Расчет воздушных завес. 2 вариант. Задача 1. Расчет воздушных завес

• Название: Задача 1. Расчет воздушных завес
• Анкор: Расчет воздушных завес
• Дата: 17.11.2022
• Размер: 92.35 Kb.
• Имя файла: 2 вариант.docx
• Тип: Задача; #793411

Задача №1. Расчет воздушных завес

Цех завода имеет ворота высотой H = 4,2 м и шириной B = 4,7 м. По производственным условиям сделать тамбур для ворот не представляется возможным.

Во избежание простудных заболеваний рабочих от холодного воздуха, врывающегося в цех при открывании ворот, принято решение устроить в воротах воздуш­ную тепловую завесу.

Определите количество воздуха, необходимое для завесы, при следующих исходных данных: средняя скорость врывающегося воз­духа (ветра) V_вет = 4 м/сек; воздушная завеса имеет высоту h = 2,2 м; ширина щели, расположенной снизу ворот, b = 0,1 м; угол в плане выпуска струи завесы 45°; коэффициент турбулентной структуры струи 0,2; функ­ция, зависящая от угла наклона струи и коэффициента турбулентной структуры,  = 0,47; температура воздуха в верхней зоне цеха t_вн = (+20°С); средняя температура наружного воздуха за отопительный сезон t_нар = (-9°С).
Решение:

Определяем количество холодного наружного воздуха, прони­кающего в цех при отсутствии тепловой завесы, по формуле: 

L₀ = HBV_вет = 4,2 ∙ 4,7 ∙ 4 = 79 м³/с.

Определяем количество холодного наружного воздуха, прони­кающего в цех при устройстве воздушной тепловой завесы, по фор­муле: 



Определяем количество воздуха, необходимое для воздушной тепловой завесы, по формуле: 



Определяем скорость выхода струи воздуха из щели по фор­муле: 



Определяем среднюю температуру воздуха, проникающего в цех, по формуле: 


Вывод: средняя температура воздуха, проникающего в цех, составит -2,81°С.
Задача №2. Расчет концентрации токсичных веществ в воздухе помещения.

В двухкомнатной квартире малярам нужно покрасить в течение времени τ = 1,5 ч поверхность площадью S = 35 м². Содержание летучих компонентов в краске Б = 40%, удельный расход краски  = 30 г/м², в качестве растворителя используется ксилол. Для проветривания помещения были открыты на t = 150 с, К = 3 шт. форточки, каждая размером S₁= 1,2 м².

Рассчитать реальную концентрацию токсичных веществ в воздухе при проведении малярных работ в помещении и сравнить ее с предельно допустимой концентрацией (ПДК). Определить минимальное время проветривания помещения _пр, необходимое для создания комфортных условий.
Решение:
Определим производительность труда маляров: 

П = S/τ = 35/1,5 = 23,3 м²/ч.

Определим количество выделившихся паров растворителя: 

С = 0,01Б∙∙П/100 = 0,01∙40∙30∙23,3/100 = 2,8 г/ч = 2800 мг/ч.

Общая площадь форточек равна 

S_в = K∙S₁ = 3∙1,2 = 3,6 м².

Тогда количество воздуха, поступающего в помещение, определяем по формуле:

,

где скорость движения воздуха при естественном проветривании V_в принимается равной 0,4 м/с.

Определяем фактическую концентрацию токсичных веществ в воздухе при проведении малярных работ в помещении и сравниваем ее с ПДК. Согласно санитарным нормам величина ПДК растворителя ксилола в воздухе рабочей зоны составляет 50 мг/м³.



Определяем необходимый объем воздуха при окрасочных работах: 



 Определяем минимальное время проветрива­ния помещения, необходимое для создания комфортных условий: 


Вывод: реальная концентрация токсичных веществ в воздухе при проведении малярных работ в помещении меньше предельно допустимой концентрации, время проветрива­ния помещения для создания комфортных условий составляет не менее 50,56 секунд.

Задача №3. Расчет рассеяния запыленных выбросов в атмосферу.

На цементном заводе из одиночного источника с круглым устьем (трубы) с эффективным диаметром D = 1,1 м со средней скоростью выхода холодной газовоздушной смеси из устья ₀ = 0,15 м/с выбрасывается в атмосферу цементная пыль в количестве М = 110 г/с. Высота источника выброса над уровнем земли Н = 50 м. Завод расположен в слабопересеченной местности Московской области.

Рассчитать максимальную приземную концентрацию цементной пыли с_м (мг/м³) и расстояние x_м (м) от источника выбросов, на котором приземная концентрация при неблагоприятных метеорологических условиях достигает этого значения.

 

Решение:

Определяем параметр ^_м:



При ^_м < 0,5 безразмерный параметр n = 4,4^_м = 4,4∙0,0043 = 0,019.

Определяем расход газовоздушной смеси, выходящей из устья: 



Вычисляем коэффициент К:



С учетом исходных данных определяем: А = 140,  = 1, F = 1.

Максимальная приземная концентрация составит: 



Определяем расстояние x_м (м) от источника выбросов, на котором приземная концентрация при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения:

Вывод: приземная концентрация цементной пыли на расстоянии 285 м достигает своего максимального значения и составляет 1,53 мг/м³.
Задача №4. Акустический расчет по защите от шума.

Провести следующие акустические расчеты по защите от шума формовочного цеха:

а) рассчитать громкость шума в точке, равноудаленной от другого рабочего оборудования. Количество оборудования  n = 10 шт., частота шума f = 80 Гц, уровень интенсивности одного источника L_i = 85 дБ одинаков для всего оборудования;

б) рассчитать уровень звукового давления на рабочих местах, если: излучаемая звуковая мощность оборудования составляет 10^-7 % от расходуемой мощности; расходуемая мощность составляет N = 10 кВт; на одно оборудование приходится площадь пола F_об = 15 м²; звукопоглощение, приведенное к единице площади пола, α_пр = 0,25;

в) рассчитать уровень шума за стенами цеха, если стены помещения толщиной в два кирпича, что составляет вес 1м² – 834 кг;

г) рассчитать эффективность звукопоглощающих облицовок в цехе, если: площадь пола и потолка F_пл = F _пт = 300 м²; общая площадь стен F = 300 м², из них 40% площади занимают окна; коэффициенты звукопоглощения пола α_пл = 0,02; стен и потолка α_ст = α_пт = 0,012; окон α_ок = 0,18; облицовочный материал стен и потолка имеет коэффициент звукопоглощения α = 0,8.

 


Решение:

Определяем суммарный уровень звукового давления шума: 

L = L_i + 10lgn = 85 + 10lg10 = 95 дБ.

Уровень звуковой мощности одного источника определяем по формуле: 



где W = 10^-9∙N излучаемая звуковая мощность, Вт. 

Определяем уровень звукового давления на рабочем месте по формуле:



Определяем звукоизолирующую способность стен с плотностью материала свыше 200 кг/м³ по формуле:



где m – масса 1 м² стены, кг/м².

Определяем уровень шума за стенами формовочного цеха:

∆L = L – R = 95 – 52,44 = 42,56 дБ.

Суммарная эквивалентная площадь звукопоглощения в цехе без облицовки составит: 

A_необл = F_пт∙α_пт + F_ст∙α_ст + F_пл∙α_пл +F_ок∙α_ок =

= (300 + 0,6∙300)∙0,012 + 300∙0,02 + 0,4∙300∙0,18 = 33,4 м².

Суммарная эквивалентная площадь звукопоглощения в цехе при облицовке составит: 

A_обл = (F_пт + F_ст)∙α + F_пл∙α_пл +F_ок∙α_ок =

= (300 + 0,6∙300)∙0,8 + 300∙0,02 + 0,4∙300∙0,18 = 411,6 м². 

Снижение уровня шума в цехе определяем по формуле: 



После облицовки уровень шума в цехе составит: 

L_обл = L - ∆L = 95 – 10,9 = 84,1 дБ.

Задача №5. Расчет пассивной виброизоляции.

Пульт управления оборудованием, установлен на одном из пере­крытий промышленного здания. От вибрации оборудования на перекрытии также возникают вибрации, вредно действующие на здоровье оператора.

В целях снижения уровня вибрации до допустимых величин, предусмотренных санитарными нормами, необходимо рассчитать пассивно-виброизолированную площадку, на которой должен находиться оператор.

Исходные данные: перекрытие колеблется с частотой f  = 45 Гц и амплитудой A_z = 0,011 см, вес площадки Q₁ = 340 кг.
Решение:

Определяем колебательную скорость (виброскорость) пере­крытия по формуле: 

v = 2 π f A_z = 2∙3,14∙45∙0,011 = 3,11 cм/с.

Определяем допустимую величину виброскорости по санитарным нормам СН 2.2.4/2.1.8.566-96: v₀ = 0,2∙10^-2 м/с = 0,2 см/с.

Сравнивая допустимую по нормам виброскорость с подсчитанной виброскоростью перекрытия  делаем вывод о необходимости применения пассивно-виброизолирующей площадки.

Определяем требуемый коэффициент виброизоляции по формуле:

k_п =v₀ / v = 0,2/3,11 = 0,064

Определяем частоту свободных (собственных) вертикальных ко­лебаний площадки по формуле: 



Приняв вес оператора Q₂ = 60 кг, вычисляем общий вес Q= Q₁ + Q₂ =  340 + 60 = 400 кг и определяем суммарную жесткость всех пружин этой пло­щадки по формуле:



Определяем статическую осадку всех пружин по формуле:



 Следует иметь в виду, что для площадок, устанавливаемых на колеблющиееся основание (пол цеха, междуэтажное перекрытие и т.п.) вес плиты должен превышать не менее чем в 2-3 раза вес рабочих, которые могут находиться на площадке.

Определяем жесткость одного амортизатора (пружины):



где n = 4 – принятое из конструктивных соображений количество амортизаторов (пружин).

Определяем расчетную нагрузку на одну пружину по формуле:



где n₁ = 2, принимаем, что вес оператора распределяется на две пру­жины.

Определяем диаметр прутка пружины по формуле:



где: C = 8 – принятый индекс пружины;

k = 1,18 – коэффициент, зависящийот индекса пружины C;

[] - допускаемое напряжение на кручение (на срез, на сдвиг) для материала пружины. Для стали [] = 4500 кг/см².

Расчетный диаметр dпрутка пружины принимаем равным d₁ = 0,8 см, принятого в ГОСТ 9389-75* «Проволока стальная углеродистая пружинная. Технические условия».

Проверяем условие обеспечения допустимого напряжения на сдвиг в материале пружины по формуле:



Условие выполнено.

Определяем число рабочих витков пружины по формуле:



где G  – модуль упругости на сдвиг для материала пружины: для стали G = 810⁵ кг/см².

Определяем полное число витков пружины:

i = i₁ + i₂= 1 + 1,5 = 2,5 витка,

где i₂число нерабочих витков пружины принимаем – i₂ = 1,5 при i₁ < 7.

Определяем шаг витка пружины

h = 0,25D = 0,25 ∙ 6,4 = 1,6см

где D = С∙d₁ = 8∙0,8 = 6,4 см – диаметр пружины.

Определяем высоту ненагруженной пружины

H₀= i∙h + (i₂ – 0,5) d₁ = 2,5∙1,6 + (1,5 – 0,5) ∙ 0,8 = 4,8 см.

Проверяем условие устойчивости пружины:



 Условие выполнено.
 

Задача 6. Расчет производственного освещения.

Рассчитать искусственное освещение в производственном помещении исходя из норм по зрительной работоспособности и безопасности труда согласно следующим исходным данным:

Помещение – механический цех завода с технологической линией холодной обработки металла на металлообрабатывающих станках и прессах.

Освещение – рабочее, общее равномерное лампами накаливания (напряжение в сети 220 В, мощность ламп 100 Вт).

Размеры помещения: S = 800 м², высота 4 м.

Недостающие исходные данные принять самостоятельно.

Имеется необходимость смазки узлов и агрегатов станков и машин механического цеха горюче-смазочными материалами (ГСМ), но для хранения ГСМ используются соответствующие помещения расчетной категории взрывопожарной опасности. Объемы ГСМ находящиеся непосредственно в пределах цеха (внутри агрегатов и машин) малы по сравнению с площадью цеха, жидкие и твердые смазки не обладают испаряющей способностью и быстрым распространением по площади цеха при растекании.

Режим работы цеха - холодный.

Согласно СП 12.13130.2009 "Определение категорий помещений , зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности" данные характеристики технологического процесса дают возможность отнести механический цех по взрывопожарной опасности к категории Д – пониженная пожароопасность.

Характеристика среды помещения (воздуха):

Производство связано с механообработкой металлов и сплавов строительных марок, поэтому на производстве отсутствуют (в пределах цеха) химические и токсические вещества.

Температура воздуха принимается нормальной для холодного цеха - 18-22⁰С, и регулируется климатическими системами в зависимости от времени года.

Средняя скорость движения воздуха находится в пределах 0,2-0,5м/сек и регулируется климатическими системами.

Учитывая характер производства, можно сделать вывод о нормальной относительной влажности воздуха в цехе - 40-60%.

Вывод: Характеристики среды отвечают нормальным (нормируемым) показателям (ГОСТ 12.1.005-88). Условия труда - благоприятные.

Исходя из данных пункта 1 определяем:

а) тип светильника - приняты подвесные светильники с лампами дневного света (разрядные лампы) или (по заданию) лампами накаливания равномерно распределенные по площади цеха (расположение по расчету освещения) и точечные светильники непосредственно на рабочих местах точной обработки заготовок.

б) проводка нормального исполнения в гофрированной пластиковой трубе по стальным кабельным эстакадам.

Разряд зрительной работы при обслуживании станков и прессов цеха металлообработки VI (СП 52.13330.2011) – грубая (очень малой точности), т.к. наименьший размер объекта различения составляет более 5 мм. Требуемая освещенность при системе общего освещения составляет Е = 100 лк.

 Определяем количество ламп накаливания по формуле: 

  

где: K_з = 1,5 – коэффициент запаса;

Ф_л = 1800 лм – световой поток одной лампы накаливания мощностью 100 Вт.

  = 0,38 – коэффициент использова­ния светового потока для светильника.

Принимаем n = 53 шт.

Определяем мощность светильников по формуле:

W_ц = n∙W_л = 53∙100 = 5300 Вт.

Определяем силу тока, на которую должна быть рассчитана пре­дохранительная вставка, по формуле: 



Определяем периодичность очистки светильников на основании ПОТ Р М-006-97 "Межотраслевые правила по охране труда при холодной обработке металлов": при коэффициенте запаса для ламп накаливания 1,5 – нормами установлена периодичность очистки светильников не реже одного раза в квартал. 

Учитывая близость нормативного коэффициента запаса принятому в расчете (K_з = 1,5), окончательно можно принять данную периодичность очистки для механического цеха – 1 раз в 3 месяца.