БЖД. Тема создание оптимальной
 Скачать 4.58 Mb.
|
|
с рециркуляцией воздуха: часть удаляемого из помещения воздуха не выбрасывается наружу, а возвращается из вытяжной системы в приточную по специальному воздуховоду. Целью рециркуляции является экономия тепла в зимнее время, поскольку рециркуляционный воздух возвращает в помещение затраченное на его нагрев тепло. В них к поступающему снаружи воздуху подмешивают воздух, отсасываемый из помещения вытяжной системой. Количество свежего, вторичного и выбрасываемого воздуха регулируется клапанами 10(рис. 32,в). Порция свежего воздуха в таких системах составляет 10–20% общего количества подаваемого воздуха. Систему вентиляции с рециркуляцией разрешается использовать только для тех помещений, в которых отсутствуют выделения вредных веществ или выделяющиеся вещества относятся к 4-му классу опасности, и концентрация их в воздухе, подаваемом в помещение, не превышает 30% ПДК. Применение рециркуляции запрещено, если в воздухе содержатся болезнетворные вирусы, бактерии и грибки или имеются резко выраженные неприятные запахи. Фильтры, калориферы и вентиляторы приточной вентиляции устанавливают в так называемых вентиляционных камерах, которые часто располагают в подвалах. Вентиляторы – это воздуходувные машины, создающие определенное давление и служащие для перемещения воздуха при потерях давления в вентиляционной сети не более 12 кПа. Наиболее распространенными являются осевые (рис. 33,б) и радиальные (центробежные) вентиляторы (рис. 33,а). Эжекторы применяют в вытяжных системах в тех случаях, когда необходимо удалить очень агрессивную среду, пыль, способную к взрыву не только от удара, но и от трения, или легко воспламеняющиеся взрывоопасные газы (ацетилен, эфир и т.д.). Принцип действия эжектора заключается в следующем (рис. 34). Рис. 33. Вентиляторы: а – центробежный; б – осевой; Рис. 34. Эжектор: 1 – сопло; 2 – камера разрежения; 3 – конфузор; 4 – горловина; 10 1 – кожух; 2 – рабочее колесо 5 – диффузор Воздух нагнетается в эжектор компрессором или вентилятором высокого давления, установленным за пределом вентилируемого помещения, подводится по трубе к соплу 1 и, выходя из него с большой скоростью, создает за счет эвекции разрежение в камере 2, куда подсасывается воздух из вентилируемого помещения. В конфузоре 3 и горловине 4 происходит перемешивание эжектируемого (из помещения) и эжектирующего воздуха. Диффузор 5 служит для преобразования динамического давления в статическое. Недостатком эжектора является низкий КПД, не превышающий 25%. Общеобменная вентиляция При общеобменной вентиляции смена воздуха происходит во всем объеме помещения. Эту систему вентиляции наиболее часто применяют в случаях, когда вредные вещества, теплота, влага выделяются равномерно по всему помещению. При такой системе вентиляции обеспечивается поддержание необходимых параметров воздушной среды во всем объеме помещения (рис. 35). В соответствии с санитарными нормами все производственные помещения должны вентилироваться. Количество воздуха, необходимое для вентиляции производственного помещения, называется вентиляционным воздухообменом (L, м 3 /ч). Вентиляционный воздухообмен следует определять расчетом исходя из условий производства и наличия избыточной теплоты, влаги или вредных веществ. 1. При нормальных микроклиматических условиях и отсутствии выделения вредных веществ в воздух рабочей зоны (концентрация не превышает ПДК) количество воздуха при общеобменной вентиляции принимают в зависимости от объема помещения, приходящегося на одного работающего. Если этот объем меньше 20 м 3 , расход воздуха на каждого работающего должен быть не менее 30 м 3 /ч. Если объем помещения на одного человека составляет 20–40 м 3 , то расход воздуха на каждого человека составляет не менее 20 м 3 . В помещениях, где на одного работающего приходится более 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 Необходимый воздухообмен для всего помещения в целом: 1 L n L , где n – число работающих в данном помещении; 1 L – расход воздуха на одного работающего, м 3 /ч. 2. При выделении вредных газов или паров вентиляционный воздухообмен определяют исходя из разбавления их до допустимых концентраций: 3 ( ) (м /ч) р з р з п р з ух п М L С С L L С С , где р з L – количество воздуха, удаляемого местной вентиляцией; Рис. 35. Системы вентиляции общеобменная 11 М – количество вредных веществ, поступающих в помещение, мг/ч; р з С – концентрация вредных веществ в воздухе, удаляемом местной вентиляцией, мг/м 3 ; ух С и п С – концентрация вредных веществ в воздухе, подаваемом в помещение и уходящем из него, мг/м 3 3. При выделении избытков явной теплоты в помещении вентиляционный воздухообмен (без учета количества тепла, уносимого с воздухом, удаляемым через местные отсосы) определяют следующим соотношением: Явное тепло – тепло, ведущее к повышению температуры воздуха в помещении. 3 3, 6 1, 2 ( ) (м /ч) 1, 2 ( ) н р з р з п р з ух п Q L t t L L t t , где Q н – избыточная явная теплота в помещении, Дж/с; t ух , t п – температура воздуха, подаваемого в помещение и уходящего из него, о С; t р.з. – температура воздуха, удаляемого местной вентиляцией, о С; Температуру воздуха, удаляемого из помещения, определяют по формуле 2 ух р з t t Н , где р з t – температура в рабочей зоне, которая не должна превышать допустимую по нормам, т.е. р з t доп t ; – температурный градиент по высоте помещения, °С/м; для помещений с избытками явного тепла меньше 23 Вт/м 3 можно принять = 0,5°С/м. Для «горячих» цехов, где избытки явного тепла равны или больше 23 Вт/м 3 , = 0,7–1,5°С/м; Н – расстояние от пола до центра вытяжных отверстий, м; 2 – высота рабочей зоны, м. Температура приточного воздуха при наличии избытка явной теплоты должна быть на 5–8 °С ниже температуры воздуха в рабочей зоне. 4. При выделении влаги необходимый воздухообмен находят по формуле 3 1, 2 ( ) (м /ч) 1, 2 ( ) р з р з п р з ух п W L d d L L d d , где W – избыток влаги в помещении, г/ч; d р.з. – влагосодержание воздуха, удаляемого местной вентиляцией, г/кг; d п , d ух – влагосодержание воздуха, подаваемого и уходящего из помещения, г/кг. При одновременном выделении теплоты, влаги, вредных веществ следует рассчитывать воздухообмен для каждого из этих факторов и принимать наибольшее из полученных значений. 5. Метод определения необходимого количества воздуха по кратности вентиляционного воздухообмена, применяют для ориентировочных расчетов, когда неизвестно количество выделяющихся вредных веществ. Кратность воздухообмена k (час –1 ) показывает, сколько раз в час меняется воздух в помещении. Тогда L k V , где L – объем воздуха, подаваемого или удаляемого из помещения, м 3 /ч; V – объем вентилируемого помещения, м 3 Величина k обычно составляет 1–10. Расчет вентиляционных систем сводится к определению вентиляционного воздухообмена (L), выбору схемы вентиляции, определению давления, развиваемого вентилятором, подбору вентилятора и электродвигателя необходимой мощности. 12 13 Этапы расчета механической вентиляции 1. Определение на плане производственного помещения конфигурации вентиляционной системы, расположение ее элементов. 2. Определение проходного сечения воздуховодов (скорость движения воздуха в воздуховодах принимается V = 6–12 м/с): 2 (м ) 3600 L F V 3. Определение потерь давления воздуховода на i-м участке (Па); общ i тр i м i Р Р Р потери на трение 2 /(2 ) тр i i i i Р V d – сопротивление на преодоление сил трения воздуха по воздуховоду; местные потери 2 / 2 м i i Р V – местное сопротивление; – коэффициент трения воздуха о стенки воздуховода; i и i d – длина и диаметр i-го участка; – плотность воздуха; i – коэффициент местного сопротивления 1 ; n общ i i P P n – число участков. 4. Подбор вентилятора Полное давление P, которое должно создаваться вентилятором, должно равняться P = P общ. Производительность вентилятора G равна потребности воздухообмена, т.е. 3 10% 1,1 (м /ч) G L L L 5. Потребляемая мощность 6 (кВт) 3, 6 10 в п G P K N , где К – коэффициент запаса мощности электродвигателя (1,05–1,5); в – КПД вентилятора; п – КПД передачи от электродвигателя к вентилятору. Местная вентиляция Назначением местной вентиляции является удаление вредных выделений непосредственно от мест их образования и предотвращение их перемешивания с воздухом помещения. Например, если помещение очень велико, а число людей, находящихся в нем, мало, причем место их нахождения фиксировано, имеет смысл (из экономических соображений) ограничиться оздоровлением воздушной среды только в местах нахождения людей. Примером такой вентиляции могут служить кабины наблюдения и управления в прокатных цехах, в которых устраивается местная приточно-вытяжная вентиляция, рабочие места в химических лабораториях, оборудованные местными вытяжными шкафами. 14 Местная вентиляция по сравнению с общеобменной требует значительно меньше затрат на устройство и эксплуатацию. В производственных помещениях, где возможно внезапное поступление в воздух рабочей зоны больших количеств вредных газов и паров при нарушении технологического режима или авариях, наряду с рабочей предусматривается устройство аварийной вентиляции. Аварийная вентиляция, как правило, проектируется вытяжной. На производстве часто устраивают комбинированные системы вентиляции: общеобменную с местной (рис. 36), общеобменную с аварийной. С помощью местной вентиляции необходимые метеорологические параметры и чистота воздуха создаются на отдельных рабочих местах. Местная вытяжная вентиляцияудаляет вредные вещества непосредственно у источника возникновения (у сальников насосов, мешалок и т.д.) Местная приточная вентиляция подает чистый охлажденный (нагретый) воздух на рабочее место, создавая благоприятную метеорологическую обстановку. Местная приточная вентиляция применяется в виде воздушных душей и воздушных завес. Воздушный душ представляет собой подачу на человека струи воздуха заданных параметров (температура, влажность, скорость) (рис. 37). Для устройства воздушного оазиса часть рабочей площадки отделяют вертикальными, обычно стеклянными щитами, между которыми оставляют необходимые проходы. Выгороженную часть, имеющую открытый верх, «затопляют» приточным воздухом необходимых параметров. Воздушное душирование предусматривают на постоянных рабочих местах при воздействии на работающих теплового излучения (рис. 38). а) б) Рис. 37. Схемы местной приточной вентиляции: а – стационарный воздушный душ; б – подвижный воздушный душ Рис. 38. Воздушное душирование на рабочих местах Воздушная завеса (рис. 39) создается струей воздуха, поступающей из узкой щели со скоростью 10–15 м/с для предотвращения прохода воздуха через открытый проем. Воздушные завесы устраивают у дверных проемов в наружных стенах для отклонения потока холодного воздуха, устремляющегося через открытые двери в помещение, а также в проемах во внутренних стенах. В этом случае воздушные завесы препятствуют перетеканию загрязненного воздуха из одного помещения в другое (рис. 40). Рис. 36. Системы вентиляции общеобменная и местная: П — помещение пульта управления 15 а) б) Рис. 39. Схемы местной приточной вентиляции: а – воздушно-тепловая завеса с боковой подачей воздуха; б – воздушно-тепловая завеса с нижней подачей воздуха Рис. 40. Схема воздушной тепловой завесы у ворот цеха Местная вытяжная вентиляцияосуществляется с помощью местных отсосов и укрытий. Конструкции местных отсосов могут быть полностью закрытыми, полуоткрытыми или открытыми. Наиболее эффективны закрытые отсосы. К ним относятся кожухи, камеры, герметично закрывающие технологическое оборудование (рис. 41,в; 42,а). Если по условиям технологии или обслуживания такие укрытия устроить невозможно, то применяют отсосы с частичным укрытием или открытые: вытяжные зонты, отсасывающие панели, вытяжные шкафы, бортовые отсосы и т.д. (рис. 41,а,б,г,д; 42,б). Бортовые отсосы используют, когда пространство над поверхностью выделения вредных веществ должно оставаться совершенно свободным – при загрузке и выгрузке обрабатываемых изделий с помощью подъемно- транспортных устройств. Примером могут служить бортовые отсосы гальванических и травильных ванн. Принцип действия бортовых отсосов, представляющих собой щелевидные воздуховоды размером 40–100 мм, состоит в том, что затягиваемый в щель воздух, двигаясь над поверхностью ванны, увлекает за собой вредные выделения, не давая им распространиться по производственному помещению. Бортовые отсосы делают у одного борта, если ширина ванны не превышает 0,7 м (рис. 42,б – 1),или у двух противоположных бортов, когда ширина ванны составляет 0,7–1,0 м (рис. 42,б – 2). Кроме обычных бортовых отсосов, применяют бортовые отсосы с передувом, когда в узкую щель, расположенную у одной длинной стороны ванны, подают струю воздуха, а с противоположной стороны ванны производят отсос. а) б) в) г) д) Рис. 41. Схема местной вытяжной вентиляции: а) вытяжной шкаф; б) всасывающая панель; в) кожух; г) зонт; д) двусторонний бортовой отсос а) б) Рис. 42. Устройство местной вентиляции: а — укрытие-бокс, б – однобортовый (1) и двубортовый (2) отсосы 16 Вытяжной зонт является одним из самых простых видов местных отсосов. Вытяжные зонты применяют для улавливания вредных веществ, имеющих меньшую плотность, чем окружающий воздух. Зонты делают открытыми со всех сторон или частично открытыми с одной, двух, трех сторон, а по форме сечения – прямоугольными или круглыми (рис. 41,г). Главное условие, чтобы поток удаляемых вредных веществ не проходил через зону дыхания работающего. Эффективность работы вытяжного зонта зависит от размеров, высоты подвеса и угла его раскрытия. Чем больше размеры и ниже установлен зонт над местом выделения вредных веществ, тем он эффективнее. Вытяжные шкафы почти полностью закрывают источник выделения вредных веществ, поэтому они эффективнее других отсосов. Незакрытыми остаются лишь проемы для работы внутри шкафа, через которые воздух из помещения поступает в шкаф. Форма проема определяется характером технологических операций (рис. 43). Необходимый воздухообмен в системах местной вытяжной вентиляции рассчитывают для обеспечения локализации примесей, выделяющихся из источника образования: Рис. 44. Схема кондиционера: 1 – заборный воздуховод; 2 – фильтр; 3 – соединительный воздуховод; 4 – калорифер; 5 – форсунки увлажнителя воздуха; 6 – каплеуловитель; 7 – калорифер второй ступени; 17 L F , где L –вентиляционный воздухообмен, м 3 /с; – скорость воздуха в проеме отсоса (принимается 0,5–1,5 м/с в зависимости от класса опасности вредного вещества и типа воздухоприемного устройства); F –площадь аэродинамического проема, м 2 Обычные системы вентиляции не способны поддерживать сразу все метеорологические параметры в пределах, обеспечивающих комфортные условия труда. Эту задачу может выполнить кондиционирование, которое является наиболее совершенным видом механической вентиляции. Кондиционированиемназывается процесс создания и автоматического поддержания оптимальных параметров воздушной среды в производственных помещениях. При кондиционировании независимо от наружных метеорологических условий и режима работы технологического оборудования в помещении автоматически регулируются температура, относительная влажность, скорость движения воздуха и осуществляется очистка воздуха от пыли. В некоторых случаях воздух проходит специальную обработку: ионизацию, дезодорацию, озонирование и т.д. Для обеспечения кондиционирования используются специальные установки, называемые кондиционерами. Кондиционеры могут быть местными (для обслуживания отдельных помещений) и центральными (для обслуживания нескольких отдельных помещений). Принципиальная схема кондиционера приведена на рис. 44. Наружный воздух очищается от пыли, проходя через фильтр 2, и поступает в камеру I, где он смешивается с воздухом из помещения. Воздух из помещений, где установлены кондиционеры, как правило, удаляется специальной вытяжной системой 8, 9. В целях экономии теплоты зимой и холода летом часть этого воздуха не выбрасывается наружу, а снова поступает в кондиционер 3 (схема с рециркуляцией воздуха). Пройдя через ступень предварительной температурной обработки в калориферах 4, воздух поступает в камеру II, где подвергается увлажнению 5 для обеспечения заданных параметров относительной влажности и очистке 6. При последующей температурной обработке в камере III зимой воздух подогревается частично за счет температуры воды, поступающей в форсунки 5, а частично в калориферах 4 и 7. Летом воздух охлаждается частично подачей в камеру II охлажденной воды, но главным образом за счет работы специальных холодильных машин. Отечественной промышленностью выпускаются неавтономные (без холодильной машины) и автономные кондиционеры (со встроенной холодильной машиной). Кондиционирование воздуха требует по сравнению с вентиляцией больших затрат, но эти затраты быстро окупаются, так как на 4–10% увеличивается производительность труда и снижается заболеваемость работающих. |