Розрахунок механічної вентиляції для виробничих приміщень

РОЗРАХУНОК МЕХАНІЧНОЇ ВЕНТИЛЯЦІЇ ДЛЯ ВИРОБНИЧИХ ПРИМІЩЕНЬ

Вентиляція призначена підтримувати у виробничих приміщеннях повітряне середовище, що відповідає санітарно-гігієнічним нормам.

Підтримування в приміщенні нормальних санітарно-гігієнічних умов здійснюється шляхом видалення з приміщення забрудненого або дуже нагрітого повітря і заміни його чистим із зовнішньої атмосфери.

Механічна вентиляція може бути загальнообмінною і місцевою.

Загальнообмінною вентиляцією називають таку, яка своєю дією змінює все повітря в приміщенні. Місцева вентиляція призначена для видалення шкідливого повітря безпосередньо з місця його утворення. За родом дії вентиляція поділяється на витяжну, припливну та припливно-витяжну.

При загальнообмінній вентиляції відношення об'єму засмоктуваного або видаленого вентилятором повітря протягом однієї години до об'єму приміщення називається кратністю повітрообміну. Знаючи встановлену для даного виробництва кратність повітрообміну, можна розрахувати необхідну продуктивність вентилятора. Обчислення ведуть за формулою:

,

де L - годинна продуктивність вентилятора, м³/год;

k - кратність повітрообміну (табл. 1);

V - об'єм приміщення, м³.

Таблиця 1. Значення k для різних приміщень сільськогосподарських ремонтних майстерень

Призначення приміщення	k	Призначення приміщення	k
Верстатне відділення	2-3	Відділення випробування двигунів	2-3
Моторно-ремонтне відділення	2-5	Мийне відділення	2-3
Мідярно-заливальне відділення	3-4	Столярні майстерні	2
Зварювальне відділення	4-6	Адміністративно-кон-торські приміщення	1,5
Кузня	4-6	Зали засідань	3
Відділення ремонту паливної апаратури	1,5-2	Курильні кімнати	10

Якщо вентиляція призначена для видалення з приміщення пилу, її продуктивність розраховують за формулою

,

де P - кількість пилу, що виділяється в приміщенні, мг/год;

- допустима кількість пилу в приміщенні, мг/м³ (табл. 2);

- вміст пилу в засмоктуваному чистому повітрі, мг/м³.

Таблиця 2. Гранично допустима концентрація пилу в повітрі робочої зони виробничих приміщень

Речовина	Гранично допустима концентрація пилу, мг/м3
1	2
Пил вугільний, що містить від 2 до 10 % вільної SiO2	4
Пил вугільний, що не містить вільної SiO2 не менше 2 %	10
Пил рослинного і тваринного походження (борошневий, зерновий, деревинний та ін.), що містить до 10 % вільної SiO2	4
Те ж, що містить 10 % і більше вільної SiO2	2
Пил штучних абразивів (корунд і карборунд)	5
Гексахлоран (пара і аерозоль)	0,1
Метафос (пара, аерозоль)	0,1
Альдрін (пара, аерозоль)	0,01
Тіофос	0,05
Меркуран (пара, аерозоль)	0,005

Формулу (2) можна застосовувати для розрахунку продуктивності вентилятора, що призначений для видалення з приміщення шкідливих газів. У такому разі літерні позначення відповідають таким величинам:

Р - кількість газів, що виділяються в приміщенні, м³/год;

Р₁ - допустимий вміст шкідливих газів у повітрі

приміщення, мг/м³ (табл. 3 );

Р₀ - вміст цих же газів у зовнішньому повітрі, мг/м³.

Таблиця 3. Гранично допустима концентрація шкідливих газів і парів в повітрі робочої зони виробничих приміщень

Найменування речовин	Величина гранично допустимої концентрації, мг/м3
1	2
Аміак	20
Ацетон	200
Бензин паливний (у перерахунку на С)	100
Бензин розчинний (у перерахунку на С)	300
Бензол	5
Гас (у перерахунку на С)	300
Егілендіамін	2
Метилацетат	100
Оксиду вуглецю	20
Сірчана кислота	1
Сірководень	10
Скипідар	300
Соляна кислота	5
Хлор	1

У деяких виробничих приміщеннях виділяється окис вуглецю (СО), який може бути причиною отруєння людей. Окис вуглецю - безбарвний газ, не має запаху і тому наявність його своєчасно виявити неможливо. У табл. 4. наведено симптоми отруєння оксидом вуглецю.

Таблиця 4. Симптоми отруєння окисом вуглецю за концентрації 135 мг/л

Час перебування під дією газу, хв	Симптоми отруєння
30	Головний біль, підсилене серцебиття
90	Легка нудота, задишка, розлад зору й слуху
120	Те ж, і деякий розлад свідомості
Понад 120	Збільшення розладу свідомості, втрата її, глибоке ураження дихальних шляхів

У виробничих приміщеннях із великим виділенням тепла й вологи вентиляцію влаштовують для підтримки в приміщенні нормальної температури або нормальної вологості. У табл. 5 наведено норми температури, вологості та допустимої швидкості переміщення повітря.

Продуктивність вентилятора, призначеного для підтримки в приміщенні нормальної температури повітря, розраховують за формулою

,

де - надлишок кількості тепла, що поступає у приміщення (визначається теплотехнічним розрахунком), ккал/год;

с - середня питома теплоємність повітря; для практичних розрахунків вагову теплоємність повітря приймають рівною 0,24 ккал/кг ^. градус;

- температура повітря, що допускається у приміщенні, ^оС;

- температура зовнішнього повітря, що поступає у приміщення, ^оС;

- об'ємна вага повітря за температури приміщення, кг/м³ (табл. 1).

У деяких виробничих приміщеннях виділяється велика кількість водяної пари, в результаті чого підвищується вологість повітря. Шляхом відсмоктування з приміщення повітря вентилятором можна підтримувати вологість в межах норми.

Стан повітря характеризується абсолютною і відносною вологістю.

Абсолютна вологість показує, яка кількість водяної пари у грамах міститься в 1 м³ повітря при заданій температурі (табл. 5).

Таблиця 5. Вміст водяної пари в повітрі за нормального атмосферного тиску, г/м³

Температура, оС	Відносна вологість, %
	80	75	70	65	60	55	50	45	40	35
1	3,3	3,1	2,9	2,6	2,4	2,2	2,0	1,8	1,6	1,4
5	4,2	4,0	3,7	3,4	3,2	2,9	2,6	2,4	2,1	1,9
10	6,0	5,6	5,2	4,9	4,5	4,1	3,8	3,4	3,0	2,6
11	6,4	6,0	5,6	5,3	4,4	4,4	4,0	3,6	3,2	2,8
12	6,9	6,5	6,0	5,6	5,2	4,6	4,3	3,9	3,4	3,0
13	7,4	6,9	6,5	6,0	5,5	5,1	4,6	4,1	3,7	3,2
14	7,8	7,4	6,9	6,4	5,9	5,4	4,9	4,4	3,9	3,4
15	8,4	7,9	7,4	6,9	6,3	5,8	5,2	4,7	4,2	3,7
16	9,0	8,4	7,8	7,3	6,7	6,2	5,6	5,0	4,5	3,8
17	9,5	8,9	8,3	7,7	7,2	6,5	5,9	5,3	4,8	4,2
18	10,2	9,5	8,9	8,3	7,6	7,0	6,4	5,7	5,1	4,4
19	10,8	10,2	8,5	8,7	8,2	7,4	6,7	6,1	5,4	4,7
20	11,5	10,8	10,1	9,4	8,7	7,9	7,2	6,5	5,8	5,0
21	12,3	11,5	10,7	10,0	9,2	8,4	7,6	6,9	6,1	5,4
22	13,0	12,3	11,4	10,6	9,8	8,9	8,2	7,4	6,5	5,7
23	13,8	13,0	12,2	11,3	10,4	8,5	8,6	7,8	6,9	6,0
24	14,8	13,8	12,9	12,0	11,0	10,2	9,2	8,3	7,4	6,4
25	15,6	14,6	13,7	12,7	11,7	10,8	9,7	8,8	7,8	6,8

Відносна вологість В - це відсоткове відношення фактичного вмісту в повітрі пари води до максимально можливого вмісту пари за тієї ж температури:

,

де А - кількість пари, що міститься в повітрі приміщення, г/м³;

В₀ - максимально можлива насиченість повітря парою

води при за тієї ж температури, г/м³.

Розрахунок повітрообміну при вентиляції, призначеній для зниження в приміщенні вологості, виконують за формулою:

,

де m - кількість джерел утворення водяної пари;

q - кількість водяної пари, що виділяється кожним джерелом, г/год;

- вміст пари в повітрі приміщення за нормованої відносної вологості цього повітря , що відповідає температурі приміщення , г/м³ (табл. 4);

- вміст пари води в зовнішньому повітрі за відносної вологості цього повітря при його температурі , г/м³.

Інколи в приміщенні замість абсолютної вологості легше визначити відносну вологість. У цих випадках розрахунок продуктивності вентилятора можна робити за цією вологістю. Виразимо абсолютну вологість через відносну. За формулою знаходимо, що

де , - максимально можлива кількість пари води

відповідно в середині приміщення за ,

та в зовнішньому повітрі за , (табл. 3.4), г.

Продуктивність вентилятора за відносною вологістю обчислюють за формулою:

Приклад 1.

Визначити необхідну продуктивність вентилятора у відділенні ремонту паливної апаратури радгоспу. Площа приміщення 49 м², висота 4 м. Кратність повітрообміну для мідярного відділення дорівнює 2.

Розв'язок.

Продуктивність вентилятора становитиме:

м³/год.

Приклад 2.

У розмелювальному відділенні кормоцеху виділяється за годину 16 г борошневого пилу. Розрахувати продуктивність вентилятора, необхідну для видалення лишків пилу.

Розв'язок.

Відповідно до табл. 4.2, допустима концентрація борошневого пилу, що містить до 10 % вільної SiO₂, дорівнює 4 мг/м³.

У зовнішньому повітрі, що надходить до приміщення, зовсім немає борошневого пилу (Р₀ = 0).

Підставляючи ці дані у формулу (27), одержимо, що

м³/год.

Приклад 3.

У гаражі радгоспу площею 750 м², висотою приміщення 6 м розміщено 30 автомашин (ГАЗ-51 та ЗІЛ-130).

Вранці в приміщенні гаража одночасно заводяться 5 двигунів автомобілів. Середня тривалість роботи двигунів до виїзду з гаража - 3 хв.

Потрібно визначити концентрацію окису вуглецю в приміщенні гаража і знайти необхідну продуктивність вентилятора для видалення зайвого окису вуглецю.

Розв'язок.

Окис вуглецю в кількості 5 % міститься в продуктах згоряння, що утворюються в процесі спалювання бензину у двигуні.

Підрахуємо вагову кількість продуктів згоряння бензину при роботі двигуна без навантаження. Для такого розрахунку можна допустити, що двигун розвиває потужність не більше 0,15 нормальної, яка дорівнює 0,515 кВт. Питома витрата бензину становить 310 г/кВт ^. год.

Знайдемо загальну витрату пального G₁ всіма п'ятьма двигунами за 3 хв. роботи:

Вага продуктів згоряння G₂, що утворюються при спалюванні бензину, дорівнює 15,9 г на 1 кг бензину, тобто

г.

За умовою задачі вага окису вуглецю G₃ становить 5 % від ваги продуктів згоряння, тобто

г.

Концентрація окису вуглецю в приміщенні гаража (Р_ф) становить

мг/м³.

Знайдемо необхідну кратність повітрообміну:

.

Якщо уявити, що протягом години інші двигуни заводитись не будуть, то продуктивність вентилятора може бути знайдена за формулою (26)

м³/год.

Приклад 4.

У цеху ремонту паливної апаратури для виробничої мети застосовують бензин. Щогодинно випаровується 360 г цього бензину.

Обчислити продуктивність вентилятора, необхідну для доведення концентрації парів бензину в приміщенні до допустимої.

Розв'язок.

Застосовуючи раніше наведену формулу і вважаючи, що Р₀ = 0, Р₁ = 0,3 г/м³, одержимо, що

м³/год.

Приклад 5.

У ливарному цеху авторемонтного заводу при розливанні рідкого чавуну за 1 годину виділяється 80 г окису вуглецю. Розміри цеху 12 8 6 м.

Обчислити продуктивність вентиляторів, необхідну для підтримки в цеху атмосфери з нормальною концентрацією окису вуглецю.

Розв'язок.

За відсутності вентиляції концентрація окису вуглецю у цеху становитиме

мг/м³.

У відповідності до санітарно-гігієнічних норм гранично допустима концентрація окису вуглецю в ливарних цехах 20 мг/м³.

Виходячи з цього, визначимо необхідну кратність повітрообміну

.

Мінімальна продуктивність вентилятора

 м³/год.

Приклад 6.

У термічному цеху авторемонтного підприємства заводу встановлені три електропечі типу ПН-15Г. Кожна піч виділяє в атмосферу цеху 4500 кал/год.

Обчислити продуктивність вентилятора для зниження температури в цеху, якщо температура зовнішнього повітря дорівнює 16 ^оС, тиск 750 мм рт. ст., = 22 ^оС.

Розв'язок.

На підставі формули (28) і даних табл. 3.1 знайдемо, що

м³/год

Приклад 7.

У мийному відділенні ремонтного заводу встановлено дві ванни для виварювання забруднених деталей. З ванн щогодинно випаровується 20 кг води. Температура приміщення +25 ^оС. Температура зовнішнього повітря +15 ^оС. Допустима норма відносної вологості ; , тиск 750 мм рт. ст.

Потрібно розрахувати продуктивність вентилятора для видалення зайвої пари води.

Розв'язок.

Застосовуючи формулу (33) знайдемо:

м³/год.

Розв'яжемо цю задачу за формулою (30), користуючись табл. 4.6.

м³/год.

Приклад 8.

Знайти продуктивність вентилятора для видалення лишків вологи з корівника, в якому розміщена худоба:

корови лактуючі масою 300 кг - 80 гол.;

400 кг - 40 гол.;

600 кг - 40 гол.

Внутрішня температура корівника +10 ^оС, зовнішня - мінус 5 ^оС, тиск 755 мм рт. ст.,

Розв'язок.

За даними табл. 3.2 знаходимо кількість водяної пари, що виділяється худобою:

Маса 300 кг - кг/год;

400 кг - кг/год;

600 кг - кг/год.

кг/год.

У корівнику відносна вологість повинна бути не більше 85 %. Приймемо відносну вологість зовнішнього повітря 40 %. За даними табл. 3.4 знайдемо максимальний вміст водяної пари за температури +10 ^оС і мінус 5 ^оС.

Підставимо одержані дані у формулу (33).

м³/год.

Контрольні запитання

1. Призначення і види вентиляції.

2. Що називається кратністю повітрообміну ?

3. Як обчислити продуктивність вентилятора за коефіцієнтом кратності повітрообміну?

Самостійна робота

1. Обчислити продуктивність вентилятора для зниження у приміщенні температури.

2. Обчислити продуктивність вентилятора для зменшення у приміщенні вологості повітря.