Расчёт вентиляции в производственных помещениях

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство науки и высшего образования

Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева»

Институт энергетики

Кафедра Теплоэнергетики и теплоснабжения

Проверочная работа

Расчёт вентиляции в производственных помещениях

Предмет «Безопасность жизнедеятельности»

Выполнил студент

Группы: ТЭбз-221

Побежимов Даниил Владимирович

Кемерово 2023г.

Цель работы: освоить методику расчета вентиляции в производственных помещениях.

Содержание работы. В процессе выполнения работы студенты должны:

- ознакомиться с назначением и видами вентиляции производственных помещений;

- изучить особенности существующих устройств для вентиляции производственных помещений;

- оценить влияние некоторых факторов на параметры вентиляции;

- рассчитать необходимые количество воздуха при общеобменной вентиляции;

- определить параметры вытяжной вентиляции.

вытяжной вентиляция воздух производственный

Введение

Одним из основных направлений государственной политики в области охраны труда является признание и обеспечение приоритета жизни и здоровья работников по отношению к результатам производственной деятельности. Между тем, многие производственные процессы сопровождаются выделением в воздушную среду помещений тепла, влаги и вредных веществ - паров, газов, твердых и жидких частиц, избыточное содержание которых оказывает неблагоприятное воздействие на человека. Особую опасность представляют токсические вещества, вызывающие профессиональные заболевания и острые отравления.

Пары и газы образуют с воздухом смеси, а твердые и жидкие вещества - дисперсные системы - аэрозоли, которые делятся на пыль (размер твердых частиц более 1 мкм), дым (менее 1 мкм) и туман (размер жидких частиц менее 10 мкм).

Санитарные нормы проектирования предприятий устанавливают гигиенические нормативы в виде предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных газов, пыли, аэрозолей в воздухе рабочей зоны производственных помещений. Предельно допустимые концентрации в воздухе рабочей зоны устанавливаются из условия, что их воздействие в течение 8 часов (кроме выходных дней) или другой продолжительности (но не более 40 ч в неделю) в течение всего рабочего стажа не могут вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. ПДК некоторых вредных веществ в рабочей и жилой зоне приведены в табл. 1.

По степени воздействия на организм человека все вредные вещества подразделяются на четыре класса опасности;

1 класс - чрезвычайно опасные, с ПДК менее 0,1 мг/м³;

2 класс - высокоопасные, с ПДК от 0,1 до 1 мг/м³;

Таблица 1. Предельно допустимые концентрации химически опасных веществ в воздухе

Наименование вещества	ПДК, мг/м3 (населенные пункты)	ПДКрз, мг/м3 (рабочая зона)
Хлор	0,03	1
Аммиак	0,2	20
Анилин	0,03	0,1
Сероводород	0,008	10
Серный ангидрид	0.05	10
Бензин	1,5	300
Оксид углерода	1	20
Оксиды азота	0,06	2
Фтористые соединения	0,05	1
Свинец	0,0003	0,005
Азотная кислота	0,15	2
Серная кислота	0,1	1
Соляная кислота	0,2	5
Акролеин	0,03	0,7
Ацетон	0,35	200
Сероуглерод	0,005	1
Толуол	0,6	50
Фенол	0,001	0,3
Формальдегид	0,012	0,5
Пыль нетоксичная	0,15	10

3 класс - умеренно опасные, с ПДК от 1 до 10 мг/м³;

4 класс - малоопасные, с ПДК более 10 мг/м³.

Вредные вещества могут поступать в организм человека через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, кожу и слизистые оболочки.

Для обеспечения чистоты воздуха и оптимальных метеорологических условий в производственных помещениях устраивается вентиляция. Вентиляция достигается удалением загрязненного или нагретого воздуха из помещений и подачей в него свежего воздуха. Движение воздуха в помещениях, обеспечиваемое вентиляцией, является важным фактором, влияющим на тепловое самочувствие человека.

Воздух, удаляемый системами вентиляции из производственных помещений, и содержащий пыль, вредные или неприятно пахнущие вещества, перед выбросами в атмосферу должен очищаться, чтобы в атмосферном воздухе населенных пунктов не было вредных веществ, превышающих санитарные нормы.

Самочувствие человека и производительность его труда в значительной степени зависят от температуры воздуха. В соответствии с действующими санитарными правилами и нормами (СанПиН 2.2.4.548-96), параметры микроклимата в помещении зависят от категории выполняемых работ (табл. 2).

Таблица 2. Оптимальные параметры микроклимата в производственных помещениях

Категория работ	Энергозатраты, Вт	Температура, °С	Относительная влажность, %	Скорость движения воздуха, м/с
Ia	до 139	22-25	40-60	0,1
Iб	140-174	21-23	40-60	0,1-0,2
IIа	175-232	18-23	40-60	0,2-0,3
IIб	233-290	17-22	40-60	0,2-0,3
III	› 290	16-20	40-60	0,3-0,4

1. Виды вентиляции

Вентиляция - система мер для создания воздушной среды, благоприятной для здоровья человека, отвечающей требованиям технологического процесса, сохранения оборудования.

По способу перемещения воздуха бывает естественная (за счет разности давлений и температуры воздуха внутри и снаружи помещения), искусственная (механическая) и смешанная вентиляция.

Естественная вентиляция подразделяется на неорганизованную и организованную. Неорганизованная вентиляция (инфильтрация) создается при проникновении воздуха в помещение через проемы, щели, неплотности дверей, окон, из-за разности плотности и давления воздуха. Такой воздухообмен зависит от случайных факторов - силы и направления ветра, разности температуры. Санитарные нормы допускают разовую смену всего воздуха в помещении в час за счет неорганизованной вентиляции, иначе возникают большие потери тепла и сквозняки.

Перемещение воздуха в случае его неравномерного нагрева обеспечивается за счет возникновения тепловой депрессии, обусловленной разностью плотностей теплого и холодного воздуха, величина которой (Па) определяется по формуле

, (1)

где - ускорение свободного падения, м/с²; - вертикальное расстояние между точками замера, м; , - плотность соответственно холодного и нагретого воздуха, кг/м³.

При обдувании здания ветром с наветренной стороны создается повышенное давление воздуха, а на заветренной стороне - разряжение. Величину ветрового напора (Па) можно подсчитать по выражению

, (2)

где - коэффициент аэродинамического сопротивления здания, зависящий от конфигурации здания (обычно составляет 0,7-0,85 для наветренной стороны и от 0,3 до 0,45 для заветренной стороны); - скорость ветра, м/с.

Более стабильный воздухообмен обеспечивает организованная вентиляция (аэрация). Движение воздуха регулируется при помощи специальных устройств (створок, форточек). Достоинством аэрации является возможность обеспечения существенного воздухообмена без затрат механической энергии. Однако в летнее время эффективность аэрации может существенно падать.

Искусственная (механическая) вентиляция действует при помощи электродвигателя, распределяет приточный воздух по различным зонам, отбирает загрязненный воздух, может очищать и изменять температуру воздуха. Содержит фильтры, воздуховоды, камеры для нагрева (охлаждения) и увлажнения воздуха. При организации вентиляции следует учитывать физические свойства вредных паров и газов (плотность; легкие удаляются сверху, тяжелые снизу).

По масштабам действия вентиляция бывает общеобменной, создающей одинаковую температуру, чистоту и подвижность воздуха во всем помещении, и местной, способствующей удалению ядовитых и вредных веществ от локальных источников загрязнения в помещении или подаче свежего воздуха на рабочие места. Смешанная предусматривает удаление вредных веществ местной вентиляцией их кожухов, укрытий машин, а проникающее количество удаляют общеобменной вентиляцией.

Вентиляция, предназначенная для подачи воздуха в помещение, называется приточной, для удаления воздуха из помещения - вытяжной, а в случае одновременной подачи и удаления приточно-вытяжной.

Для качественной оценки эффективности воздухообмена используют кратность воздухообмена - отношение объема воздуха, поступающего в помещение в единицу времени (м³/ч) к объему помещения.

Кроме рабочей, на предприятиях может быть и аварийная вентиляция. Устройство аварийной вентиляции предусматривается в случаях возможности внезапного появления вредных веществ и включается автоматически при достижении ПДК или отключении основной вентиляции.

Кондиционирование воздуха обеспечивает в закрытых помещениях оптимальные метеорологические условия (температуру, влажность, чистоту и скорость движения воздуха). Включает средства автоматического регулирования и контрольно-измерительные приборы. Может работать в режиме охлаждения и нагрева воздуха, очищать, сушить или увлажнять его. Поддержка необходимых метеорологических параметров осуществляется автоматически.

2. Расчет общеобменной вентиляции

Общеобменную вентиляцию наиболее часто применяют в случаях, когда вредные вещества, теплота и влага выделяются равномерно по всему помещению. Для определения количества необходимого воздуха при общеобменной вентиляции производят расчеты по температуре, загазованности, запыленности и влажности. По расчетам разрабатывается вентиляционная система (мощность двигателя, размер воздуховодов, устройство фильтрации).

При избытке тепла в помещении количество воздуха, необходимое для его удаления, рассчитывается по формуле (м³/с)

, (3)

L= (10000-139)/(1,2*1,2*(22-4)) =9861/43,2=228,26

где - избытки тепла в помещении, Вт; - теплоемкость воздуха, Дж/(кг•°С); - плотность воздуха, кг/м³; - температура соответственно уходящего и проточного воздуха, °С.

В случае выделения в помещении газа и пыли, количество требуемого воздуха определяют по выражению

, (4)

L1= 0,06/(1-0)=0,06

L2= 0,04/(0,3-0,1)=0,2

где - выделение вредного вещества, мг/ч; - предельно допустимая концентрация (ПДК) выделяемого вредного вещества, мг/м³; - количество вредных веществ в приточном воздухе, мг/м³.

Разбавление выделяющейся избыточной влаги требует количества воздуха, определяемого из зависимости

, (5)

где - масса выделяющегося пара, г/с; - плотность поступающего воздуха, кг/м³; - влагосодержание допустимое и приточного воздуха, г/кг.

При одновременном выделении в рабочую зону разных вредных веществ (например, газов, пыли, теплоты), воздухообмен принимают по наибольшей массе воздуха.

3. Расчет местной вытяжной вентиляции

Местной вентиляцией создают необходимые метеорологические параметры на отдельных рабочих местах. Если помещение велико, а число людей, работающих в нем мало, причем их местонахождение фиксировано, практикуется местная вентиляция.

Наиболее распространена местная вытяжная локализующая вентиляция, поскольку позволяет удалить значительное количество вредных веществ от мест выделения небольшим расходом воздуха. Удаление воздуха производится с помощью местных отсосов, состоящих из воздухоприемников и воздуховодов, отводящих загрязненный воздух на очистку или непосредственно в атмосферу.

Локализующая вентиляция может быть естественной и механической. Вентиляция с естественным побуждением целесообразна при одновременном выделении с вредными веществами и теплоты. Конструкции отсосов могут быть закрытыми (источник выделения вредных веществ находится внутри укрытия) - вытяжные шкафы, кожухи; полуоткрытыми и открытыми (зонты, панели, бортовые откосы) - воздухоприемник находится на некотором расстоянии от источника.

Вытяжные шкафы наиболее эффективно удаляют вредные выделения, однако по технологическим причинам (необходимы загрузка, выгрузка, перемешивание и т.д.) их установка не везде возможна. Расход воздуха, удаляемого из вытяжного шкафа, при механической вытяжке определяют по выражению

, (6)

где - средняя скорость поступающего воздуха в проеме, м/с (принимается в пределах 0,3-3,0 м/с); - площадь открытого проема, м².

Вытяжные зонты предназначены для улавливания потоков вредных выделений, направленных вверх. Вытяжные зонты обычно имеют форму конусов (рис. 1) и устанавливаются над источником выделения вредных веществ (печами, ваннами различного назначения и т.д.). Эффективность работы зонта зависит от его размеров, расстояния от источника выделений. Так, размеры прямоугольного зонта (А и В) можно определить из выражений

, (7)

где и - размеры источника вредных выделений в плане, м; - расстояние от оборудования до низа зонта, м.

Диаметр круглого зонта

, (8)

где - диаметр источника вредных веществ, м.

Рис. 1. Устройство вытяжного зонта: 1 - источник вредных выделений; 2 - вытяжной зонт

Расход воздуха (м³/ч), подтекающего к зонту с конвективным потоком, можно определить по формуле

, (9)

м3/ч

где - количество конвективного тепла, выделенного с поверхности источника, Вт; - площадь горизонтальной проекции источника тепловыделений, м².

Количество конвективного тепла (Вт), выделяемого источником:

, (10)

вт

где - температура поверхности источника воздуха, °С.

Расстояние от кромки зонта до источника выделений должно соответствовать условию

. (11)

Количество воздуха, которое должен удалять вытяжной зонт, рассчитывают по выражению

. (12)

Отсасывающие панели применяют для удаления вредных выделений, увлекаемых конвективными потоками, при таких ручных операциях, как электросварка, пайка, резка металлов, газовая сварка и т.п. Панели размещаются сбоку от источника вредных выделений (рис. 2). Расход воздуха (м³/ч), удаляемого панелью, определяется по формуле

, (13)

где - коэффициент пропорциональности, зависящий от конструкции панели и ее расположения относительно источника выделения; - количество конвективного тепла, выделяемого источником, Вт; - расстояние от верхней плоскости источника вредных выделений до центра всасывающих отверстий панели, м; - ширина источника выделений, м.

Коэффициент пропорциональности для односторонней панели без экрана определяют по выражению

, (14)

С1 = 196,8

С2 = 170,4

С3 = 151,2

где ; - расстояние от панели до источника вредных выделений, м.

Ширина отсасывающей панели должна превышать ширину источника вредных выделений: = 1,2А.

Для удаления паров и газов, выделяющихся от ванн в процессе металлопокрытия, травления и т.п. применяют бортовые отсосы, которые могут быть одно- и двухбортными, с поддувом воздуха. Разновидностью бортовых отсосов являются кольцевые отсосы, располагаемые по периметру источника вредных выделений.

Рис. 2. Устройство односторонней отсасывающей панели: 1 - источник вредных выделений; 2 - односторонняя панель; 3 - всасывающее отверстие панели

4. Задачи для самостоятельной работы

Задача 1. Определить расход воздуха общеобменной вентиляции, необходимый для создания безопасных условий труда в производственном помещении с источниками тепла и вредных веществ. Исходные данные для расчета (избыток тепла, выделяемые вредные вещества) заданы в табл. 3. Плотность воздуха 1,2 кг/м³, теплоемкость воздуха 1,2 кДж/(м³•°С). Результаты расчета заносятся в табл. 6.

Задача 2. Рассчитать параметры вытяжного зонта (размеры, максимальное расстояние от источника вредных выделений и расход воздуха), необходимые для удаления тепла от горизонтального источника (рис. 1). Исходные данные приведены в табл. 4. Результаты расчета заносятся в табл. 6.

Задача 3. Определить требуемый расход воздуха для удаления избытков тепла отсасывающей односторонней панелью. Исходные данные для расчета приведены в табл. 5. Построить график влияния расстояния от верхней плоскости источника выделений до центра всасывающих отверстий панели (Н_i) на расход воздуха, удаляемый панелью (Q). Результаты расчета заносятся в табл. 6.

Таблица 3. Исходные данные для задачи 1

Вариант	Категория работ	Выделяемое тепло, кВт	Выделяемые вредные вещества,	, мг/м3	, мг/м3	, °С
			G1	G2
1	I	100	Хлор 0,06	Фенол 0,04	0	0,1	4
2	I	90	Аммиак	Бензин	4	0	5
3	II	80	Анилин	Свинец	0	0,0007	6
4	II	70	Сероводород	Толуол	2	0	7
5	III	60	Серный ангидрид	Пыль нетоксичная	0	2	8
6	I	65	Бензин	Хлор	35	0	9
7	I	75	Оксид углерода	Аммиак	0	6	10
8	II	85	Оксиды азота	Сероводород	0,05	0	11
9	II	55	Фтористые соединения	Оксид углерода	0	7	12
10	III	40	Свинец	Хлор	0,001	0	13
11	I	45	Азотная кислота	Аммиак	0	6	14
12	I	50	Серная кислота	Анилин	0,05	0	15
13	II	55	Соляная кислота	Сероводород	0	3	16
14	II	40	Акролеин	Серный ангидрид	0,1	0	17
15	III	30	Ацетон	Бензин	0	15	18
16	I	35	Сероуглерод	Хлор	0,05	0	17
17	I	45	Толуол	Аммиак	4	0	16
18	II	50	Фенол	Анилин	0	0,01	15
19	II	60	Формальдегид	Сероводород	0,1	0	14
20	III	70	Пыль нетоксичная	Серный ангидрид	4	0	13
21	I	80	Хлор	Бензин	0	8	12
22	I	90	Аммиак	Оксид углерода	3	0	11
23	II	105	Анилин	Оксиды азота	0	0,01	10
24	II	115	Сероводород	Фтористые соединения	2	0	9
25	III	120	Серный ангидрид	Свинец	0	0,0008	8

Таблица 4. Исходные данные для задачи 2

Вариант	Размеры источника вредных выделений, м	Температура источника выделений, °С	Температура воздуха, °С
	а	b
1	2	3	4	5
1	0,5	8,8	300	15
2	0,6	7,6	310	16
3	0,7	6,4	320	17
4	0,8	5,9	330	18
5	0,9	5,5	340	19
6	1,0	4,9	350	20
7	1,1	5,2	350	21
8	1,2	4,8	370	22
9	1,3	4,5	380	23
10	1,4	4,2	390	15
11	1,5	3,9	400	16
12	1,6	3,8	410	17
13	1,7	3,7	420	18
14	1,8	3,2	430	19
15	1,9	2,8	440	20
16	2,0	2,9	450	21
17	1,9	2,7	460	22
18	1,8	3,5	470	23
19	1,7	3,4	460	24
20	1,6	4,6	450	15
21	1,5	4,3	440	16
22	1,4	4,8	430	17
23	1,3	5,7	400	18
24	1,2	6,2	380	19
25	1,1	6,4	360	20

Таблица 5. Исходные данные для задачи 3

Вариант	Параметры источника вредных выделений	Расстояния от источника выделений до панели
	Q, Вт	А, м	В, м	К, м	Н1, м	Н2, м	Н3, м
1	2	3	4	5	6	7	8
1	2500	0,5	0,3	0,3	0,5	0,7	0,9
2	2700	0,6	0,4	0,3	0,4	0,6	0,8
3	2900	0,7	0,5	0,5	0,45	0,65	0,85
4	3000	0,8	0,6	0,5	0,55	0,75	0,95
5	3200	0,9	0,7	0,6	0,4	0,5	0,6
6	2300	1,0	0,8	0,6	0,6	0,7	0,8
7	3400	1,1	0,9	0,7	0,65	0,75	0,85
8	3500	1,2	1,0	0,7	0,7	0,8	0,9
9	3600	1,3	1,1	0,9	0,75	0,85	0,95
10	3700	1,4	1,2	0,8	0,8	0,9	1,0
11	3800	1,5	1,3	1,1	0,85	0,95	1,05
12	3900	1,6	1,2	0,9	0,6	0,8	1,0
13	4000	1,7	1,1	1,0	0,65	0,85	1,05
14	4100	1,7	1,0	0,8	0,7	0,9	1,1
15	4200	1,9	0,9	0,7	0,75	0,95	1,15
16	4300	2,0	0,8	0,6	0,8	1,0	1,2
17	3400	2,1	0,7	0,6	0,85	1,05	1,25
18	3500	2,2	0,6	0,5	0,8	0,9	1,0
19	3600	2,3	0,5	0,4	0,85	0,95	1,05
20	3700	2,4	0,7	0,5	0,7	0,8	0,9
21	3800	2,5	0,9	0,7	0,6	0,7	0,8
22	3900	2,6	1,1	0,8	0,5	0,6	0,7
23	4000	2,7	1,3	1,2	0,65	0,85	1,05
24	4100	2,8	1,2	1,0	0,7	0,8	0,9
25	4500	2,9	0,8	0,6	0,8	1,0	1,2

5. Порядок выполнения работы

Решение задачи 1:

Для определения расхода воздуха, требуемого для нормализации температуры в помещении, по табл. 2 находим оптимальную температуру, необходимую для заданной категории работ. Подставляя исходные данные, по формуле (3) находим требуемое количество воздуха. Затем по табл. 1 определяем ПДК заданного вредного вещества (газа, пара, пыли) в рабочей зоне и по формуле (4) рассчитываем необходимое количество воздуха. Результаты расчета сводим в табл. 6.

Решение задачи 2:

По формуле (10) определяем количество конвективного тепла, выделяемого источником. Максимальное расстояние от кромки зонта до источника выделения находим по выражению (11). Затем по формуле (9) рассчитываем количество воздуха, достигающего вытяжного зонта с конвективным потоком. По формулам (7) находим размеры вытяжного зонта и по выражению (12) подсчитываем количество воздуха, которое должен удалять вытяжной зонт.

Решение задачи 3:

По формуле (14) находим коэффициент пропорциональности для односторонней панели (для каждого значения параметра Н). Расход воздуха через панель рассчитываем по выражению (13) и определяем ширину отсасывающей панели.

Таблица 6

Задача 1	Задача 2	Задача 3
LQ	LG1	LG2	LТРЕБ	LК	LЗ	L1	L2	L3	М
228,26	0,06	0,2	228,26	16,68	129,61	1908,6	2430	2911,6	0,6

Контрольные вопросы

1. В каких случаях необходима вентиляция в производственных помещениях?

На заводах и других производственных предприятиях часто предполагается использование вредных для человека веществ, образование токсичных испарений, неприятные запахи. Всё это опасно для жизни и здоровья работников, поэтому в подобных помещениях должна быть установлена система вентиляции

2. Из каких условий устанавливается ПДК вредных веществ в рабочей зоне?

ГОСТ 12.1.005-88

3. На какие классы опасности делятся вредные вещества?

1 класс - чрезвычайно опасные, с ПДК менее 0,1 мг/м³;

2 класс - высокоопасные, с ПДК от 0,1 до 1 мг/м³;

3 класс - умеренно опасные, с ПДК от 1 до 10 мг/м³;

4 класс - малоопасные, с ПДК более 10 мг/м³.

4. Назовите виды вентиляции.

Естественная, искусственная, вытяжная

5. По каким параметрам рассчитывают общеобменную вентиляцию?

избыток тепла, выделяемые вредные вещества

6. Как подразделяется вентиляция по способу перемещения воздуха?

естественная, искусственная (механическая) и смешанная.

вытяжной вентиляция воздух производственный

Список литературы

1. Вентиляция, кондиционирование и очистка воздуха на предприятиях пищевой промышленности: учеб. пособие / Е. А. Штокман [и др.]. - М.: Изд-во АСВ, 2001. - 688 с.

2. Вентиляция и отопление цехов машиностроительных заводов / М.И. Гримитлин [и др.]. - М.: Машиностроение, 1978. - 272 с.

3. Внутренние санитарно-технические устройства Ч. 2. Вентиляция и конденционирование воздуха: Справочник проектировщика. - 2-е изд., перераб. и доп./ под ред. И. Г. Староверова. М.: Стройиздат, 1978. - 502 с.

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

5. Безопасность жизнедеятельности: учеб. для вузов / Под общ. ред. С. В. Белова. - М.: Высш. шк., 1999. - 448 с.

Размещено на Allbest.ru

...