Расчет воздушных завес. 2 вариант. Задача 1. Расчет воздушных завес
![]()
|
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) Vвет = 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 tвн = (+20°С); средняя температура наружного воздуха за отопительный сезон tнар = (-9°С). Решение: Определяем количество холодного наружного воздуха, проникающего в цех при отсутствии тепловой завесы, по формуле: L0 = HBVвет = 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 Sв = K∙S1 = 3∙1,2 = 3,6 м2. Тогда количество воздуха, поступающего в помещение, определяем по формуле: ![]() где скорость движения воздуха при естественном проветривании Vв 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 см (мг/м3) и расстояние xм (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 = 4,4м = 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 xм (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 Li = 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 Fоб = 15 м2; звукопоглощение, приведенное к единице площади пола, αпр = 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 Fпл = F пт = 300 м2; общая площадь стен F = 300 м2, из них 40% площади занимают окна; коэффициенты звукопоглощения пола αпл = 0,02; стен и потолка αст = αпт = 0,012; окон αок = 0,18; облицовочный материал стен и потолка имеет коэффициент звукопоглощения α = 0,8. Решение: Определяем суммарный уровень звукового давления шума: L = Li + 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: Aнеобл = Fпт∙αпт + Fст∙αст + Fпл∙αпл +Fок∙αок = = (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: Aобл = (Fпт + Fст)∙α + Fпл∙αпл +Fок∙αок = = (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: Lобл = 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 Az = 0,011 см, вес площадки Q1 = 340 кг. Решение: Определяем колебательную скорость (виброскорость) перекрытия по формуле: v = 2 π f Az = 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: kп =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 = 8105 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: Kз = 1,5 – коэффициент запаса; Фл = 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: Wц = n∙Wл = 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 (Kз = 1,5), окончательно можно принять данную периодичность очистки для механического цеха – 1 раз в 3 месяца. |