Вентиляция сварочного цеха

метки: Вентиляция, Сварочный, Таблица, Приниматься, Расход, Сварка, Мощность, Тепло

Вентиляция — главный элемент в создании благоприятного климата, призванный для подачи свежего воздуха с улицы и удаления загрязненного воздуха из помещений.

Воздух в помещениях — важный фактор, влияющий на здоровье и на трудоспособность людей находящихся в этих помещениях.

Вентиляция является одной из важнейших систем обеспечения нормальных условий жизнедеятельности человека. Если она действует совместно с другими климатическими системами, то в помещениях поддерживается комфортный микроклимат. Вентиляцией называется совокупность мероприятий и устройств, используемых при организации воздухообмена для обеспечения заданного состояния воздушной среды в помещении и на рабочих местах в соответствии со строительными нормами. Целью установления в помещениях систем вентиляции является свежий воздух, который должен поступать в помещения.

Организация механической вентиляции в сварочном цехе необходима в силу большого количества вредных выделений тепла и газового состава.

Во время сварки в окружающий воздух поступают следующие вредности: окиси фтористых соединений, углерода, озона, окислы азота.

Вытяжная вентиляционная система обязана максимально эффективно устранять указанные вредности, в то время как приточная вентиляционная система должна обеспечивать приток свежего воздуха, который разбавлял бы оставшиеся вредности до концентраций в пределах нормы.

1. Исходные данные для проектирования

1.1 Описание проектируемого объекта

Проектируемый объект — сварочный цех в одноэтажном промышленном здании, общая площадь которого составляет S = 776,4 мІ, находится в городе Астрахань. Фасад здания ориентирован на север. В цех имеется два проема, которые так же ориентированы на север. Здание состоит из трех частей: сварочного отделения(площадь 374м2, высота 11м), механического отделения(площадь 315м2, высота 11м) и заточного участка (площадь 40м2, высота 3,6м).

Общий объем здания 2878мі.

1.2 Описание района строительства

Расчетные параметры наружного воздуха принимаются согласно СНиП 23 — 01 — 99 [1]

Таблица 1- Параметры наружного воздуха.

Период года	Параметры А	Параметры Б
	t,єС	I,		t,єС	ц, %
Теплый	28,4	63	3,6
Холодный				-23	71	1

1.3 Описание технологического процесса

Помещение данного производственного здания разделено на три основных участка, на которых расположено определенное оборудование, соответствующее технологическому процессу, совершаемому на этом участке. На сварочном участке сосредоточено наибольшее количество оборудования, от которого происходит выделение таких вредных веществ как — сварочный аэрозоль, пыль, фтор, марганец и его окислы фтор и фтористые фториды, фтористый водород, хромовые соединения, окись углерода никель и его окись На этом участке производится ручная сварка, полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа,. Осуществляется газовая резка стали. На территории сварочного участка расположены трансформаторы сварочные а так же стенды для сварки и столы сварщика.

В заточном участке находится несколько видов заточных станков таких как- универсальный заточный станок 35641, заточный станок полуавтомат 3А662 и алмазно-заточный станок 3Б632В.

На механическом участке расположены металлорежущие станки.

В данной работе теплоснабжение предусмотрено от наружной тепловой сети. Теплоносителем служит вода с параметрами 150-70єС.

1.5 Выбор параметров внутреннего микроклимата

Параметры внутреннего воздуха принимаем согласно ГОСТ 30494 [2]

Таблица 2 — Параметры внутреннего воздуха.

Период года	Температура, єС	Относительная влажность, %
Теплый	31	40-60
Холодный	17	40-60

2. Расчет теплопотерь и теплопоступлений. Тепловой баланс

2.1 Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

Цель теплотехнического расчета — определение сопротивлений теплопередаче. Расчет ведется в соответствии со СНиП 23-02-2003 [3]

Градусо-сутки отопительного периода , , определяют по следующей формуле:

, (2.1)

где =17 — расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания;

• = -1,2 — средняя температура наружного воздуха за отопительный период,;
• =167 сут. — продолжительность, сут, отопительного периода.

Далее интерполяцией определяется нормируемое значение сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций, . После чего рассчитываем коэффициент теплопередачи:

, (2.2)

Для стен k=0,622 Вт/М^2єС;

• Для покрытия k=0,442 Вт/М^2єС;

Для окна k=3,623 Вт/М^2єС

Для пола k=0,442 Вт/М^2єС;

• Для двери k=1,036 Вт/М^2єС;

2.2 Расчет теплопотерь через наружные ограждения

2.2.1 Расчет теплопотерь через полы по зонам

Теплопотери через полы, лежащие на грунте , Вт, будут равны сумме теплопотерь каждой -ой зоны:

(2.3)

(2.4)

Коэффициент теплопередачи -ой зоны ограждающей конструкции , Вт/(м2 оС) определяется по формуле, аналогичной (6):

, (2.5)

где — условное термическое сопротивление теплопередаче -ой зоны ограждающей конструкции, (м2оС)/Вт, принимается по СНиП [4].

Для не утепленных полов на грунте и стен, расположенных ниже уровня земли, с коэффициентом теплопроводности 1,167 Вт/(м·°С) термическое сопротивление теплопередаче, , (м2оС)/Вт, по зонам шириной 2 м, параллельным наружным стенам принимается равным:

• =2,1 (м2оС)/Вт — для I зоны;
• =4,3 (м2оС)/Вт — для II зоны;
• =8,6(м2оС)/Вт для III зоны; =14,2 (м2оС)/Вт — для IV зоны (для оставшейся площади пола).

Сварочное отделение:

I зона.

II зона

III зона

IV зона

Qобщ=Q1+Q2+Q3+Q4=2247.6+874.4+362.8+214=3699 Вт.

Механическое отделение: I зона.

II зона

III зона

IV зона

Qобщ=Q1+Q2+Q3+Q4=1371,4+670+335+203=2579 Вт.

Заточное отделение:

I зона.

II зона

III зона

IV зона

Qобщ=Q1+Q2+Q3+Q4=228+111,6+55,8+17=413 Вт.

2.2.2 Теплопотери через наружные ограждения

Количество теплоты, которое теряется через ограждения, находится по формуле:

*(1+m) (2.6)

Где k — коэффициент теплопередачи

f — площадь ограждающей конструкции

• разница между внутренней и наружной температуры

m -сумма добавок на ориентацию и прочие.

Результаты расчета сведем в таблицу 3.

1)Сварочное отделение

Наименование ограждения	Сторона света	Площадь,м2	k,Вт/(м2 оС)	Дt,oC	Qосн,Вт	Добавка по стороне света	Прочие добавки	Сумма добавок	Q наружного ограждения,Вт
нс	С	312	0,622	40	7761,77	0,1	0,05	0,15	8926
нс	З	234	0,622	40	5821,33	0,05	0,05	0,1	6403,5
нс	Ю	312	0,622	40	7761,77	0	0,05	0,05	8149,9
до	С	69,12	3	40	8298,4	0,1	0,05	0,15	9543,2
до	Ю	69,12	3	40	8298,4	0	0,05	0,05	8713,3
до	С	25,92	3	40	3112	0,1	0,05	0,15	3578,7
до	Ю	25,92	3	40	3112	0	0,05	0,05	32567,5
перекр		432	0,442	40	7646,53	0	0,05	0,05	8028,8
проем	С	12	1,036	40	497,55	0,1	0,05	0,15	572
пол									3699
								Сумма	60882

2) Механическое отделение

Наименование ограждения	Сторона света	Площадь,м2	k,Вт/(м2 оС)	Дt,oC	Qосн,Вт	Добавка по стороне света	Прочие добавки	Сумма добавок	Q наружного ограждения ,Вт
нс	С	195	0,622	40	4851,1	0,1	0,05	0,15	5578,77
нс	Ю	273	0,622	40	6791,5	0	0,05	0,05	7131,1
до	С	23	3	40	2766,1	0,1	0,05	0,15	3181
до	Ю	46	3	40	5532,3	0	0,05	0,05	5808,9
до	С	8,64	3	40	1037,3	0,1	0,05	0,15	1192,9
до	Ю	17,3	3	40	2074,6	0	0,05	0,05	2178,3
перекр		336	0,442	40	5947,3	0	0,05	0,05	6244,7
проем	С	12	1,036	40	497,55	0,1	0,05	0,15	572,2
пол									2579
								Сумма	34466,8

3) Заточное отделение:

Наименование ограждения	Сторона света	Площадь,м2	k,Вт/(м2 оС)	Дt,oC	Qосн,Вт	Добавка по стороне света	Прочие добавки	Сумма добавок	Q наружного ограждения ,Вт
нс	С	21,6	0,622	40	537,4	0,1	0,05	0,15	618
до	С	23	3	40	2766	0,1	0,05	0,15	3181
пол									413
								Сумма	4212

2.2.2 Теплопотери за счет инфильтрации

Затраты тепла на нагрев инфильтрирующего воздуха рассчитываются по формуле:

(2.7)

где: k- коэффициент учета встречного теплового потока в оконных конструкциях с раздельными переплетами, равный 0,8;

• tв- температура внутреннего воздуха в помещении, °С;
• tн- температура наружнего воздуха, °С;
• с- теплоемкость воздуха, равная 1,005 кДж/кг*°С;

(2.8)

где: A- площадь световых проемов, м2;

• нормативная воздухопроницаймость по [СНиП 23-02-2003, табл. 11];
• расчетная разность между давлениями на наружной и внутренней поверхности ограждающих конструкциях на расчетном этаже при =10Па;

(2.9)

H — высота здания от уровня земли до верха карниза, м;

• удельный вес наружнего и внутреннего воздуха;
• аэродинамические коэффициенты;
• расчетная высота от уровня земли до верха окон;
• k1- коэффициент учета изменения скоростного движения ветра в зависимости от высоты здания.

Pint — условное постоянное давление воздуха в здании равное 0.

Сварочное отделение:

Окна первого уровня:

Окна второго уровня:

Проем:

Механическое отделение:

Окна первого уровня:

Окна второго уровня:

Проем:

Механическое отделение:

Окна первого уровня:

2.3 Расчет теплопоступлений

1. Теплопоступления от людей.

Количество тепла, , поступающее в помещение от людей, рассчитывается по формуле:

,(2.10)

где q- удельное выделение тепла одним человеком,, принимается по прил.1 [5]; n — количество человек, одновременно находящихся в помещении.

Сварочное отделение

Количество человек, одновременно находящихся в помещении составляет n=14.

Вычислим теплопоступления от людей по формуле (2.10).

Т.П..

Х.П.

Механическое отделение

Количество человек, одновременно находящихся в помещении составляет n=14.

Вычислим теплопоступления от людей по формуле (2.10).

Т.П..

Х.П.

Заточное отделение

Количество человек, одновременно находящихся в помещении составляет n=7.

Вычислим теплопоступления от людей по формуле (2.10).

Т.П..

Х.П.

Тепловыделения от источников искусственного освещения. Вычисляются по формуле:

,(2.11)

где E- освещенность, , принимаемая по прил. 2[5], Е=200 ;

F- площадь пола помещения,

• удельные тепловыделения, , определяется по прил. 3[5],

=0,067

• доля тепла, поступающего в помещение; .

Тогда тепловыделения от источников искусственного освещения вычисляем по формуле (2.11):

Сварочное отделение:

Механическое отделение:

Заточное отделение:

3. Находим теплопоступления от солнечной радиации по формуле:

(2.12)

Где — Поступление тепла от прямой солнечной радиации в июле через вертикальное и горизонтальное остекление [5]

• поступление тепла от рассеянной солнечной радиации в июле через вертикальное и горизонтальное остекление [5]
• поверхность остекления, м.
• коэффициент, учитывающий затенение остекления и загрязнения атмосферы [5]
• коэффициент, учитывающий загрязнения стекла [5]
• коэффициент теплопропускания солнцезащитных устройств, принимаемый равным 1 [5]

Расчетным принимаем Q0=Q12-13=23152 Вт

4. Определяем теплопоступления от системы отопления

(2.13)

Где — температура воздуха внутри помещения

• температура наружного воздуха в холодный период.

Сварочное отделение:

Маханическое отделение:

Заточное отделение:

2.4 Расчет поступлений тепла от оборудования

Основные теплопоступления от оборудования в сварочном цехе исходят от таких приборов как трансформатор, сушила, электродвигатели механического оборудования и приводимые ими в действие оборудования.

Поступление тепла от трансформаторов , Вт, рассчитывают по формуле (2.14).

, (2.14)

где — суммарная установочная мощность, кВт;

• коэффициент полезного действия;
• коэффициент загрузки аппарата.

Поступление тепла от ванн, печей и сушил , Вт, рассчитывают по формуле (2.15).

, (2.15)

где — коэффициент, зависящий от типа печи (для камерных печей А=200, для ванн А=400, для сушил А=300);

• установочная мощность, кВт;
• коэффициент полезного действия.

Поступление тепла от электродвигателей и приводимого ими в действие оборудования , Вт, рассчитывают по формуле (2.16).

, (2.16)

где — суммарная установочная мощность, кВт;

• коэффициент использования установочной мощности;
• коэффициент загрузки двигателя;
• коэффициент одновременности работы;
• коэффициент полезного действия двигателя;
• коэффициент ассимиляции тепла воздухом помещения.

Суммарные теплопоступления от оборудования , Вт, вычисляют по формуле (2.17).

• (2.17)

Сварочное отделение:

• теплопоступления от сушил(2 шт):
• =300*15*0,88*2=7920 кВт;

Механическое отделение:

• теплопоступления от оборудования с электродвигателем

а) ТВЧ 1шт:

б) металлорежущий станок 10шт:

Qоб=1213+10*857=9961 кВт

Заточное отделение:

• теплопоступления от оборудования с электродвигателем

а)универсальный заточной станок 3Б641 2шт:

б) заточной станок 3А662 3шт:

в) алмазно-заточной станок 2шт:

Qоб=788*2+720*3+745*2=5227 кВт

Тепловой баланс

В общем случае уравнение теплового баланса имеет вид:

,(2.18)

К основным теплопотерям и теплопоступлениям необходимо добавить прочие теплопотери () и теплопоступления () в размере 5% от основных.

Явное тепло для расчета систем вентиляции , Вт, определяют по формуле (2.19).

, (2.19)

где — количество тепла ассимилируемое (-) или восполняемое (+) системами вентиляции и отопления, Вт, определяемое по формуле (2.18);

• количество тепла, выделяемое системой дежурного отопления, Вт, определяемое по формуле (2.13).

Сварочное отделение

ТП: Вт; ХП: -22326 Вт.

Механическое отделение

ТП: Вт; ХП: -4093 Вт.

Заточное отделение

ТП: Вт; ХП: Вт.

3. Расчет воздухообмена

3.1 Определение объемов местной вытяжной вентиляции

Расчет объемов местной вытяжной вентиляции сводится в таблицу 5:

Таблица 5 — Определение объемов местной вытяжной вентиляции.

№	Оборудование, способ сварки или резки	Кол-во	Тип местного отсоса	Объем отсасываемого воздуха
				единицы, мі/ч	всего, мі/ч
Сварочное отделение
1	Стол для газовой резки стали толщиной 5мм	1	отсос у решетки у стола	4800	4800
2	Стол для газовой резки стали толщиной 10мм	1		4800	4800
3	Стол для газовой резки стали толщиной 20мм	1		4800	4800
6	Стол сварщика ССН-0,8	2	Наклонная панель с шарнирно-закрепл. Козырьком и нижней решеткой	1800	3600
7	Стол сварщика ССН-3	1		1800	1800
8	Стол сварщика ССН-1	1		1800	1800
10	Стенд для сварки	1	Наклонная панель с шарнирно-закрепл. Козырьком и нижней решеткой	1800	1800
11	То же	1		1800	1800
12	Стол для сварки с кантователем	1	Наклонная панель с шарнирно-закрепл. Козырьком и нижней решеткой	1800	1800
	Всего,	27000
Механическоеое отделение
5	Стенд для сварки	2	Наклонная панель с шарнирно-закрепл. Козырьком и нижней решеткой	1800	3600
18	Закалочная ванна	1	бортовой отсос	1530	1530
	Всего,	5130
Заточное отделение
14	Универсальный заточный станок	2	Укрытие	720	1440
15	Заточной станок-полуавтомат	3	Укрытие	400	1200
16	Алмазно-заточной станок	2	Укрытие	400	800
	Всего,	3440

3.2 Определение объемов общеобменной вентиляции

3.2.1 Расчет вредных выделений

Расчет вредных выделений М, г/ч, поступающих от сварочного оборудования, производится по формуле:

, (3.1)

где — удельное выделение вредного вещества, г/кг;

• расход сварочного материала, кг/ч. (по заданию);
• эффективность местного отсоса;
• количество станков.

Расчет вредных выделений М, г/ч, поступающих от газовой резки, производится по формуле:

, (3.2)

где — скорость резки, м/мин

• время резки, (принимаем 30 минут)

Удельные выделения различных вредных веществ , г/кг, определяются для каждого типа сварочного материала с учетом способа сварки по [8] Эффективность местного отсоса а принята 0,8

При подсчете количество станков учитывают станки с одинаковым расходом одного и того же сварочного материала.

После определения выделений вредных веществ от отдельных станков М, г/ч, определяют суммарные выделения вредных веществ по цеху , г/ч. Для этого суммируются выделения вредных веществ (одинаковых) от всех станков.

Для проведения дальнейших расчетов необходимо определить предельно допустимую концентрацию в рабочей зоне ПДКрз, мг/мі, всех выделяемых в цехе вредных веществ. ПДКрз определяется по [6].

Расчет вредных выделений сводится в таблицу 6 и 7.

Таблица 6 — Расчет вредных выделений при сварке

Наименование оборудования, сварочный материал, способ сварки	Расход, G, кг/ч	Количество, n, шт.	1-а	Выделение вредных веществ, г/ч
				Сварочный аэрозоль	Марганец и его окислы	Хромовые соединения	Фтор	Никель и его оксиды	Фториды	Окись углерода
Стол сварщика ССН-08, Уони 13/45, ручная сварка	0,63	2	0,2	13,6	0,51
М, г/ч	3,43	0,13
Стол сварщика ССН-3, ОЗС-3, ручная сварка	0,85	1	0,2	15,3	0,42
М, г/ч	2,6	0,07
Стол сварщика ССН-1, сварочная провол. СВ-08Г2С	1,27	1	0,2	8	0,5	0,02				14
М, г/ч	2,03	0,127	0,005				3,556
Стенд для сварки, К-5А	0,86	2	0,2	1,1			4,96		4,45
М, г/ч	0,38			1,7		1,53
Стенд для сварки, СВ-08Г2С	1,47	1	0,2	8	0,5	0,02				14
М, г/ч	2,35	0,15	0,006				4,12
Стенд для сварки, СВ-10Г2Н2	1,21	1	0,2	12	0,14			0,2
М, г/ч	2,9	0,034			0,05
Стенд для сварки с кантователем СВ-10Г2Н2	1,05	1	0,2	12	0,14			0,2
М, г/ч	2,52	0,03			0,04
УМ, г/ч	15,84	0,9	0,011	1,708	0,09	1,534	0,09
, мг/м3	4	0,3	0,02	1	0,05		0,05

Таблица 7 — Расчет вредных выделений при газовой резки

Наименование оборудования, сварочный материал, способ сварки	Скорость резки	Время	Количество, n, шт.	1-a
					Пыль	MnO2	CO	N2O3
Стол для резки металла толщиной 5мм, газовая резка	0,6	30	1	0,2	2,5	0,6	1,4	1,1
М, г/ч	9	2,16	5,04	3,96
Стол для резки металла толщиной 10мм, газовая резка	0,45	30	1	0,2	5	1,2	2	1,6
М, г/ч	13,5	3,24	5,4	4,32
Стол для резки металла толщиной 20мм, газовая резка	0,35	30	1	0,2	10	2,4	2,7	2,2
М, г/ч	21	5,04	5,67	4,62
УМ, г/ч	43,5	10,44	16,11	12,9
, мг/м3	6	0,3	20	2

3.2.2 Расчет воздухообменов на разбавление теплоизбытков

Расчет воздухообмена по явному теплу производится для двух периодов года: теплого и холодного.

Расчет выполняется в следующей последовательности:

1 Определяются параметры приточного воздуха

Параметры приточного воздуха (температура, , оС) для теплого периода года, в силу отсутствия дополнительного нагрева, принимаются равными параметрам наружного воздуха.

Температура приточного воздуха в холодный период , оС, определяется по формуле:

(3.3)

где — температура внутреннего воздуха в холодный период, оС;

• рабочая разница температур, оС. (5-8оС)

2 Определяются параметры удаляемого воздуха

Температура удаляемого воздуха ,оС, определяется по формуле:

(3.4)

где — температура внутреннего воздуха, оС;

• температура приточного воздуха, оС;
• коэффициент, зависящий от теплонапряжённости помещения.

3 Производится расчет воздухообмена , мі/ч, по формуле:

, (3.5)

где — суммарный объем местной вытяжной вентиляции, м3/ч, (п. 3.1);

• явное тепло для расчета систем вентиляции, Вт, (п. 2.4);
• температура внутреннего воздуха, оС;
• температура приточного воздуха, оС;
• температура удаляемого воздуха, оС;
• произведение теплоемкости воздуха на его плотность.

4 Производится расчет воздухообмена по санитарной норме , мі/ч, по формуле:

(3.6)

где 20 — кратность воздухообмена на 1 рабочего;

• количество рабочих.

5 Сравнивают расчетный воздухообмен , мі/ч, с воздухообменом по санитарным нормам , мі/ч.

Наибольший принимается для дальнейших расчетов.

Теплый период

Сварочное отделение

1

2

3

4

5 за расчетный принимаем

Механическое отделение

1

2

3

4

5 за расчетный принимаем

Заточное отделенние

1

2

3

4

5 за расчетный принимаем

Холодный период

Сварочное отделение:

1

2

3

4

5 за расчетный принимаем и пересчитываем :

Механическое отделение

1

2

3

4

5 за расчетный принимаем и пересчитываем :

Заточный участок

1

2

3

4

5 за расчетный принимаем и пересчитываем :

3.2.3 Расчет воздухообмена на разбавление вредных выделений

Расчет воздухообмена на разбавление вредных выделений , мі/ч, осуществляется по формуле:

, (3.7)

где — суммарный объем местной вытяжной вентиляции, м3/ч, (п. 3.1);

• количество расчетной вредности, г/ч, (табл. 3.2 и 3.3);
• концентрация вредных веществ в рабочей зоне, мг/м3;
• концентрация вредных веществ в приточном воздухе, мг/м3;
• концентрация вредных веществ в удаляемом воздухе, мг/м3.

Концентрация вредных веществ внутреннего воздуха , мг/м3, принята равной предельно допустимой концентрации вредных веществ в рабочей зоне , мг/м3 (табл. 3.2 и 3.3):

=. (3.8)

Концентрация вредных веществ приточного воздуха , мг/м3, принимается в размере 30% от предельно допустимой концентрации вредных веществ в рабочей зоне , мг/м3:

=0,3*. (3.9)

Концентрация вредных веществ удаляемого воздуха , мг/м3, принимается равной концентрации вредных веществ во внутреннем воздухе , мг/м3: =.

Воздухообмен считают по трем выделяющимся вредностям:

1. То химическое вещество, которое в помещении выделяется больше всего;

2. То химическое вещество, которого минимальное;

3. То химическое вещество, которое выделяется в среднем количестве и которого то же среднее.

За расчетный воздухообмен принимают максимальный из этих трех.

Расчет ведется только для сварочного участка, т.к. в остальных вредных выделений нет.

Расчет:

1 Больше всего выделяется СО.

2 Наименьшее у хромовых соединений.

3 Выделяется в среднем количестве и среднее у .

За расчетный принимаем .

4. Конструирование и расчет систем вентиляции

4.1 Выбор и обоснование принципиальных решений по вентиляции зданий

В данном курсовом проекте была запроектирована система вентиляции для промышленного здания. В его цехах имеется выделение различных видов вредностей при сварке и газовой резке металла, что послужило основанием для подбора местных отсосов, соответствующих данному виду оборудования. Так же устроена общеобменная вытяжная вентиляция в виде крышных вентиляторов. Для каждого целевого отделения разработана отдельная система притока воздуха, кроме того недостающая часть воздуха в теплый период подается в помещение через окна.

Механическая общеобменная приточная система вентиляции (П1) подает воздух в сварочный и механический участок с температурой , при этом расход системы составляет . Воздуховоды системы проложены по ферме на высоте 11 м от уровня пола. В заточный участок по наружным стенам здания на высоте 7 м от уровня пола проведена система П2 с температурой приточного воздуха 15,1 ?C, расход системы составляет .

Естественная вентиляция осуществляется посредством аэрации в летний период года. Местные отсосы были предусмотрены от столов сварщика моделей ССН-08, от стола для резки метала, от машины точечной сварки, от заточных, шлифовальных и алмазно-заточных станков, а так же от заточного полуавтомата. Для перемещения воздуха от местных отсосов в окружающую среду используют центробежный вентилятор. В заточном участке от заточных станков предусмотрены местные отсосы в виде укрытия.

Поскольку местные отсосы не могут удалить все количество выделяющихся вредностей, и до 30 % их попадает в объем помещения, предусматривается общеобменная вытяжная вентиляция в верхней зоне, осуществляемая при помощи крышных вентиляторов, установленных на кровле здания.

В сварочном участке имеются двое раздвижных ворот, площадь которых составляет по . Были предусмотрены тепловые завесы шиберного типа периодического действия.Это вентиляционные устройства для защиты проемов в ограждающих частях здания от прорывания в помещение холодного воздуха.

4.2 Выбор и расчет воздухораспределительных устройств

Расчет воздухораспределителей основан на методике, изложенной в (табл. 4.26, 7) и осуществляется в следующей последовательности:

1. Определяется количество , тип и высоту установки воздухораспределительных устройств , м.

2. Для принятых воздухораспределителей выписываются площадь живого сечения , м2, скоростной коэффициент , температурный коэффициент , коэффициент местного сопротивления .

3. Определяется фактическое количество воздуха, проходящее через один воздухораспределитель , м3/ч,:

, (4.1)

где — расчетный воздухообмен основного помещения, м3/ч.

4. Определяется скорость воздуха на выходе из воздухораспределителя, ,м/с,:

• (4.2)

5. Рассчитывается скорость воздуха в рабочей зоне , м/с,:

, (4.3)

где х — расстояние от воздухораспределителя до рабочей зоны по оси струи, м;

• коэффициент стеснения струи;
• коэффициент взаимодействия струй;
• коэффициент неизотермичности струи.

Определяется геометрическая характеристика струи Н, м.

Величина Н вычисляется по формуле:

, (4.5)

где — разница между внутренней температурой и температурой воздуха в струе воздухораспределителя, оС:

• (4.6)

Коэффициент для компактных неполных веерных струй определяется по (табл. 4.27, 7) (зная величину и отношение площадей), для полных веерных струй по (табл. 4.28, 7).

Значение определяется по формуле:

, (4.7)

где — площадь ограждающей конструкции, перпендикулярной направлению движения струи в расчете на один воздухораспределитель, м2.

Коэффициент для параллельных струй направленных в одну сторону определяется по (табл. 4.29, 7) с учетом количества струй, типа струи (если настилающаяся (), то коэффициент принимается как для двух струй) и от отношения длины струи х к половине расстояния между воздухораспределителями , м.

Коэффициент определяется по (табл. 4.26, 7) в зависимости от соотношения .

6. Полученное значение необходимо сравнить с нормируемой величиной , м/с:

, (4.8)

где — коэффициент отклонения скорости от нормируемой, (принимается по (прил. Г, 2));

• допустимая скорость воздуха в помещении, м/с.

7. Определяется максимальная разность температур в рабочей зоне:

• (4.9)

8. Полученное значение сравнивается с нормируемой , принимаемой по (прил. Д, 2): .

Расчет:

Сварочный участок

Количество воздуха через один ВР:

Тип воздухораспределителя: ПРМ3

Скорость воздуха на выходе из ВР:

Х=11,8-2=9,8 м.

Находим kс:

По таблице определяем коэффициент стеснения струи kс.

kс.=0,65

Определяем соотношение ,

По таблице определяем коэффициент взаимодействия струй kВ.

kВ.=1

Определяем избыточную температуру приточного воздуха:

Находим геометрическую характеристику струи:

• верно, поэтому

Определим скорость воздуха в приточной струе в рабочей зоне:

, м/с

Проверяем выполнение условия:

0,130,54

Определяем максимальную разность температур между температурой воздуха на основном участке веерной струи и температурой воздуха в рабочей зоне:

Максимальная разность температур не превышает допустимое отклонение, составляющее 2 0С.

Механический участок

Количество воздуха через один ВР:

Тип воздухораспределителя: ПРМ1

Скорость воздуха на выходе из ВР:

Х=11,8-2=9,8 м.

Находим kс:

По таблице определяем коэффициент стеснения струи kс.

kс.=65

Определяем соотношение ,

По таблице определяем коэффициент взаимодействия струй kВ.

kВ.=1

Определяем избыточную температуру приточного воздуха:

Находим геометрическую характеристику струи:

Определяем коэффициент неизотермической струи КН:

Определим скорость воздуха в приточной струе в рабочей зоне:

, м/с

Проверяем выполнение условия:

0,10,54

Определяем максимальную разность температур между температурой воздуха на основном участке веерной струи и температурой воздуха в рабочей зоне:

Максимальная разность температур не превышает допустимое отклонение, составляющее 2 0С.

Заточный участок

Количество воздуха через один ВР:

Тип воздухораспределителя: ПРМ1

Скорость воздуха на выходе из ВР:

Х=3,3-2=1,3 м.

Находим kс:

По таблице определяем коэффициент стеснения струи kс.

kс.=0,8

Определяем соотношение ,

По таблице определяем коэффициент взаимодействия струй kВ.

kВ.=1

Определяем избыточную температуру приточного воздуха:

Находим геометрическую характеристику струи:

Определяем коэффициент неизотермической струи КН:

Определим скорость воздуха в приточной струе в рабочей зоне:

, м/с

Проверяем выполнение условия:

0,50,54

Определяем максимальную разность температур между температурой воздуха на основном участке веерной струи и температурой воздуха в рабочей зоне:

Максимальная разность температур не превышает допустимое отклонение, составляющее 2 0С.

4.3 Аэродинамический расчет систем вентиляции

4.3.1 Аэродинамический расчет систем механической вентиляции

Аэродинамический расчет вентиляционных систем выполняют с целью выбора диаметров воздуховодов и регулирующих устройств и определения потерь давления.

Аэродинамический расчет сети производят в последовательности:

1. Компонуют вентсистему и строят аксонометрическую схему.

2. Определяют магистраль и ответвления; магистралью считается самый длинный воздуховод, протянутый от самого дальнего приточного отверстия к вентилятору.

3. Сеть разбивают на участки с постоянным расходом воздуха и постоянным диаметром воздуховода в пределах каждого участка.

4. Участки нумеруют, начиная с наиболее удаленного от вентилятора по магистрали, а затем по ответвлениям.

5. Для каждого участка определяют его длину и количество перемещаемого воздуха.

6. Принимают ориентировочное значение скорости воздуха в воздуховоде. Скорость воздуха в воздуховодах для систем с механическим побуждением рекомендуется принимать — на концевых участках 4 — 6 м/с, на магистралях 6 — 8 м/с, на участках, близких к вентагрегату — до 10 м/с.

7. Используя таблицу 22.15 [8] по скоростям и расходам воздуха, намечают диаметр воздуховодов.

8. Вычисляют фактическую скорость воздуха в воздуховоде по формуле:

(4.9)

где — расход на данном участке воздуховода,

• площадь поперечного сечения воздуховода,

9. По значению фактической скорости и диаметру по табл.22.15 [8] определяем потери давления по длине и динам давление .

10. Определяем сумму коэффициентов местных сопротивлений по справочным таблицам.

11. Определяем потери давления на трение по длине

11. Находим потери давления на местные сопротивления по длине

12. Определяем полные потери давления

13. Потери давления на всех участках магистрали суммируют; сумма является расчетной величиной для подбора вентилятора.

14. Потери давления в ответвлении и суммарные потери давления в магистрали от ее конца (наиболее удаленного от вентилятора участка) до точки подключения ответвления должны удовлетворять соотношению:

Несоблюдение соотношения (4.10) допускается при условии:

(4.11)

15. Для уравнивания расчетных потерь давления и на ответвлении устанавливают диафрагму. Коэффициент местного сопротивления диафрагмы находим по формуле:

, (4.12)

где — динамическое давление расчет участка, Па

Подбор диаметра диафрагмы производим по табл. 22.48 и 22.49 [8]

16. При уравнивании потери давления должны удовлетворять соотношению: (4.13)

Несоблюдение соотношения допускается при условии:

(4.14)

17. В случае, если ответвление принимаем за магистраль.

4.4 Расчет аэрации

Расчет аэрации сводится к определению площади необходимых оконных проемов, которые должны быть открыты для подачи приточного воздуха в теплый период года.

Определяется аэростатическое давление, вызываемое перемещением воздуха через приточные и вытяжные проемы по формуле:

Др=g·(z2 — z1)·( сн — св)+Дрвент, (4.15)

где z2 — высота здания от уровня средней планировочной отметки земли до верха карниза, м;

• z1 — высота от отметки земли до верха оконной конструкции, м;
• сн, св -плотность воздуха наружного и внутреннего соответственно,кг/м3;
• Дрвен — дополнительное давление от вентиляторов, Па (дополнительное давление от крышных вентиляторов принимаем равным нулю, так как в рабочей зоне их влияние на аэрацию не значительно).

Потери давления на прохождение воздуха через приточные проемы

Др1=в·Др, (4.16)

где в — доля разностей давления, расходуемая на прохождение воздуха через приточные проемы (0,1-0,4).

Требуемая площадь приточных проемов

, (4.17)

где G — расход воздуха, кг/с;

• о — коэффициент местного сопротивления, зависящий от угла открытия окна б (принимается по [8]).

Открываемый оконный проем как приточное отверстие дает компактную струю. Так как притонные отверстия расположены в рабочей зоне либо в близи нее, то возникает необходимость в расчете параметров начального участка струи.

, (4.18)

где кжс — коэффициент живого отверстия (для незатененных отверстий принимается равным 1).

х0 — скорость воздушного потока, м/с, определяется по формуле:

, (4.19)

Сравнивается полученное значение скорости с допустимым

, (4.20)

где к — коэффициент отклонения скорости от нормируемой, [1];

• х — допустимая скорость воздуха в помещении, м/с;

Расчет:

Сварочный участок

1. Определяется аэростатическое давление

, Па

2. Потери давления на прохождение воздуха через приточные проемы

, Па

3. Требуемая площадь приточных проемов

,м^2, где ,кг/с

4. Скорость потока воздуха входящего в окно

,м/с

Где ,м/с

5. Сравнивается полученное значение скорости с допустимым

, так как 0,270,54

Механический участок

1. Определяется аэростатическое давление

, Па

2. Потери давления на прохождение воздуха через приточные проемы

, Па

3. Требуемая площадь приточных проемов

,м^2, где ,кг/с

4. Скорость потока воздуха входящего в окно

,м/с

Где ,м/с

5. Сравнивается полученное значение скорости с допустимым

, так как 0,270,54

Заточный участок

1. Определяется аэростатическое давление

, Па

2. Потери давления на прохождение воздуха через приточные проемы

, Па

3. Требуемая площадь приточных проемов

,м^2, где ,кг/с

4. Скорость потока воздуха входящего в окно

,м/с

Где ,м/с

5. Сравнивается полученное значение скорости с допустимым

, так как 0,270,54

5. Расчет и подбор оборудования

5.1 Расчет и подбор оборудования в приточной камере

Расчет и подбор калорифера

Калориферную установку подбирают в следующем порядке.

1. Определяется общий максимальный расход теплоты на вентиляцию , Вт:

, (5.1)

где — расход нагреваемого воздуха, кг/ч;

• удельная массовая теплоемкость воздуха;
• конечная температура воздуха (температура притока), оС;
• начальная температура воздуха оС.

2. Определяется площадь живого сечения калорифера по воздуху :

, (5.2)

где — массовая скорость воздуха, м/с, принимается 6ч8м/с.

3. По ориентировочной величине живого сечения по воздуху пользуясь (табл. 4.37, 7) подбирают тип и количество калориферов.

4. Для принятых калориферов по техническим данным определяют площадь живого сечения по воздуху , площадь живого сечения по теплоносителю и действительную площадь нагрева .

5. Определяют действительную массовую скорость , м/с:

, (5.3)

где — количество калориферов, установленных параллельно по воздуху.

6. Определяют способ соединения калориферов по воде и количество воды, проходящей через каждый калорифер, , кг/ч:

, (5.4)

где — соответственно, прямая и обратная температура теплоносителя, оС.

7. Скорость воды в трубочках калорифера, :

• (5.5)

8. По (табл. 4.38, 7) вычисляется коэффициент теплопередачи калорифера, .

9. Определяют требуемую площадь поверхности нагрева :

• (5.6)

10. Определяют запас площади. Он должен составлять 10ч20%.

• (5.7)

11. По (табл. 4.38, 7) определяют аэродинамическое сопротивление калорифера .

Расчет:

Калорифер для П1

1. Общий максимальный расход теплоты на вентиляцию:

2. Площадь живого сечения калорифера по воздуху

3. Принимаем 2 калорифера КВС-12-п

4. Действительная массовая скорость:

5. Количество воды, проходящей через каждый калорифер:

6. Скорость воды в трубочках калорифера

7. Коэффициент теплопередачи

8. Требуемая площадь поверхности нагрева

9. Запас площади:

10. Аэродинамическое сопротивление калорифера:

Калорифер для П2

1. Общий максимальный расход теплоты на вентиляцию:

2. Площадь живого сечения калорифера по воздуху

3. Принимаем калорифер КВС-3-п

4. Действительная массовая скорость:

5. Количество воды, проходящей через калорифер:

6. Скорость воды в трубочках калорифера

7. Коэффициент теплопередачи

8. Требуемая площадь поверхности нагрева

9. Запас площади:

10. Аэродинамическое сопротивление калорифера:

Расчет и подбор воздухозаборных решеток

Подбор решеток осуществляют по требуемой площади .

, (5.8)

где — расход воздуха, подаваемого из приточной камеры, м3/ч;

• скорость движения воздуха в решетке, м/с, (не должна превышать 4м/с).

Затем определяют тип решеток и площадь живого сечения одной решетки , м2.

Количество решеток определяют по формуле:

• (5.9)

После выбора количества решеток, уточняют действительную скорость движения воздуха через решетки , м/с:

, (5.10)

Действительная скорость не должна превышать допустимого значения.

Расчет:

1. Требуемая площадь

2. Принимаем тип решетки ЖМ-5,

3. Количество решеток:

4. Действительная скорость

5. Давление решетки:

Где: о=1,7 — КМС решетки.

Подбор и расчет клапана

Подбор клапана аналогичен подбору решеток и подбирается также по требуемой площади .

, (5.11)

где — расход воздуха, подаваемого из приточной камеры, м3/ч;

• скорость движения воздуха через клапан, м/с, (не должна превышать 5м/с).

Затем по каталогам подбирают клапан и подбирают площадь его живого сечения , м2.

После выбора типа клапана, уточняют действительную скорость движения воздуха через него , м/с:

, (5.12)

Действительная скорость не должна превышать допустимого значения.

Расчет:

1. Требуемая площадь

2. Принимаем клапан КВУ 2400х1400 Б,

3. Количество клапанов:

4. Действительная скорость

5. Давление клапана:

Подбор вентиляторов

(5.13)

где — падение давления на магистрали, Па;

• падение давления на калорифере, Па;
• падение давления на клапане, Па, принимается равным 20Па;
• падение давления на решетке, Па.

Вентилятор для вытяжной системы подбирается по давлению:

(5.14)

Для приточной системы П1

Принимаем к установке вентилятор фирмы Веза ВРАН6-11,2 с характеристиками:

Мощность электродвигателя А200М6 составляет 22 кВт

Частота вращения рабочего колеса 975 об/мин

КПД 80%

Масса 170 кг

Графическая характеристика предоставлена в приложении.

Для приточной системы П2

Принимаем к установке вентилятор фирмы Веза ВРАН6-7.1 с характеристиками:

Мощность электродвигателя А90LB8 составляет 1.1 кВт

Частота вращения рабочего колеса 705 об/мин

КПД 67%

Масса 140 кг

Графическая характеристика предоставлена в приложении.

5.2 Подбор вытяжных вентагрегатов

Для вытяжной системы В1

Принимаем к установке вентилятор ВНР6-5-ДУ, с характеристиками:

Мощность электродвигателя А80А4 — 1,1 кВт

Частота вращения рабочего колеса 1420 об/мин

Масса 82 кг

Графическая характеристика предоставлена в приложении.

Для вытяжной системы В2

Принимаем к установке вентилятор ВРАН6-8-ДУ, с характеристиками:

Мощность электродвигателя А112МА6 3 кВт

Частота вращения рабочего колеса 955 об/мин

Масса 31 кг

Графическая характеристика предоставлена в приложении.

Для вытяжной системы В3

Принимаем к установке вентилятор ВРАН9-9-ДУВ, с характеристиками:

Мощность электродвигателя А180А4 — 30 кВт

Частота вращения рабочего колеса 1460 об/мин

Масса 162 кг

Графическая характеристика предоставлена в приложении.

Для вытяжной системы В4

Принимаем к установке вентилятор ВРАН6-4,5-ДУ, с характеристиками:

Мощность электродвигателя А100L2- 5.53 кВт

Частота вращения рабочего колеса 2870 об/мин

Масса 83 кг

Графическая характеристика предоставлена в приложении.

Для общеобменной вытяжки

Для сварочного участка подбираем крышные вентиляторы

, принимаем 5 вентиляторов КРОВ9-5

Скорость 1388 об/мин

Мощность 2,2 кВт

Напряжение 220/380В

Для механического участка подбираем крышные вентиляторы

, принимаем 2 вентилятора КРОС9-4,5

Скорость 1420 об/мин

Мощность 1,1 кВт

Напряжение 220/380В

Для заточного участка подбираем осевой вентилятор, устанавливаемый на стене

, принимаем вентилятор ОСА 510-4-18

Скорость 2820 об/мин

Мощность 1,1 кВт

Напряжение 220В

6. Расчет воздушных тепловых завес

Воздушные завесы устраивают в отапливаемых зданиях для обеспечения требуемой температуры воздуха в рабочей зоне и на постоянных рабочих местах, расположенных вблизи ворот и технологических проемов.

1. Общий расход воздуха, подаваемого завесой, определяем по формуле:

(6.1)

где — отношение расхода воздуха, подаваемого завесой, к расходу воздуха, проходящего в помещение через проем при работе завесы. Принимаем = 0,65

• коэффициент расхода проема при работе завесы. Принимаем = 0,26
• площадь открываемого проема, м2
• разность давлений воздуха с двух сторон наружного ограждения на уровне проема, оборудованного завесой, Па
• плотность смеси подаваемого завесой и наружного воздуха при температуре , равной нормативной.

2. Разность давлений находим по формуле:

(6.2)

где — поправочный коэффициент на ветровое давление, учитывающий степень герметичности зданий. Для здания с аэрационными проемами, закрытыми в холодный период года = 0,5

(6.3)

(6.4)

где — расчетная величина, которая соответствует расстоянию от середины проема, оборудованного завесой, до нейтральной зоны, м

• плотность воздуха при температуре наружного воздуха,
• тоже при средней по высоте помещения температуре внутреннего воздуха
• расчетная скорость ветра, м/с. Принимаем по параметрам Б холодного периода года.
• расчетный аэродинамический коэффициент. Для наветренной стороны здания в районе расположения ворот принимаем = 0,8

3. Требуемую температуру воздуха, подаваемого завесой, определяем по формуле:

(6.5)

вентиляция вытяжной сварочный теплопотеря

где — отношение количества тепла, теряемого с воздухом, уходящим через открытый проем наружу, к тепловой мощности завесы.

Принимаем равной = 0,04

4. Суммарную тепловую мощность калориферных установок агрегатов воздушно — тепловой завесы находим по формуле:

(6.6)

где — температура воздуха, забираемого для завесы, 0С. На уровне всасывающего отверстия вентилятора принимается равной температуре смеси. Принимаем

5. Скорость воздуха на выходе из щелей раздаточных коробов завесы определяем по формуле:

(6.7)

где — ширина щели раздаточных коробов завесы, м

• высота проема ворот, м

6. Сопротивление раздаточного короба завесы определяем по формуле:

(6.8)

где — коэффициент местного сопротивления раздаточного короба, отнесенный к динамическому давлению на выходе воздуха из щели, = 2,0

Расчет

1. Общий расход воздуха, подаваемого завесой:

2. Разность давлений находим:

К установке принимаем завесу типа ЗВТ3-1,. Суммарная производительность по воздуху , по теплу

Для принятой завесы определяем фактическое значение :

Для принятой завесы определяем фактическое значение :

(6.9)

3. Требуемую температуру воздуха, подаваемого завесой:

4. Суммарную тепловую мощность калориферных установок агрегатов воздушно — тепловой завесы:

Суммарная тепловая мощность принятой к установке завесы, согласно составляет 368200 (Вт), что превышает требуемую. В данном случаи целесообразно принять однорядную установку калориферов в каждом агрегате завесы.

5. Скорость воздуха на выходе из щелей раздаточных коробов завесы:

Полученная величина скорости выпуска воздуха через щели завесы не превышает предельного ее значения, равного 25 м/с.

6. Аэродинамическое сопротивление раздаточного короба завесы:

Библиографический список

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovoy/ventilyatsiya-svarochnogo-tseha/

1. СНиП 23-01-99. Строительная климатология / Госстрой России.- М.: ГУП ЦПП, 1999.

2. ГОСТ 30494-96. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях / Госстрой России.- М.: ГУП ЦПП, 1999.

3. СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий / Госстрой России.- М.: ГУП ЦПП, 2003.

4. Вентиляция общественного здания/М.Н. Кучеренко/методическое пособие/Тольятти 2008г

5. ГН 2.2.5.686-98 Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны. Гигиенические нормативы

6. Отопление и вентиляция жилых и гражданских зданий: Проектирование: Справочник/Г.В. Русланов, М. Я.Розкин, Э.Л. Ямпольский. Киев: Будiвельник, 1983.-272 с.

7. Внутренние санитарно-технические устроства.В 3 ч. Ч. 3. вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн.2/ Б.В. Баркалов, Н.Н.Павлов, С.С.Амирджанов и др.; Под ред. Н.Н. Павлова и Ю.И. Шиллера.-4-е изд., перераб. и доп.-М.: Стройиздат, 1992.-416 с.: ил.-(Справочник проектировщика)Спр пр ч2

8. «Проектирование промышленной вентиляции» Справочник/ Торговников Б.М., Табачник В.Е., Ефанов Е.М. — Киев: Будiвельник, 1983. — 256с.

9. Методическое пособие по расчету воздушно-тепловых завес, Прохоренко А.П.

Приложение 1