Расчет общеобменной вентиляции. Практическое занятие 2-микроклимат. Занятие качество воздушной среды и микроклимат производственных помещений

• Название: Занятие качество воздушной среды и микроклимат производственных помещений
• Анкор: Расчет общеобменной вентиляции
• Дата: 19.01.2022
• Размер: 174.53 Kb.
• Имя файла: Практическое занятие 2-микроклимат.docx
• Тип: Занятие; #335962
• страница: 1 из 3

Практическое занятие

КАЧЕСТВО ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ И МИКРОКЛИМАТ

ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ
Обеспечение комфортных условий для трудовой деятельности позволяет повысить качество и производительность труда, обеспечить хорошее самочувствие и наилучшие для сохранения здоровья параметры среды обитания и характеристики трудового процесса.

Наиболее значимым для создания комфортных условий на рабочем месте является обеспечение нормативных метеорологических условий в производственных помещениях, оказывающих существенное влияние на самочувствие человека. Производственный микроклимат зависит от теплофизических особенностей технологического процесса, климата местности, сезона года, условий отопления и вентиляции.
2.1. Основные теоретические сведения
Одним из необходимых условий здорового и высокопроизводительного труда является обеспечение чистоты воздуха и нормальных метеорологических условий в рабочей зоне помещений, т.е. пространстве высотой до 2м над уровнем пола или площадки, на которой находятся рабочие места.

Атмосферный воздух в своем составе содержит (% по объему): азота – 78,08; кислорода – 20,95; аргона, неона и других инертных газов – 0,93; углекислого газа (диоксида углерода) – 0,03; прочих газов – 0,01. Плотность воздуха при нормальных условиях (температура t = 0°С, давление Р = 760 мм рт.ст.=1015 кПа) равна ρ =1,29 кг/м³. Удельная теплоемкость воздуха с = 0,24 кал/г или с = 1005,6 Дж/кг (1кал = 4,19 Дж). Воздух с таким химическим составом наиболее благоприятен для дыхания.

Однако воздух рабочей зоны редко имеет приведенный выше химический состав, т.к. многие технологические процессы сопровождаются выделением в воздух производственных помещений вредных веществ – паров, газов, твердых и жидких частиц. В загрязненном воздухе количество диоксида углерода может достигать 0,5%; кроме этого в воздухе могут содержаться различные вредные (токсичные) газы и аэрозоли (см. Практическое занятие №1).

Для обеспечения безопасных условий жизнедеятельности для воздуха производственных помещений должно выполняться условие

, (2.1)

где С_i - концентрация i-гo вещества в воздухе,

ПДК_i - предельно допустимая концентрация i-гo вещества в рабочей зоне.

Если в воздухе присутствуют вещества однонаправленного действия на организм человека, вступает в силу так называемый эффект суммации. Для таких веществ должно выполняться условие

, (2.2)

где n - число суммирующихся веществ.
Защита от вредных веществ на производстве. Мероприятия по обеспечению безопасности труда при работе с вредными веществами должны предусматривать:

- замену более токсичных веществ менее токсичными;

- применение прогрессивных технологий на производстве (замкнутый цикл, автоматизация, дистанционное управление);

- выбор производственного оборудования, не допускающего выделения вредных веществ в количествах, превышающих ПДК;

- наличие вентиляции, средств пожаровзрывозащиты;

- применение средств индивидуальной защиты (СИЗ).

Контроль за содержанием вредных веществ в воздухе рабочей зоны.

Обеспечение микроклиматических условий. Кроме вредных примесей в воздух помещений в результате технологических процессов может поступать избыточное тепло от приборов, оборудования, людей, лучистой энергии солнца и т.п., а также избыточная влага (пары воды). Нормализация воздушной среды производственных помещений, т.е. удаление вредных примесей, избыточного тепла и влаги осуществляется с помощью вентиляции, как местной, организуемой в местах выделения примесей, тепла или влаги, так и общеобменной.

Потребным воздухообменом называется количество воздуха, которое необходимо вводить в помещение (или удалять из него) в течение часа. Для оценки качества вентиляции необходимо знать фактический воздухообмен, т.е. то количество воздуха, которое в действительности поступает (удаляется) в течение часа.

Кратностью воздухообмена называется число, показывающее, сколько раз в течение часа происходит полная замена воздуха в помещении. Кратность воздухообмена (ч^-1) определяется по формуле:

, (2.3)

где L_ф – фактический воздухообмен, м³/ч,

V – объем помещения, м³.

Для обеспечения качества воздушной среды необходимо правильно выбрать систему вентиляции, рассчитать ее параметры, основным из которых является потребное количество воздуха, поступающего в помещение и удаляемого из него.
2.3. Определение потребного воздухообмена при общеобменной вентиляции

При нормальном микроклимате (отсутствие избыточного тепла, влажности) в случае отсутствия выделений вредных веществ в результате технологических процессов или из материалов, хранящихся в помещении (или их содержание находится в пределах санитарных норм), воздухообмен (м³/ч) можно определить по формуле

, (2.4)

где N - число работающих,

L₁ - расход воздуха на одного работающего.

Значение L₁ зависит от объема помещения, который приходится на 1 человека. В производственных помещениях с объемом воздуха на каждого работающего Vпi <20 м³ расход воздуха на одного работающего Li должен быть не менее 30 м³/ч. В помещении с Vпi =20...40 м³ Lпi ≥ 20 м³/ч. В помещениях с Vпi >40 м³ 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 м³/ч.

Выделение вредных веществ. Пусть G – количество выделяемого вредного вещества, мг/ч; С_прит – концентрация этого же вредного вещества в приточном воздухе; q_выт – концентрация вещества в вытяжном воздухе; L₁ – количество воздуха, поступающего в помещение, L₂ – количество воздуха, удаляемого из помещения. Тогда, по закону сохранения вещества, имеем:

, (2.5)

Но, поскольку одним из требований, предъявляемых к вентиляции является L₁ = L₂ = L, получим

(2.6)

Воздух, поступающий извне, как бы разбавляет воздух в помещении до концентрации C_выт. Но по санитарным требованиям должно выполняться условие C_выт < ПДК. Следовательно, потребный воздухообмен

(2.7)

Требование к концентрации вещества в приточном воздухе:

(2.8)

В случае выделения нескольких веществ, не обладающих эффектом суммации, потребный воздухообмен рассчитывается по каждому из них, а затем выбирается максимальное значение. В случае n суммирующихся веществ окончательная величина потребного воздухообмена рассчитывается как ∑ L_n.

Скорость выделения вредных веществ при различных технологических процессах обычно определяется из справочных данных, в частности, [Белов С.В. Средства защиты в машиностроении]. При отсутствии данных оценочный расчет можно привести, зная фактические концентрации вредных веществ C_i, измеренные в рабочей зоне, при допущении, что имеющаяся вентиляция обеспечивает минимальную допустимую кратность воздухообмена, равную 1. Тогда

G_i = C_iL_K=1k, (2.9)

где C_i – концентрация i-го вещества, L_K=1 – воздухообмен при К=1, численно равный объему помещения, k – коэффициент неравномерности, обычно принимается равным 1,52.

Выделение избыточного тепла. При вентиляции избыточное тепло Q расходуется на нагрев поступающего воздуха (изменение температуры с t = t_прит до t = t_выт:

, (2.10)

где L – воздухообмен, m = L·ρ - масса нагреваемого воздуха в час, ρ - плотность воздуха. с – теплоемкость воздуха, равная 1,005 кДж/(кгК). Плотность сухого воздуха при заданных температуре и давлении может быть вычислена с использованием уравнения Менделеева-Клапейрона: , где M — молярная масса сухого воздуха, равная 29 г/моль, p — абсолютное давление, R — универсальная газовая постоянная, T — абсолютная температура в Кельвинах. Таким образом, при стандартной атмосфере Международного союза теоретической и прикладной химии (температуре 0 °С, давлении 100 кПа, нулевой влажности) плотность воздуха 1,2754 кг⁄м³подстановкой получаем, что при 20 °C, 101,325 кПа и сухом воздухе плотность атмосферы составляет 1,2041 кг⁄м³.

Из 2.10 получим:

(2.11)

Обычно известна температура в рабочей зоне (t_раб.з.), т.е. в объеме пространства, высотой до 2 м над полом или рабочей площадкой. Температура вытяжного воздуха (t_выт) в таком случае определяется по формуле

, (2.12)

где Н - высота вытяжных отверстий над уровнем рабочей площадки, м;

∆t = 0,5... 1°С/м - температурный градиент по высоте (в задачах принимать ∆t = 1 °С/м).
Пример 1. В помещении конструкторского бюро объемом V_пом= 800м³ одновременно работает 75 человек и обеспечивается воздухообмен L = 1900 м³/ч за счет естественной вентиляции. Определить соответствие воздухообмена в помещении требованиям санитарных норм.

Решение

Определим количество воздуха, подаваемого на одного работника:

.

Объем помещения, приходящийся на одного работающего равен

.

В соответствии с требованиями санитарных норм в помещении объемом воздуха на одного работающего V₁< 20 м³/ч необходимый воздухообмен L₁ должен составлять не менее 30 м³/ч. В нашем случае он равен 25,3 м³ /ч, следовательно, это условие не соблюдается. Таким образом, нормируемые параметры микроклимата и требуемый состав воздушной среды не соответствуют нормативам.
Пример 2. Проверить, обеспечивается ли необходимый воздухообмен за счет общеобменной вентиляции в помещении для наладки крупногабаритного радиоэлектронного оборудования при следующих условиях: количество тепла, поступающего в помещение от оборудования, освещения, солнечной инсоляции, людей, составляет Q_пост = 5020 кДж/ч, а потери тепла (через стены, оконные проемы и др.) составляют Q_пот= 840 кДж/ч. Площадь сечения приточного воздуховода F = 0,62 м². Измеренная скорость воздуха в приточном воздуховоде V = 0,3 м/с. Температура приточного воздуха t_прит = 15 °С.

Решение

1. Наладка крупногабаритного радиоэлектронного оборудования выполняется преимущественно стоя, не связана с перемещением предметов весом более 1 кг, поэтому данную работу можно отнести к категории 2^а .

Допустимая температура воздуха для холодного периода года (t_нар < +10 °С) равна 17 – 23 °С .

2. Количество приточного воздуха, поступающего в помещение, равно

L_прит = 3600  F  v = 3600∙0,620,3 =669,6 м³/ч.
3. Необходимый воздухообмен определяем по формуле (2.11):

, м³/ч

Q_изб =Q_пост – Q_потерь = 5020 – 840 =4180 кДж/ч

T_уд – средняя температура воздуха в рабочей зоне;

= 692,5 , м³/ч.

Необходимый воздухообмен не обеспечивается.

Пример 3. Определите количество вентилируемого воздуха в помещении цеха, оборудованном системой общеобменной вентиляции, в котором находятся два электросварочных поста, оборудованных местными вентиляционными отсосами. При выполнении электросварочных работ источниками выделяющихся вредностей являются: моноксид углерода G_со 130 г/ч и оксид азота - G_N0 = 90 г/ч. Местные вентиляционные устройства сварочных постов выполнены в виде зонтов с сечением всасывающего отверстия F = 0,6 м², 11ДК_со= 20 мг/м³, ПДКмо= 5мг/м³.

Решение.

1. Определим количество воздуха, удаляемого одним местным вентиляционным отсосом в соответствии с формулой 28

L_M = 3600  F V_BC, м³/ч,

V_BC - скорость движения воздуха в сечении всасывающего отверстия зонта принимаем равной 0,7 м/с (прил.6).

L_М= 36000,60,7= 1512 м/ч.

Количество воздуха, удаляемого системой местной вентиляции от двух постов сварки, составит L_M = 3024 м³/ч.

2. На практике местными вытяжными устройствами вентиляции вредные вещества удаляются не полностью. До 30% вредных веществ может поступать в воздушную среду помещений. Следовательно, общеобменная вентиляция в цехе должна восполнить удаляемый местными отсосами воздух и разбавить поступающие в воздушную среду загрязнения до ПДК.

Учитывая, что 30% поступления оксидов углерода и азота в помещение, а также концентрацию этих веществ, поступающих с наружным воздухом (ПДК_пост <0,3ПДК_{раб.зоны}), т.к. забор воздуха в вентиляционную систему осуществляется в пределах промышленной площадки, на которой расположены производственные здания, определим необходимый воздухообмен по формуле (2.7)




Для разбавления оксида углерода

Для разбавления оксидов азота





3.Оксид углерода и оксиды азота не являются веществами однонаправленного действия, поэтому количество воздуха, необходимого для разбавления содержания вредных веществ до предельно допустимых концентраций, выбираем по веществу, требующему большего воздухообмена, т.е. L = 7714 м³/ч.

4. Необходимый воздухообмен в помещении с учетом количества воздуха, удаляемого местными вытяжными вентиляционными

Пример 4. Фактическое количество воздуха, подаваемого в помещение аппаратной передающей радиостанции системой вентиляции, L_nrXT =2000м^,/ч. Определите соответствие L_nocx необходимому воздухообмену для данного производственного помещения при следующих условиях: средняя наружная температура воздуха t_Hap= 21°С, избыточные тепловыделения в помещении = 2500 ккал/ч, оператор осуществляет наблюдение за работой оборудования по показаниям приборов.

Р
ешение. Необходимый воздухообмен определяем по формуле (2.11)

Температуру воздуха, удаляемого из помещения t_уд, определяем с учетом категории выполняемой работы и периода года [1]. Работу оператора можно отнести к категории "легкой" 16 (прил.1). Период года - теплый. Нормируемая допустимая температура рабочей зоны 21-28 °С. Средняя температура удаляемого воздуха t_уд =26 °С.

Н
еобходимый воздухообмен равен:

что меньше фактического, следовательно, необходимый воздухообмен обеспечивается.