Расчет потребляемого воздуха. ПР№9 Расчет потребного воздухообмена. Методические указания по выполнению практической работы 9 расчет потребного воздухообмена
 Скачать 73.04 Kb.
|
|
1. Определение воздухообмена при испарении растворителей и лаков Испарение растворителей и лаков обычно происходит при покраске различных изделий. Количество летучих растворителей, выделяющихся в воздухе помещений можно определить по следующей формуле: G =a⋅ A⋅ m⋅ n/100, г/ч (4) где а, м2/ч – средняя производительность по покраске одного рабочего (при ручной покраске кистью – 12 м2/ч, пульверизатором – 50 м2/ч); А, г/м2 – расход лакокрасочных материалов; m, % – процент летучих растворителей, содержащихся в лакокрасочных материалах; n – число рабочих, одновременно занятых на покраске. Численные значения величин А и m определяются по табл. 3 (прил. ). П р и м е р: Определить количество выделяющихся в воздух помещения летучих растворителей. По табл. 3 для цветного аэролака при окраске распылением находим, что А = 180 г/м2, m = 75 %, тогда G = 50×180×75×2/100 = 13500 г/ч. Далее определяем потребный воздухообмен в помещении по формуле (4). Находим для ацетона из табл. 1 и 2 (прил.), что Хв = 200 мг/м3, Хн = 0,35 мг/м3, тогда L = 13500 1000/(200–0.35) = 67500 м3/ч. О т в е т : L = 67500 м3/ч. 2. Определение потребного воздухообмена при пайке электронных схем Пайка осуществляется свинцово-оловянным припоем ПОС-60, который содержит С = 0,4 доли объема свинца и 60 % олова. Наиболее ядовиты аэрозоли (пары) свинца. В процессе пайки из припоя испаряется до B = 0,1% свинца, а на 1 пайку расходуется 10 мг припоя. При числе паек – N, количество выделяемых паров свинца определяется по формуле. G = c⋅B⋅N, мг/ч (5) П р и м е р. В помещении объемом Vп= 1050 м3 три человека осуществляют пайку припоем ПОС-40 с производительностью по 100 контактов в час. Найти требуемую кратность воздухообмена. По формуле (5) определяем количество аэрозолей свинца, выделяемых в воздух: G = 0,6×0,001×10×100 3 = 1,8 мг/ч. Далее определяем потребный воздухообмен по формуле (1). Находим из табл. 1 и 2 (прил.) для свинца и его соединений Хв = 0,01 мг/м3; Хн = 0,001 мг/м3. Тогда L = 1,8/(0,01–0,001) = 200,0 м3/час, О т в е т: L = 185,5 м3/час. 3. Определение воздухообмена в жилых и общественных помещениях В жилых и общественных помещениях постоянным вредным выделением является выдыхаемая людьми углекислота (СО2). Определение потребного воздухообмена производится по количеству углекислоты, выделяемой человеком и по допустимой концентрации её. Количество углекислоты в зависимости от возраста человека и выполняемой работы, а также допустимые концентрации углекислоты для различных помещений приведены в табл. 4 и 5. Содержание углекислоты в атмосферном воздухе можно определить по химическому составу воздуха. Однако, учитывая повышенное содержание углекислоты в атмосфере населенных пунктов, следует принимать при расчете содержания СО2 следующие значения: для сельских населенных пунктов – 0,33 л/м3, для малых городов (до 300 тыс. жителей) – 0,4 л/м3, для больших городов (свыше 300 тыс. жителей) – 0,5 л/м3. П р и м е р. Определить потребную кратность воздухообмена в помещении, где работают 3 человека. Решение: По табл. 3 определяем количество СО2, выделяемой одним человеком g = 2 л/ч. По табл. 4 определяем допустимую концентрацию СО2. Тогда Хв = 1 л/м3 и содержание СО2 в наружном воздухе для больших городов Хн = 0.5 л/м3. Определяем потребный воздухообмен по формуле (1): L = 23·3/(1–0.5) = 138 м3/ч . О т в е т: L = 138 м3/ч 4. Определение потребного воздухообмена при выделении газов (паров) через неплотности аппаратуры, находящейся под давлением Производственная аппаратура, работающая под давлением, как правило, не является вполне герметичной. Степень герметичности аппаратуры уменьшается по мере ее износа. Считая, что просачивание газов через неплотности подчиняется тем же законам, что и истечение через небольшие отверстия, и, предполагая, что истечение происходит адиабатически, количество газов, просочившиеся через неплотности, можно определить по формуле:  М G = k ⋅c⋅ v ⋅ , кг/ч (6) Т где k– коэффициент, учитывающий повышение утечки от износа оборудования (k=1–2); c – коэффициент, учитывающий влияние давление газа в аппарате; v – внутренний объем аппаратуры и трубопроводов, находящихся под давлением, м3; М – молекулярный вес газов, находящихся в аппаратуре; Т – абсолютная температура газов в аппаратуре, оК.
П р и м е р: Система, состоящая из аппаратов и трубопроводов, заполнена сероводородом. Рабочее давление в аппаратуре ра = 3 атм, а в проводящих трубопроводах ра=4 атм. Внутренний объем аппаратуры vа = 5 м3, объём трубопроводов, vтр = 1,2 м3. Температура газа в аппаратуре – tтр = 120о С, в трубопроводе – tтр = 25о С. Определить потребный воздухообмен в помещении. Решение: Определяем величины утечек сероводорода (H2S) из аппаратуры и трубопроводов. Принимаем k = 1,5; с = 0,169 (по табл.); М = 34, для H2S. Утечка газа из аппаратуры составляет Gа = 0,372 кг/ч. Утечка газа из трубопроводов составляет Gтр = 0,104 кг/ч. G = Ga + Gтр = 0,372 + 0,104 = 0,476 кг/ч = 476 г/ч Используя данные табл. 1 (прил.), находим, что для сероводорода Хв = 10 мг/м3; Хн = 0,008 мг/м3. Потребный воздухообмен равен: L = 476×1000 / (10 – 0,008) = 47638,1 м3/час О т в е т: L = 47638,1 м3/час Вывод: В воздух помещения одновременно могут выделяться несколько вредных веществ. По действию на организм человека они могут быть однонаправленными и разнонаправленными. Для однонаправленных веществ расчетные значения потребного воздухообмена суммируются, а для разнонаправленных веществ выбирается наибольшее значение потребного воздухообмена. Пример: Для первой вредности в воздухе рабочей зоны – вредных (токсичны) веществ в рассмотренных примерах все относятся к веществам разнонаправленного действия, поэтому принимаем к дальнейшему расчету максимальное из полученных значений, т.е. L = 67500 м3/ч (потребный воздухообмен для паров растворителей при окраске). Для проверки соответствия требованиям устройства вентиляции определим кратность воздухообмена n = 67500/4800 = 14,1 ч-1. Данное значение превышает установленную величину – 10 ч-1, поэтому необходимо принять дополнительное решение по устройству вентиляции в помещении. Например, таким решением может быть исключение распространения от двух мест окраски растворителей по всему помещению за счет применения местной вытяжной вентиляции. Расчет объема воздуха, удаляемого местной вентиляцией определяется по формуле: Lмв = F *v*3600, м3 /ч где F – площадь сечения всасывающих отверстий, м2; v – скорость воздуха в сечении вытяжной вентиляции, м/с. Рекомендуется принимать значение скорости в интервале 0,8–1,5 м/с. Таким образом, потребный воздухообмен для оставшихся вредных веществ принимаем для выделений сероводорода: L = 47638,1 м3/ч; Проверка: n = 47638,1/4800 = 9,9 ч-1. 5. Расчёт потребного воздухообмена для удаления избыточного тепла Расчет потребного воздухообмена для удаления избыточного тепла производится по формуле: L =Qизб/ (γ ⋅ с⋅ ∆ t), м3/ч (7) где L, м3/ч – потребный воздухообмен; Qизб, ккал/ч – избыточное тепло; γв=1.206 кг/м3–удельная масса приточного воздуха; cв=0,24 ккал/кг×град – теплоемкость воздуха; ∆t = t вых – t пр , oC (8) где t вых, oC – температура уделяемого воздуха; t пр, oC – температура приточного воздуха. Величина ∆t при расчетах выбирается в зависимости от теплонапряженности воздуха – Qн: при Qн≤ 20 ккал/м3·ч ∆t = 6 oC; при Qн > 20 ккал/м3·ч ∆t = 8 oC; Qн= Qизб/Vп , ккал/м3·ч (9) где Vп, м3 – внутренний объем помещения. Таким образом, для определения потребного воздухообмена необходимо определить количество избыточного тепла по формуле: Qизб = Qоб + Qосв + Qл + Qр – Qотд , ккал/ч (10) где: Qоб, ккал/ч – тепло, выделяемое оборудованием; Qосв, ккал/ч – тепло, выделяемое системой освещения; Qл, ккал/ч – тепло, выделяемое людьми в помещении; Qр, ккал/ч – тепло, вносимое за счет солнечной радиации; Qотд, ккал/ч – теплоотдача естественным путем. Определяем количество тепла, выделяемого оборудованием: Qоб = 860 Роб ×Υ1, ккал/ч, (11) где Y1 – коэффициент перехода тепла в помещение, зависящий от вида оборудования; Роб, кВт – мощность, потребляемая оборудованием; Роб, = Рном ×Y2×Y3× Y4 , кВт, (12) где Рном, кВт – номинальная (установленная) мощность электрооборудования помещения; Y2 – коэффициент использования установленной мощности, учитывающий превышение номинальной мощности над фактически необходимой; Y3 – коэффициент загрузки, т. е. отношение величины среднего потребления мощности (во времени) к максимально необходимой; Y4 – коэффициент одновременности работы оборудования. При ориентировочных расчетах произведение всех четырех коэффициентов можно принимать равным Y1×Y2× Y3×Y4 = 0,25 (13) Определяем количество тепла, выделяемого системой освещения Qосв = 860×Росв×α×b×cos(ϕ) , ккал/ч (14) где α – коэф. перевода электрической энергии в тепловую для лампы накаливания α = 0,92 – 0,97, люминесцентной лампы α = 0,46 – 0,48; b – коэффициент одновременности работы (при работе всех светильников b = 1); сos(ϕ) = 0,7–0,8 – коэффициент мощности; Росв, кВт – мощность осветительной установки. Определяем количество тепла, выделяемого находящимися в помещении людьми Qл = N×qл, ккал/ч (15) где N – количество людей в помещении; qл, ккал/ч – тепловыделения одного человека (табл. 5). Определяем количество тепла, вносимого за счет солнечной радиации Qр = m×S×qост , ккал/ч (16) где m – количество окон; S, м2 – площадь одного окна; qост, ккал/ч – солнечная радиация через остекленную поверхность (табл.6). Определяем теплоотдачу, происходящую естественным путем. Если нет дополнительных условий, то можно считать ориентировочно, что Qотд = Qр для холодного и переходного периодов года (среднесуточная температура наружного воздуха ниже +10o C). Для теплого периода года (среднесуточная температура воздуха выше +10o C) принимаем Qотд = 0. Общий вывод. Среди полученных расчетных значений потребного воздухообмена для вредных веществ и удаления избыточного тепла выбирается наибольшее значение потребного воздухообмена. Приложение к практической работе Таблица 2 - Предельно-допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест (СН 3086-84)
Примечание: п – пары и/или газы; а – аэрозоль |