Охрана воздушного бассейна

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Вологодский государственный университет"

Инженерно-строительный факультет

Кафедра теплогазоснабжения и вентиляции

"Охрана воздушного бассейна"

Выполнил

Юрецкая Е.А.

Проверил, принял

доцент кафедры ТГВ

Карпов Д.Ф.

Вологда

2014

Практическая работа №1. Аэрация производственного здания

Задание №1. Определить углы открытия створок аэрационных проемов по следующим исходным данным: температура наружного воздуха , рабочей зоны и уходящего воздуха ; массовые расходы воздуха через нижние и верхние фрамуги ; высота центров нижних , верхних фрамуг и нейтральной зоны ; коэффициент , учитывающий распределение давления по аэрационным проемам, равен ; максимально возможные площади сечений нижних и верхних фрамуг . Плотности воздуха при соответствующих температурах по формуле (3.4) равны , и . Коэффициенты расхода и .

Рис. 1.1 - Схема аэрационной створки

Решение:

Разность давлений , , вызывающее перемещение воздуха через приточные и вытяжные проемы, находится по формуле:

,(1.1)

где, и - плотность воздуха, соответствующая температуре наружного воздуха, рабочей зоны и уходящего воздуха, .

Потери давления на проход воздуха через приточный проем , , равны:

.(1.2)

Потери давления на проход воздуха через вытяжной проем , , определяются по зависимости:

.(1.3)

При известных потерях давления и , , массовых расходах приточного и вытяжного воздуха , , площади нижних (приточных) и верхних (вытяжных) проемов равны соответственно, :

,(1.4)

,(1.5)

где и - коэффициенты расхода воздуха через соответствующий проем при угле открытия створки .

Для определения угла открытия створок приточных и вытяжных отверстий створок (рис. 1.1) пользуются соответственно следующими выражениями:

,(1.6)

,(1.7)

где и - искомые величины.

,

Из этого следует, что и .

Практическая работа №2. Расчет калориферной установки

Задание №2.

Подобрать воздухонагревательную установку из калориферов типа КВС при теплоносителе перегретая вода с параметрами , : начальная и конечная температура воздуха ; расход нагреваемого воздуха . При подборе калориферов типа КПС принять давление пара , а температуру его насыщения - .

Решение:

Количество теплоты , , воспринимаемое воздухом с начальной температурой для его нагрева до температуры , , принято определять по уравнению теплового баланса:

,(2.1)

где - удельная массовая изобарная теплоемкость воздуха, ;

- плотность воздуха при его начальной температуре , .

.

Задаемся массовой скоростью воздуха

Требуемое живое сечение воздухонагревательной установки , , по воздуху определяют через следующее выражение:

.(2.2)

По табл. 3 принимаем к установке параллельно по воздуху два калорифера КВС 10А-П, для которых .

Уточнение массовой скорости воздуха выполняется на основании формулы (2.2):

.(2.3)

Массовый расход воды , , требуемый для работы воздухонагревателя по заданным условиям, рассчитывается по формуле:

,(2.4)

где - удельная массовая изобарная теплоемкость воды, .

Таблица 3 Технические данные калориферов моделей КВС-П и КПС-П

Модель и номер калорифера	Площадь поверхности нагрева калорифера F, м2	Площадь живого сечения, м2	Число ходов теплоносителя nx	Условный диаметр патрубка теплоносителя dу, мм
		по воздуху f	по теплоносителю fв
КВС 6А-П	11,4	0,1392	0,00116	4	32
КВС 7А-П	14,16	0,1720	0,00116	4	32
КВС 8А-П	16,92	0,2048	0,00116	4	32
КВС 9А-П	19,56	0,2376	0,00116	4	32
КВС 10А-П	25,08	0,3033	0,00116	4	32
КВС 11А-П	72,0	0,8665	0,00232	4	50

Скорость воды в живом сечении воздухонагревателя , , равна:

.(2.5)

где - площадь живого сечения по теплоносителю (см. табл. 3), .

Коэффициент теплопередачи , для калориферов КВС (теплоноситель - вода) принято определять по формуле:

,(2.6)

Требуемую поверхность нагрева , , калориферной установки вычисляют из уравнения теплопередачи:

.(2.7)

Температурный напор воздухонагревательной установки при теплоносителе - вода , , определяют по формуле:

.(2.8)

Расчетное число рядов калориферной установки по ходу движения воздуха рассчитывается по формуле:

,(2.10)

где - суммарная поверхность нагрева в одном ряду, ;

- число калориферов в одном ряду;

- площадь нагрева одного калорифера (см. табл. 3), .

Полученное число округляют до ближайшего в большую сторону . Таким образом, n=2.

Действительная поверхность нагрева калориферной установки , :

.(2.11)

Запас поверхности нагрева калориферной установки , %, вычисляется по формуле:

.(2.12)

Такой запас нагрева удовлетворяет предъявляемым требованиям (запас поверхности нагрева до 20%). Потери давления , , по воздуху в калориферной установки типа КВС равны:

,(2.13)

Гидравлическое сопротивление калориферной установки , , рассчитывается по формуле:

,(2.15)

где - число ходов по теплоносителю (см. табл. 3);

- условный диаметр патрубка для теплоносителя (см. табл. 3), .

Практическая работа №3. Дефлектор. Подбор дефлектора ЦАГИ. Расчет пылеуловителей - циклонов

Задание №3. Рассчитать циклон серии ЦН: марка циклона - ЦН-24; расход очищаемого воздуха =9000 ; количество циклонов =3 и способ их установки - круговая с отводом воздуха из общего коллектора; температура очищаемого воздуха =46; плотность очищаемой пыли =2200 ; ее начальная концентрация =120 , и медианный размер частиц =16 .

В данной задаче определить:

а) диаметр циклона , ;

б) аэродинамическое сопротивление, , ;

в) степень очистки , .

Решение:

Оптимальная скорость воздуха в циклоне, согласно табл. 4, , определяем необходимую площадь , , сечения циклонов:

.(3.1)

Диаметр циклонов , , рассчитывается по формуле:

.(3.2)

Для циклонов серии ЦН номенклатурные диаметры равны: , , , , , , , , , ).

Принимаем ближайший номенклатурный диаметр .

Таблица 4 Оптимальная скорость воздуха _опт и КМС ₀ циклонов серии ЦН

Серия и номер циклона	опт, м/с	Коэффициенты местного сопротивления циклонов 0
		с отводом воздуха в атмосферу	с улиткой на выхлопной трубе	при групповой установке
ЦН-11	3,5	250	235	215
ЦН-15	3,5	163	150	140
ЦН-15у	3,5	170	158	148
ЦН-24	4,5	80	73	70

Действительная скорость воздуха в циклоне , , вычисляется по формуле:

.(3.3)

где - ближайший к величине номенклатурный диаметр циклона, .

Действительная скорость в циклоне отличается от номинальной скорости на , что меньше .

Аэродинамическое сопротивление установки , , равно:

,(3.4)

где - коэффициент местного сопротивления, отнесенный к скорости и равный:

,(3.5)

где - коэффициент, зависящий от диаметра циклона (табл. 5);

- поправочный коэффициент на запыленность воздуха (табл. 6);

- коэффициент, зависящий от компоновки нескольких циклонов (см. табл. 4) и определяемый по табл. 7.

Плотность воздуха при составляет .

Таблица 5 Поправочный коэффициент на диаметр циклона k₁

Диаметр циклона D, м	Коэффициент k1 для циклонов типа
	ЦН-11	ЦН-15, ЦН-15у, ЦН-24
0,15	0,94	0,85
0,20	0,95	0,90
0,30	0,96	0,93
0,40	0,98	0,96
0,45	0,99	1,00
0,5 и более	1,00	1,00

По графике на рис. 3.1, линия 4, находим при эффективности циклона ЦН-24 .

Таблица 6 Поправочный коэффициент на запыленность воздуха k₂

Тип циклона	Коэффициент k2 при запыленности воздуха, г/м3
	0	10	20	40	80	120
ЦН-11	1	0,96	0,94	0,92	0,90	0,87
ЦН-15	1	0,93	0,92	0,91	0,90	0,87
ЦН-15у	1	0,95	0,92	0,91	0,89	0,88
ЦН-24	1	0,95	0,92	0,91	0,90	0,87

Размер пыли для реальных условий: диаметра циклона , скорости воздуха , , плотности пыли , и динамической вязкости , , находится по формуле:

.(3.6)

Таблица 7 Поправочный коэффициент на компоновку группы циклонов Д

Характер компоновки циклонов	Д
Прямоточная
с отводом очищенного воздуха из общего коллектора	35
с отводом очищенного воздуха через улиточные раскручиватели	28
Круговая с отводом воздуха из общего коллектора	60
Одиночная с отводом воздуха в атмосферу	0

Динамическая вязкость воздуха определяется по зависимости, :

.(3.7)

где - коэффициент динамической вязкости при .

Рис. 3.1 - Фракционная эффективность циклонов НИИОГаза: 1 - ЦН-11; 2 - ЦН-15у; 3 - ЦН-15; 4 - ЦН-24; 5 -линия к решению задачи

Определяем эффективность циклона ЦН-24:

а) на графике (см. рис. 3.1) находим точку с координатами с координатами и ;

б) из этой точки проводим линию 5, параллельную прямой 4;

в) из точки на оси абсцисс , восстанавливаем перпендикуляр до пересечения с проведенной линией 5;

г) точка пересечений соответствует эффективности циклона .

Практическая работа №4. Расчет трубы Вентури

Задание №4. Рассчитать трубу Вентури (скоростной газопромыватель) с подачей в него воды через струйную форсунку и циклон-пылеотделитель для колошниковой пыли: коэффициент очистки воздуха =0,985; расход воздуха =7000 ; удельный расход распыляемой воды =0,001 ; напор подаваемой воды =330 ; скорость воздуха в конфузоре трубы =19 . Коэффициент местного сопротивления сухого пылеотделителя без подачи в него воды равен . В качестве пылеотделителя принят циклон ЦВП без подачи в него воды диаметром , , , или с коэффициентом местного сопротивления , отнесенным к условной скорости в поперечном сечении циклона .

В данной задаче определить:

а) аэродинамические сопротивления трубы Вентури и циклона-пылеотделителя , ;

б) геометрические размеры аппарата;

в) диаметр сопла орошаемой форсунки , .

Решение:

Затраты энергии на мокрую очистку газа от пыли , на газа, определяется по формуле:

,(4.1)

где - аэродинамическое сопротивление трубы Вентури и циклона каплеотделителя, ;

- удельный расход орошаемой воды, на воздуха;

- давление распыляемой воды, .

Зависимость между степенью очистки запыленного воздуха и затратами энергии , , выражается формулой:

,(4.2)

где и - параметры, характеризующие пыль (табл. 8).

При расчете аппаратов для очистки воздуха коэффициентом задаются и определяют его, исходя из экономических требований. Тогда затраты энергии на мокрую очистку газа с учетом формулы (4.2) можно представить следующим образом:

.(4.3)

Таблица 8 Параметры B и и

Вид пыли	B	и
Колошниковая пыль	6,6110-3	0,8910

Из формулы (4.1) находятся общие аэродинамические потери в трубе Вентури и циклоне-пылеотделителе , :

.(4.4)

.

Диаметр циклона-пылеотделителя , , вычисляется по формуле:

,(4.5)

где - условная скорость в поперечном сечении циклона при номенклатурном диаметре циклона, .

Аэродинамическое сопротивление циклона-пылеотделителя , , равно по формуле:

.(4.6)

где - плотность очищаемого воздуха, принять равной .

Аэродинамическое сопротивление трубы Вентури , , при подаче в нее воды равно:

.(4.7)

Скорость воздуха в горловине трубы Вентури , , определяется по формуле:

,(4.8)

где - плотность орошаемой жидкости, принять равной ;

- коэффициент гидравлического сопротивления трубы Вентури с подачей в нее воды, равный:

.(4.9)

Зависимость (4.8) при длине горловины ( - диаметр горловины трубы Вентури, ), , , с учетом, что , а определяется по формуле (4.9), принимает вид:

.(4.10)

Геометрические размеры трубы Вентури (рис. 4.1) будут составлять:

Рис. 4.1 - Схема трубы Вентури

а) диаметр горловины , :

;(4.11)

б) длина горловины , :

;(4.12)

;

в) диаметр входного отверстия конфузора , :

;(4.13)

г) длина конфузора , :

,(4.14)

где - угол раскрытия конфузора, ;



д) длина выходного отверстия диффузора , :

(4.15)

где - скорость воздуха на выходе из диффузора, принимается в пределах с таким расчетом, чтобы диаметр был равен номенклатурным диаметрам воздуховодов;

е) длина диффузора , :

,(4.16)

где - угол раскрытия диффузора, принимаемый равным .

Диаметр сопла для подачи воды , , принято определять по формуле:

.(4.17)

Список использованных источников

аэрация калорифер циклон газопромыватель

1. Каменев, П.Н. Вентиляция: учеб. пособие / П.Н. Каменев, Е.И. Тертичник. - М.: АСВ, 2008. - 624 с.

2. Дроздов, В.Ф. Отопление и вентиляция / В.Ф. Дроздов. - М.: Высшая школа, 1984. - 263 с.

3. ГОСТ 30494-96. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещении. - Введ. 03.01.1999. - М.: Изд-во стандартов, 1999. - 7 с.

4. Строительные нормы и правила. Отопление, вентиляция и кондиционирование: СНиП 2.04.05-91*: введ. 01.01.92. - М.: Москва, 1994. - 64 с.

5. Строительные нормы и правила. Строительная климатология: СНиП 23-01-99: введ. 01.01.2000. - М.: ФГУП ЦПП, 2000. - 58 с.

6. Беккер, А. Системы вентиляции: учеб. пособие / А. Беккер. - М.: Техносфера, Евроклимат, 2005. - 232 с.

7. Внутренние санитарно-технические устройства: справочник проектировщика. Вентиляция и кондиционирование воздуха / В.Н. Богословский, С.Ф. Копьев, Л.И. Друскин [и др.]; под ред. И.Г. Староверова. - М.: Стройиздат, 1975. - 502 с.

8. Отопление и вентиляция / В.Н. Богословский, В.И. Новожилов, Б.Д. Симаков [и др.]; под ред. В.Н. Богословского. - М.: Стройиздат, 1976.

9. Система стандартов по организации учебного процесса и контроля его качества. Проекты дипломные и курсовые. Общие требования и правила оформления расчетно-пояснительной записки. Стандарт организации. СТО ВоГТУ 2.7 - 2006.

10. Охрана окружающей среды / С.В. Белов, Ф.А. Барбинов, А.Ф. Козьков [и др.]; под. ред. С.В. Белова. - М.: Высшая школа, 1991. - 319 с.

Размещено на Allbest.ru