный вид про­мышленной вентиляции - кондиционирование воздуха.

Кондициони­рованием воздуха называется его автоматическая обработка с целью поддержания в производственных помещениях заранее заданных ме­теорологических условий независимо от изменения наружных условий и режимов внутри помещения.

При кондиционировании автоматиче­ски регулируется температура воздуха, его относительная влажность и скорость подачи в помещение в зависимости от времени года, наруж­ных метеорологических условий и характера технологического процес­са в помещении.

Такие строго определенные параметры воздуха создаются в специальных установках, называемых кондиционерами. В ряде случаев помимо обеспечения санитарных норм микроклимата воздуха в кондиционерах производят специальную обработку: иониза­цию, дезодорацию, озонирование и т.п.

Кондиционеры могут быть:

1. Местными (для обслуживания отдельных помещений).

2. Центральными (для обслуживания нескольких отдель­ных помещений).

Кондиционирование воздуха играет существенную роль не только с точки зрения безопасности жизнедеятельности, но и во многих технологических процессах, при которых не допускаются колебания температуры и влажности воздуха (особенно в радиоэлектронике). Поэтому установки кондиционирования в последние годы находят все более широкое применение на промышленных предприятиях.

Вентиляцией называется -организованный воздухообмен заключаемый в удалении из рабочего помещения загрязненного воздуха и подачи в него свежего.

Классификация типов вентиляционных систем производится на основе следующих основных признаков:

По способу перемещения воздуха: естественная или искусственная система вентиляции

По назначению: приточная или вытяжная система вентиляции

По зоне обслуживания: местная или общеобменная система вентиляции

По кострукции: наборная или моноблочная система вентиляции

Естественная вентиляция создается без применения электрооборудования (вентиляторов, электродвигателей) и происходит вследствие естественных факторов -- разности температур воздуха, изменения давления в зависимости от высоты, ветрового давления. Достоинствами естественных системы вентиляции являются дешевизна, простота монтажа и надежность, вызванная отсутствием электрооборудования и движущихся частей

Обратной стороной дешевизны естественных систем вентиляции является сильная зависимость их эффективности от внешних факторов - температуры воздуха, направления и скорости ветра и т.д.

Искусственная или механическая вентиляция применяется там, где недостаточно естественной. В механических системах используются оборудования и приборы (вентиляторы, фильтры, воздухонагреватели и т.д.), позволяющие перемещать, очищать и нагревать воздух.

Приточная система вентиляции служит для подачи свежего воздуха в помещения. При необходимости, подаваемый воздух нагревается и очищается от пыли.

Вытяжная вентиляция , напротив, удаляет из помещения загрязненный или нагретый воздух. Обычно в помещении устанавливается как приточная, так и вытяжная вентиляция.

Местная вентиляция предназначена для подачи свежего воздуха на определенные места (местная приточная вентиляция) или для удаления загрязненного воздуха от мест образования вредных выделений (местная вытяжная вентиляция).

Общеобменная вентиляция , в отличии от местной, предназначена для осуществления вентиляции во всем помещении.

Наборная система вентиляции собирается из отдельных компонентов -- вентилятора, глушителя, фильтра, системы автоматики и т.д. Такая система обычно размещается в отдельном. Достоинством наборных систем является возможность вентиляции любых помещений -- от небольших квартир и офисов до торговых залов супермаркетов и целых зданий. Недостатком -- необходимость профессионального расчета и проектирования, а также большие габариты.

В моноблочной системе вентиляции все компоненты размещаются в едином шумоизолированном корпусе. Моноблочные системы бывают приточные и приточно-вытяжные. Приточно-вытяжные моноблочные установки могут иметь встроенный рекуператор для экономии электроэнергии.

Конструктивные особенности локальной системы вентиляции

Системы вентиляции имеют разветвленную сеть воздуховодов для перемещения воздуха (канальные системы ), либо каналы (воздуховоды) могут отсутствовать, например, при аэрации- естественное проветривание, насыщение воздухом, кислородом (организованный естественный воздухообмен)., при установке вентиляторов в стене, в перекрытии и т. д. (бесканальные системы ).