Расчетно – конструкторская часть | Контент-платформа Pandia.ru

3. Расчетно – конструкторская часть

3.1 Назначение и классификация систем вентиляции

В условиях производства в воздух выделяются вредные пары, газы, пыль и теплота. Для обеспечения нормального микроклимата и чистоты воздуха помещения оборудуют вентиляцией в соответствии с требованиями , и ГОСТ 12.01.05-88.

Вентиляция осуществляет постоянный обмен воздуха в помещении для удаления избытков теплоты, влаги, вредных веществ с целью обеспечения допустимых метеорологических условий и чистоты воздуха в обслуживаемой и рабочей зоне. По способу подачи в помещения свежего и удалению загрязненного воздуха вентиляцию подразделяют на естественную, принудительную и смешанную. На данном кузовном участке применяем приточно-вытяжную систему вентиляции, а для локализации очаговых вредных выделений применяем местную вентиляцию. При организации воздухообмена воспользуемся принципом «сверху - верх»- этот принцип используется при одновременном выделении тепла влаги и сварочных аэрозолей. Воздух подается в верхнюю зону помещения и удаляется из верхней зоны.

3.2 Выбор конструкции системы вентиляции

Выбор сечения воздушного канала

Воздушные каналы бывают двух типов: круглые и прямоугольные. Круглые каналы более благоприятны в гидродинамическом отношение. Но они занимают много места. И по этому принимаем для расчета стальные оцинкованные воздуховоды (лист тонкий х/катаный оцинкованный ГОСТ 19904 – 90, сталь 3 ГОСТ 380 – 94) прямоугольного сечения.

При проектировании систем вентиляции следует стремится к наименьшей длине воздуховодов, определяемой их действием. Экономические расчеты показывают, что радиус действия приточных установок зависит от скорости движения воздуха воздуховодах. Так при скорости 6 – 10 м/с рекомендуемый запас действия установки 30 – 40 метров. Радиус действия вытяжных установок равен 30 – 40 метров.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Приточные системы с механическим побуждением движения состоят из следующих конструктивных элементов: 1) приточная камера, в которой размещается вентилятор с электродвигателем и установкой для соответствующей обработки воздуха (калорифер для нагрева воздуха); 2) сети воздуховодов, по которым приточный воздух от вентилятора направляется в вентилируемое помещения; 3) приточные отверстия, через которые воздух поступает в помещения; 4) жалюзийные решетки устанавливаемые на выходе воздуха из приточных отверстий.

Вытяжные системы с механическим побуждением движения воздуха состоят из следующих конструктивных элементов: 1) вытяжные отверстия, снабженные жалюзийными решетками или сетками; 2) местные отсосы; 3) воздуховодов, по которым воздух, удаляемый из помещения, движется к вытяжной камере; 4) вытяжная камера, в которой устанавливается вентилятор с электродвигателем; 5) вытяжная шахта для удаления воздуха в атмосферу.

3.3 Определение необходимого количества воздухообмена.

При расчете систем вентиляции концентрацию вредных веществ в воздухе рабочей зоны производственных помещений следует принимать равной предельно допустимой концентрации (ПДК), установленной ГОСТ 12.1.005-88, а также нормативными документами Госкомсанэпидемнадзора России.

Для проведения приготовительных и окрасочных работах, используется оборудование, с замкнутой системой проведения работ. Выбросы вредных веществ сведены к нулю. Так как применены многоступенчатые системы фильтрации, и рециркуляция воздуха. По этому окрасочный пост практически не выделяет вредных веществ. Значит расчет воздухообмена производим только для кузовного поста.

Определим количество воздуха которое необходимо для растворения вредных веществ

(3.1)

где, W – содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны, мг.

x2 – пдк этих веществ, мг/м3

x1 – содержание вредных веществ в наружном воздухе, мг/м3

При сварочных работах выделяется 1.27 гр. марганца на 1 кг использованных электродов. Пдк аэрозолей марганца 0.2 мг/м3.

Для проведения сварочных работ требуется 2.5 кг электродов за смену.

("1") м3/час

3.4 Расчет приточной камеры

Нагрев наружного воздуха.

Так как наш город находится в зоне, которая приравнена к районам крайнего севера, значит будет целесообразно установить теплообменник-нагреватель. В холодный период времени поступающие приточный воздух должен быть нагрет до внутренней температуры помещения, что позволит избежать сквозняков внутри рабочей зоны. Для рабочей зоны принимаем температуру 180 С, для наружного воздуха принимаем -360С.

Определим теплопроизводительность теплообменника-нагревателя.

(3.2)

где, VОБ – объемный расход наружного воздуха, м3/час.

t ПР. В – температура приточного воздуха, 0С

t Н. В - температура приточного воздуха, 0С

cР – теплоемкость воздуха, Вт*час/м3

(3.3)

где, tВН. В – температура воздуха внутри рабочей зоны, 0С

Из нагревательного прибора воздух выходит с избыточной температурой около 3 0С.

0С

Для рабочей зоны требуется один нагревательный прибор мощностью 40 кВт.

3.5 Аэродинамический расчет воздуховодов

Аэродинамика – раздел гидромеханики, в котором изучаются законы движения воздуха и силы, возникающие при взаимодействии потока воздуха с поверхностью тел. Вопросы, связанные с вентиляцией, объединяются термином промышленная аэродинамика. Из-за большой сложности аэродинамических явлений, в частности турбулентного движения, в решении практических задач преобладает эмпирический подход. Инженерные методы, применяемые для аэродинамических расчетов, достаточно просты и надежны. Аэродинамический расчет воздуховодов обычно сводится к определению размеров их поперечного сечения, а также потерь давления на отдельных участках и в системе в целом. При аэродинамическом расчете вентиляционных систем составляют схемы этих систем и разбивают их на отдельные расчетные участки, расчетный участок характеризуется постоянным расходом воздуха. Потери давления на участке зависят от скорости движения воздуха и складываются из потерь на трение и потерь в местных сопротивлениях.

Значение эквивалентного диаметра

(3.4)

("2") где, а – высота стенки воздуховода, мм

b – длина стенки воздуховода, мм

Фактическая скорость

м/с (3.5)

где, Lр – расход воздуха на участке, м3/ч

Fф – фактическая площадь поперечного сечения, м2

Площадь поперечного сечения

Рекомендуемые скорости определены из экономических соображений. Оптимальная скорость соответствует минимуму приведенных затрат. Кроме экономических соображений при определении рекомендуемых скоростей учтены технические требования, например из условий снижения шума скорость в воздуховод ограничена 10 м/с. Также рекомендуется меньшую скорость принимать на концевых участках системы, увеличивая ее для других участков. На участках с большим расходом принимаем большую скорость. (Значение рекомендуемых скоростей выбираем из табл. 6.9 [9]). Найденная площадь поперечного сечения служит для определения размеров воздуховодов (по табл. 6.3 [9]).

(3.6)

где, Lр – расход воздуха на участке, м3/ч

vт – рекомендуемая скорость движения воздуха на участке, м/с

Потеря давления в воздуховодах

(3.7)

где, R – удельное сопротивление трения в воздуховоде (таблице 8.4 [8]), Па/м

l – длина участка воздуховода, м

Динамическое давление

(3.8)

где, - объемная масса воздуха, перемещаемая по воздуховоду (для расчетов принимаем температуру наружного воздуха - 360, кг/м3; температуру внутреннего воздуха +180, кг/м3)

Потери давления на местные сопротивления

(3.9)

("3") где - сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчетном участке воздуховода,

Определение потерь давления на расчетном участке

(3.10)

Размеры вентиляционных каналов для приточной системы (ПС) – 1, вытяжной системы (ВС) – 1, ВС – 2

Таблица 3.1

Размеры вентиляционных каналов системы ПС – 1

Номер участка	Lр, м3/ч	, м/с	Fр, м2	a, мм	b, мм
1	500	3	0.05	200	250
2	1000	4	0.063	250	250
3	1500	5	0.075	300	250
4	1750	6	0.1	400	250
5	2000	7	0.125	500	250

("4") Таблица 3.2

Размеры вентиляционных каналов системы ВС – 1

Номер участка	Lр, м3/ч	, м/с	Fр, м2	a, мм	b, мм
1	250	2	0.05	200	250
2	500	3	0.05	200	250
3	750	4	0.075	300	250

("5") Таблица 3.3

Размеры вентиляционных каналов системы ВС – 2

Номер участка	Lр, м3/ч	, м/с	Fр, м2	a, мм	b, мм
1	500	3	0.05	200	250
2	1000	4	0.063	250	250
3	1500	5	0.075	300	250

("6") Определение потерь давления ПС – 1

Таблица с расчетами находится в приложении 2

Характеристики местных сопротивлений

1 участок – внезапное сжатие поперечного сечения , 2 решетки

2 участок – внезапное сжатие поперечного сечения , 2 решетки

3 участок – колено под углом 900 2 шт. , внезапное сужение поперечного сечения , 2 решетки

4 участок – колено под углом 900 1 шт. , внезапное сужение поперечного сечения , 2 решетки

5 участок – вход в трубу, через неподвижную жалюзийную решетку

Па - общая потеря давления в системе

Таблица 3.4

Определение потерь давления ВС – 1

Номер участка	Lр, м3/ч	l,м	Dэ, мм	Fр, м2	, м/с	R, Па/м	Рв, Па		Рд, Па	Z, Па	Н, Па	, Па
1	250	4	222	0.05	1.38	0.12	0.48	4.4	1.14	5	5.48	5.48
2	500	4	222	0.05	2.78	0.45	1.8	4.49	4.63	20.79	22.59	28.07
3	750	4.2	273	0.075	2.78	0.37	1.55	6.4	4.63	29.63	31.18	59.25

("7") Характеристики местных сопротивлений

1 участок - 2 решетки

2 участок – внезапное увеличения поперечного сечения , 2 решетки

3 участок – 2 решетки , направляющие жалюзи для выпуска воздуха

Па - общая потеря давления в системе

Таблица 3.5

Определение потерь давления ВС – 2

Номер участка	Lр, м3/ч	l,м	Dэ, мм	Fр, м2	, м/с	R, Па/м	Рв, Па		Рд, Па	Z, Па	Н, Па	, Па
1	500	2	222	0.05	2.77	0.45	0.9	4.44	4.6	20.42	21.39	21.39
2	1000	2	250	0.063	4.4	1	2	4.44	11.61	51.55	53.55	74.94
3	1500	2.3	273	0.075	5.56	1.2	2.76	7.9	18.55	146.54	149.3	224.24

("8") Характеристика местных сопротивлений

1 участок - 2 решетки , внезапное увеличение поперечного сечения

2 участок - 2 решетки , внезапное увеличение поперечного сечения

3 участок - 2 решетки , колено под углом 900 2 шт., шахта вытяжная

Па - общая потеря давления в системе

3.5.1. Расчеты местных вытяжных систем

На участке имеется один местный отсос и отсос выхлопных газов, они также входят в систему вентиляции. Они имеют свои вентиляторы поэтому для них рассчитываем только воздуховоды и вытяжные шахты.

Для местного отсоса площадь поперечного сечения воздуховода принимаем 250*250 мм. Длина определяется на месте.

Для отсоса выхлопных газов предусмотрен выход газов наружу через отверстие в стене.

Шахту для местного отсоса унифицируем с шахтой рассчитанной ниже.

3.5.2 Определение поперечного сечения вентиляционной шахты

Основным способом сообщения вытяжных каналов с атмосферой является раздельный вывод каналов наружу без объединения их на чердаке сборным коробом в общую шахту. Поэтому для каждого канала применяем свою вытяжную шахту.

Величина поперечного сечения шахты равна

(3.11)

где, - сумма площади поперечных сечений присоединенных воздухопроводов, м2

n – количество участков

м2

Ближайший стандартный размер соответствует 250*250 мм.

("9") 3.5.3 Крепление воздуховодов

В системах вентиляции малой и средней мощности воздуховоды крепят к потолку.

Для правильной установки воздуховодов необходимо осуществить несколько важных этапов работ:

- Определить толщину листа, в нашем случае она равна 0.7 мм (табл. 6.3 [8])

- Определить расстояния между элементами креплений (крепление, лента ГОСТ 503-81 Сталь ГОСТ 1050-88) крепить к потолку дюпелями или анкерными гвоздями расстояние между элементами креплений не более 2.5 м.(табл. 8.37 [8]) Вентиляторы и приточную камеру крепить 4 лентами.

- Выбор системы подсоединения различных участков воздуховодов (рис. 3.1),

расстояние между секциями не более 2.5 м (табл.8.32 [8])

- Подсоединить воздуховоды к вентилятору, для уменьшения шума между воздуховодом и вентилятором установить антивибрационную вставку.

- Закрепить воздуховоды потолку.