Совершенствование сиситем вентиляции. ВКР. Миссуров Никита Константинович выпускная квалификационная работа магистерская диссертация

• Название: Миссуров Никита Константинович выпускная квалификационная работа магистерская диссертация
• Анкор: Совершенствование сиситем вентиляции
• Дата: 24.06.2022
• Размер: 3.91 Mb.
• Имя файла: ВКР.docx
• Тип: Диссертация; #613419
• страница: 5 из 8

ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ, АНАЛИЗ И ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ

1. Сведения о вентиляционной системе с определением расчётных параметров и аэродинамическим расчетом

Объект исследования: Производственный цех

Количество мест: 100

Теплоноситель: вода с параметрами Т1 = 110˚С; Т2 = 70 ˚С

Концентрация СО2 в наружном воздухе УН = 0,6 л/м3

Запыленность наружного воздуха КН = 1,2 мг/м3

Высота помещений: 3 м до 7 м

В системах вентиляции основными расчетными параметрами являются температура, энтальпия, скорость наружного воздуха. Эти параметры задаются для трех периодов года (теплый, холодный и переходный) и для двух категорий климата: для теплого периода – по параметру А, для холодного – по параметру Б.
Таблица 2 – Расчетные параметры наружного воздуха

Параметры наружного воздуха	Период года
	Теплый (А)	Холодный (Б)
Температура, tн , ℃	22	-8,5
Энтальпия, Iн , кДж/кг	46,9	49,8
Скорость ветра, υн , м/с	2,3	2,7
Барометрическое давление, Рб, гПа	1009	1009

Параметры для внутреннего воздуха задаются в рабочей зоне. Высота рабочей зоны 1,9 метра, так как люди находятся преимущественно в стоячем положении. Параметры внутреннего воздуха на постоянных и непостоянных местах регламентированы СП, ГОСТ. Системой вентиляции поддерживаются допустимые параметры. Концентрация углекислого газа и пыли принимается как для мест с продолжительным пребыванием людей.
Таблица 3 – Параметры внутреннего воздуха

Параметр внутреннего воздуха	Период года
	Теплый	Холодный
Температура, tв , ℃	27	20
Влажность, Iв , кДж/кг	≤ 65	≤ 60
Подвижность воздуха, υв , м/с	≤ 0,5	≤ 0,3

Примем, что в помещении 50% женщины (100 чел.) и 50% мужчины (100 чел.), люди находящимся в состоянии работы легкой тяжести.

В холодный период (t_B=20 °С),

Определим количества явного тепла, выделяемого людьми Вт:



Где – удельные выделения явного тепла, выделяемые одним взрослым мужчиной, находящимся в состоянии работы легкой тяжести. При , Вт/чел. Женщины выделяют 85% тепла и влаги по сравнению с мужчинами:

Вт

Определим количества полного тепла, выделяемого людьми, Вт:



Где – удельные выделения полного тепла, выделяемые одним взрослым мужчиной, находящимся в состоянии работы средней тяжести. При , Вт/чел. Женщины выделяют 85% тепла и влаги по сравнению с мужчинами:



Определим количества влаги, выделяемой людьми, г/час:



Где – удельные выделения влаги, выделяемые одним взрослым мужчиной, находящимся в состоянии работы легкой тяжести. При , г/ч. Женщины выделяют 85% тепла и влаги по сравнению с мужчинами:



Теплый период .

При , методом интерполяции принимается: Вт /чел, Вт/чел, г/ч. Расчет аналогичный теплому периоду:







Теперь необходимо определить количество углекислого газа, который выделяют люди, г/час:



Где – удельные выделения СО2, выделяемые одним человеком, принимается равным 23 л/час:



Расчет теплопоступлений от искусственного освещения.

Теплопоступления от искусственного освещения, без учета времени года, Вт:



Где E – норма освещенности рабочих поверхностей.

E = 300 лк.

F – площадь пола,

F=400 ;

– удельные тепловыделения от люминесцентных ламп, Вт/( лк),



– доля тепловой энергии, попадающей в помещение (если светильники установлены непосредственно в помещении, то ).



Расчет теплопоступлений от солнечной радиации.

Теплопоступления от солнечной радиации через окна определяются только для теплого периода в том случае, если в расчетном помещении имеются окна или прозрачные застекленные двери. Так как в нашем помещении отсутствуют окна, расчеты по теплопоступлению от солнечной радиации не проводятся.

Теплопоступления от солнечной радиации через покрытие допускается определять для целей вентиляции только для теплого периода по среднесуточным значениям.

Расчет теплопоступлений ведется по среднесуточным значениям теплового потока на покрытие по формуле теплопередачи через покрытие



Где – условная наружная температура воздуха над покрытием, ℃;

– расчетная температура внутреннего воздуха в верхней зоне помещения под покрытием, ˚С;

– площадь покрытия, 40012 м2;

– сопротивление теплопередачи покрытия (м2*℃)/Вт



Условная наружная температура воздуха над покрытием определяется по формуле:



Где – расчетная температура наружного воздуха (параметры А), ℃;

– среднесуточный тепловой поток солнечной радиации на горизонтальную поверхность, зависит от широты местности (для географической широты 46˚ с.ш,

ρ_п – коэффициент поглощения солнечной радиации поверхностью покрытия (принимаем черепица ρ_п = 0,7).

α_н – коэффициент теплоотдачи к воздуху на наружной поверхности покрытия, Вт /(м² ℃).

Коэффициент теплоотдачи к воздуху на наружной поверхности покрытия для летнего режима определяется по формуле:



Где – расчетная скорость ветра для теплого периода (параметры А), м/с.





Если имеется подшивной потолок или воздушная прослойка, но воздушное пространство не вентилируется, то теплопоступления учитывают с коэффициентом 0,6, но у нас они отсутствуют.



Данные по расчету вредностей и тепловыделений сведем в таблицу 4.
Таблица 4 – Выделение вредных веществ и теплоты в разделочном цеху

Период года	Теплопоступления, Вт											Вредные вещества
	Солн.рад		Освещ.		От людей			Итого			CO2, л/ч			Влага, г/ч
	Окна	Покр.			Явное	Полное		Явное	Полное
Теплый	–	1223,22		8760		10730	22015		20713,3	31998,22			4400		20720
Холодный	–	–		8760		18500	27750		27260	36510			4400		13875

Расчет воздухообменов зале для холодного периода.

Определим угловой коэффициент луча процесса в помещении ε, кДж/кг



Где – избытки полного тепла в помещении, Вт;

– количество выделяемой влаги в помещении, г/час



3600 < < 10000, это значит, что в помещении присутствует тепло и влага, следовательно, расчет производится по полному теплу и по влаге по формуле:



Для того чтобы найти значения и используем I-d диаграмму (Приложение А).

Для построения точки нам необходимо рассчитать температуру удаляемого воздуха .Температура удаляемого воздуха определяется с использованием понятия градиента температуры в помещении – изменения температуры на 1 метр высоты выше рабочей зоны.



Где – высота помещения

– высота рабочей зоны

– величина градиента температуры, рекомендуется определять, исходя из теплонапряженности помещения.

Теплонапряженность находим по формуле:



Используя таблицу рекомендованных значений градиента температуры в помещении в общественных зданиях, мы подбираем его показатель:
Таблица 5. Рекомендуемые значения градиента температуры в помещении в общественных зданиях

Теплонапряженность помещения (удельные избытки явного тепла), q, Вт/	Градиент температуры grandt, ℃/м
Более 23	0,8 – 1,5
11,6 – 23	0,3 – 1,2
Менее 11,6	0 – 0,5

Методом интерполяции принимаем ℃/см



На I-d диаграмме определяем значения и (Приложение А).
Таблица 6. Параметры точек на I-d диаграмме в холодный период

Точки	t, ℃	I, кДж/кг
П	18	41
У	26,07	53

Плотность наружного



Расчет воздухообменов зале для теплого периода.

Определим угловой коэффициент луча процесса в помещении ε, кДж/кг



Где – избытки полного тепла в помещении, Вт;

– количество выделяемой влаги в помещении, г/час



3600 < < 10000, это значит, что в помещении присутствует тепло и влага, следовательно, расчет производится по полному теплу и по влаге по формуле:



Для того чтобы найти значения и используем I-d диаграмму (Приложение Б).



Где – высота помещения

– высота рабочей зоны

– величина градиента температуры, рекомендуется определять, исходя из теплонапряженности помещения.

Теплонапряженность находим по формуле:



Методом интерполяции принимаем ℃/см



На I-d диаграмме определяем значения и (Приложение Б).
Таблица 7 – Параметры точек на I-d диаграмме в холодный период

Точки	t, ℃	I, кДж/кг
П	22	49
У	27,4	60

В качестве расчетного воздухообмена принимаем воздухообмен для теплого периода. Система отопления, регулируемая. Соответственно тепловыделения от людей и теплопоступления от солнечной радиации и освещения учтены при проектировании системы отопления.

Для теплого периода

Плотность наружного



Расчет воздухообмена по санитарным нормам определяется в соответствии с количеством людей в помещении и минимальным расходом наружного воздуха, который требуется подавать на одного человека.

Расход воздуха, кг/ч, определяется по формуле:



Где – минимальный расход воздуха для помещения, на работника 60 м³/ч, /чел

N – количество людей и работников



Расчетный расход воздуха не удовлетворяет требованиям санитарной нормы для дыхания людей.

Аэродинамический расчет воздуховодов обычно сводится к определению размеров их поперечного сечения, а также потерь давления на отдельных участках и в системе в целом.

Первый этап:

1. 
   Определение требуемой площади поперечного сечения воздуховода по рекомендуемой скорости движения воздуха в нем осуществляется по формуле:
   

Где L – расход воздуха на участке;

– рекомендуемая скорость (магистральный воздуховод от 5 до 8 м/с; ответвления от 2 до 5 м/с);

Так же должна учитываться высота решетки (требуемая, чтобы высота решетки должна быть меньше на 50 мм сечения воздуховода).

2. 
   По требуемой площади определяется размер воздуховода:
   

3. 
   Определение фактической скорости на участке:
   

4. 
   Используя справочные таблицы и номограммы находим удельные потери на трении R, (Па/м).
   

Для круглых воздуховодов R зависит от расхода и диаметра.



Для прямоугольных R зависит от скорости и эквивалентного диаметра.

5. 
   Потери давления на трение:
   

Где n =1 (является поправочным коэффициентом шероховатости воздуховода для стали).

6. 
   Потери давления на местные сопротивления на участках:
   

Где – коэффициент местного сопротивления;

– динамическое давление.

7. 
   Суммарные потери на участке:
   

Второй этап:

На данном этапе рассчитываются потери на участках ответвлений. Сумма потерь давления на этих участках не должна отличаться более чем на 10%.



Где – сумма потерь давления на участках магистрали от точки присоединения ответвления до последнего участка.

Если сумма отличается более чем на 10%, то устанавливается дополнительное местное сопротивление с коэффициентом:



Для увязки, в качестве местного сопротивления используется шибер или диафрагма. По найденному значению ξ в справочнике подбираем степень (угол) открытия.

По схеме, (Приложение В) (система П1), определим магистральную ветвь. Магистральная ветвь – это цепь участков от вентилятора до наиболее удаленной решетки, в нашем случае участки 1...9. Ответвление – участки 12...17.

Пронумеруем участки, начиная с участка с наименьшим расходом, а также укажем длину и расход.

Участок №1.

Определяем требуемую площадь поперечного сечения воздуховода по рекомендуемой скорости движения воздуха:



Минимальная высота воздуховода должна быть 250 мм, так как в его боковую часть будет установлена решетка высотой 200 мм (АМР 700х200).

По найденной площади подбираем воздуховод 250х250.

Фактическая скорость воздуха в воздуховоде:



По размерам а и b рассчитываем эквивалентный диаметр:


По номограмме для определения потерь на трение в круглых воздуховодах (k=0,1 мм) при механическом побуждении, определяем линейные потери давления R = 0,8 Па/м.

Потери давления на трение:



Динамической давление:



Определим коэффициенты местных сопротивлений по таблицам:

• 
  решетка для выпуска воздуха с параллельными перьями ξ = 2,2;
  
• 
  тройник при нагнетании на проход
  

;

• 
  внезапное сужение .
  

Потери давления на местные сопротивления на участке №1:



Суммарные потери на участке:



Остальные участки приточной системы П1 (Приложение В) и аэродинамический расчет вытяжной системы В1 (Приложение Г) производится аналогичным образом, результаты заносим в таблицу 8 и 9.

Увязка ответвления.

Разница потерь давления в точке соединения участка 9 и участка 17 (Приложение В) не должна отличаться больше чем на 10%.

H = (123–130)/123*100%=5,4%<10%

Таблица 8 – Аэродинамический расчет системы П1

N участка	L, м3/ч	l, м	d, мм	a, мм	b, мм	dэ, мм	F, м2	v, м/с	R, Па/м	ш	R*ш*l	Сум .	Рд, Па	Рм, Па	Р, Па	Сум Р, Па	Характеристика местных сопротивлений
Основное направление (П1)
1	900	7	250	250	250	250	0,049	5,093	1,28	1	5,6	2,79	4,1	11,4	17	17	Решетка ξ =2,2 Тройник на проход ξ=0,35 Внезапное сужение ξ=0,24
2	1800	5	350	400	250	308	0,096	5,197	1,03	1	5,1	0,3	16,2	4,9	10	27	Тройник на проход ξ=0,63 Внезапное сужение ξ=0,1
3	2700	5,5	400	400	300	343	0,126	5,968	1,16	1	6,4	0,2	21,4	4,3	11	38	Тройник на проход ξ=0,45 Внезапное сужение ξ=0,1
4	3600	6	450	500	300	375	0,159	6,288	1,14	1	6,8	0,3	23,7	7,1	14	52	Тройник на проход ξ=0,35 Внезапное сужение ξ=0,1
5	4500	5,8	450	500	400	444	0,159	7,860	1,39	1	8,1	0,15	37,1	5,6	14	65	Тройник на проход ξ=0,45 Внезапное сужение ξ=0,1  Отвод 900 ξ=0,45
6	5400	4,2	500	500	500	500	0,196	7,640	1,14	1	4,8	0,15	35,0	5,3	10	75	Тройник на проход ξ=0,35 Внезапное сужение ξ=0,1
7	6300	3,5	550	600	500	545	0,238	7,366	0,96	1	3,3	0,15	32,6	4,9	8	84	Тройник на проход ξ=0,35 Внезапное сужение ξ=0,1
8	7200	4,1	600	600	550	574	0,283	7,074	0,83	1	3,4	0,15	30,0	4,5	8	91	Тройник на проход ξ=0,35 Внезапное сужение ξ=0,1
9	8100	5,3	600	600	600	600	0,283	7,958	0,98	1	5,2	0,7	38,0	26,6	32	123	Тройник на проход ξ=0,35 Внезапное сужение ξ=0,1  Отвод 900 ξ=0,45
10	9000	16,2	650	700	600	646	0,332	7,534	0,81	1	13,1	1	34,1	34,1	47	170	Тройник на проход ξ=0,35 Внезапное сужение ξ=0,1
11	17990	10,3	900	1000	600	750	0,636	7,855	0,72	1	7,4	0,9	37,0	33,3	41	211	Тройник на проход ξ=0,35 Отвод 900 ξ=0,64
Ответвления (П1)
12	900	7,8	250	250	250	250	0,049	5,093	1,28	1	10,0	2,74	15,6	42,6	53	53	Решетка ξ =2,2 Тройник на проход ξ=0,35 Внезапное сужение ξ=0,24
13	1800	5	300	300	250	273	0,071	7,074	2,11	1	10,5	0,3	30,0	9,0	20	72	Тройник на проход ξ=0,35 Внезапное сужение ξ=0,2
14	2700	4,5	350	400	300	343	0,096	7,796	1,90	1	8,5	0,2	36,5	7,3	16	88	Тройник на проход ξ=0,45 Внезапное сужение ξ=0,13
15	3600	6,5	400	400	400	400	0,126	7,958	1,63	1	10,6	0,3	38,0	11,4	22	110	Тройник на проход ξ=0,45 Внезапное сужение ξ=0,1
16	4500	5,8	450	500	400	444	0,159	7,860	1,39	1	8,1	0,15	37,1	5,6	14	124	Тройник на проход ξ=0,45 Внезапное сужение ξ=0,1
17	5400	1,3	500	500	500	500	0,196	7,640	1,14	1	1,5	0,15	35,0	5,3	7	130	Тройник на проход ξ=0,45 Внезапное сужение ξ=0,13 Шибер (откр60%) ξ=5

Таблица 9 – Аэродинамический расчет системы В1

N участка	L, м3/ч	l, м	d, мм	a, мм	b, мм	dэ, мм	v, м/с	R, Па/м	ш	R*ш*l	Сум .	Рд, Па	Z, Па	Р, Па	Сум Р, Па	Характеристика местных сопротивлений
1	900	2	250	250	250	250	5,093	1,28	1	5,6	2,79	4,1	11,4	17	17	Решетка ξ =2,2 Тройник на проход ξ=1,0 Внезапное расширение ξ=0,26
2	1800	2	350	350	250	292	5,197	1,10	1	2,2	0,3	16,2	4,9	7	24	Тройник на проход ξ=0,45 Внезапное расширение ξ=0,08
3	2700	2	400	400	300	343	5,968	1,16	1	2,3	0,2	21,4	4,3	7	31	Тройник на проход ξ=0,60 Внезапное расширение ξ=0,08
4	3600	2	450	450	300	360	6,288	1,20	1	2,4	0,3	23,7	7,1	10	40	Тройник на проход ξ=0,45 Внезапное расширение ξ=0,04
5	4500	2	450	450	400	424	7,860	1,48	1	3,0	0,15	37,1	5,6	9	49	Тройник на проход ξ=0,45 Внезапное расширение ξ=0,04
6	5400	2	500	500	450	474	7,640	1,22	1	2,4	0,15	35,0	5,3	8	56	Тройник на проход ξ=0,45 Внезапное расширение ξ=0,04
7	6300	2	550	550	500	524	7,366	1,01	1	2,0	0,15	32,6	4,9	7	63	Тройник на проход ξ=0,45 Внезапное расширение ξ=0,04
8	7200	2	600	600	500	545	7,074	0,89	1	1,8	0,15	30,0	4,5	6	70	Тройник на проход ξ=0,45 Внезапное расширение ξ=0,04
9	8100	2	650	650	500	565	6,781	0,78	1	1,6	0,7	27,6	19,3	21	90	Тройник на проход ξ=0,45 Внезапное расширение ξ=0,04
10	9000	2	650	650	600	624	7,534	0,84	1	1,7	1	34,1	34,1	36	126	Тройник на проход ξ=0,45 Внезапное расширение ξ=0,04
11	9900	2	700	700	600	646	7,146	0,73	1	1,5	0,9	30,6	27,6	29	155	Тройник на проход ξ=0,45 Внезапное расширение ξ=0,04
12	10800	2	700	700	700	700	7,796	0,78	1	1,6	1,16	36,5	42,3	44	199	Тройник на проход ξ=0,45 Внезапное расширение ξ=0,04
13	11700	2	750	750	700	724	7,357	0,67	1	1,3	0,2	32,5	6,5	8	207	Тройник на проход ξ=0,45 Внезапное расширение ξ=0,04
14	12600	2	750	750	750	750	7,923	0,73	1	1,5	3,36	37,7	126,5	128	335	Тройник на проход ξ=0,45 Внезапное расширение ξ=0,04
15	13500	2	800	800	750	774	7,461	0,63	1	1,3	4,36	33,4	145,6	147	482	Тройник на проход ξ=0,45 Внезапное расширение ξ=0,4
16	17990	11,5	900	900	800	847	7,855	0,62	1	7,1	5,36	37,0	198,4	206	687	Тройник на проход ξ=0,45 Отвод 900 (2шт) ξ=0,62х2=1,24 Отвод 900 ξ=0,44 Конфузор ξ=0,4