- •Введение
- •1 Цель, задачи и организация выполнения курсовой работы
- •1.1 Цель и задачи курсовой работы
- •1.2 Организация выполнения курсовой работы
- •2 Содержание курсовой работы
- •2.2 Методика расчета вентиляционной системы
- •2.3 Аэродинамический расчет вентиляционной системы
- •2.4 Исследовательская часть
- •3 Основные требования к оформлению курсовой работы
- •3.1 Общие положения
- •3.2 Требования к оформлению текстовой и графической частей работы
- •Список литературы
- •Приложение а
- •Фгбоу впо Уфимский государственный авиационный технический университет
- •Пояснительная записка
- •Приложение б
- •Фгбоу впо Уфимский государственный авиационный технический университет
- •Приложение в
- •Оформление реферата Приложение г
- •Оформление содержания
- •Приложение д
- •Поправочный коэффициент на потери давления
- •Приложение е
- •Приложение к
- •Данные для расчета круглых воздуховодов
- •Приложение л
- •Значения коэффициентов местных сопротивлений (схемы местных сопротивлений приведены на рис. Л.1 – л.13)
- •Схемы местных сопротивлений
2 Содержание курсовой работы
2.1 Задание на курсовую работу и график ее выполнения
В качестве задания для выполнения курсовой работы принимаются исходные данные, предложенные руководителем.
Курсовая работа состоит из трех разделов.
Раздел 1 Аэродинамический расчет вентиляционной системы
1.1 Определение потерь давления на каждом участке системы.
1.2 Выбор магистральной линии системы.
1.3 Увязка потерь давления в параллельных участках.
Раздел 2 Выбор оборудования вентиляционной системы и обоснование целесообразности его применения.
2.1 Выбор марки вентилятора и определение его характеристик.
2.2 Определение мощности электродвигателя на привод вентилятора.
Раздел 3 Исследовательская часть.
Исследовательская часть курсовой работы выполняется по индивидуальным заданиям, согласованным с консультантом от кафедры. Рекомендации по выбору темы исследовательской части даны в п. 2.4.
План-график выполнения курсовой работы, выполненный объем и сроки представления консультанту приведен в таблице 2.1.
Т а б л и ц а 2.1 – План-график выполнения курсовой работы
Наименование этапа курсовой работы
|
Трудоем кость, час |
Процент выполненного объема работ |
Срок предъяв ления руководителю |
1 Получение и согласование задания |
0,3 |
1 |
1 неделя |
2 Определение потерь давления на каждом участке системы |
7 |
23 |
2-3 неделя |
3 Выбор магистральной линии системы |
1 |
4 |
4 неделя |
4 Определение расхождения потерь давления в узловых точках соединения параллельных линий |
4 |
14 |
4 неделя |
5 Увязка потерь давления в параллель-ных участках |
6 |
20 |
5 неделя |
6 Выбор марки вентилятора и опреде-ление его характеристик |
4 |
14 |
6 неделя |
7 Определение мощности электродви-гателя на привод вентилятора |
0.7 |
2 |
7 неделя |
8 Исследовательская часть |
3,2 |
10 |
8 неделя |
9 Оформление пояснительной записки |
2.5 |
8 |
9 неделя |
10 Оформление графической части |
1 |
3 |
9неделя |
11 Защита проекта |
0,3 |
1 |
10 неделя |
Итого |
30 |
100 |
|
Еженедельно руководитель курсовой работы ведет учет хода ее выполнения, отмечая в специальном журнале посещения студентом консультаций, а также объем выполненной работы на текущий момент в процентах.
2.2 Методика расчета вентиляционной системы
Для проверки правильности выполнения спроектированной системы вентиляции сотрудниками пожарной охраны выполняются аэродинамические расчеты. При проверочном расчете известны: вид и схема вентиляционной установки, характеристики всех элементов системы и параметры движения перемещаемой среды.
Перед расчетом аксонометрическая схема вентиляционной установки разбивается на отдельные участки. Участком называется воздуховод, в котором диаметр или размеры сторон в прямоугольных сечениях, а также расход воздуха по всей длине остаются постоянными.
Аэродинамический расчет вентиляционных систем выполняется в следующей последовательности.
Определяются потери давления на каждом участке системы.
Выбирается магистральная линия системы.
Производится увязка потерь давления в параллельных участках.
Выбирается марка вентилятора и определяются его характеристики.
Определяется мощность электродвигателя на привод вентилятора.
Потери давления на участке ΔРуч Па, определяются по формуле:
, (2.1)
где ΔРл , ΔРм - линейные и местные потери давления на участке, Па;
K1, K2 - коэффициенты, учитывающие влияние температуры перемещаемой среды на линейные и местные потери давления (приложение Д);
βш - коэффициент, учитывающий шероховатость стенок воздуховода (Приложение Ж);
R - удельные потери давления на l м длины воздуховода, Па/м;
- длина воздуховода, м;
Σξ - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке;
Рд - динамическое давление в воздуховоде, Па.
Удельные линейные потери R, Па/м, определяются по формуле:
, (2.2)
где λ - коэффициент сопротивления трению;
d - диаметр воздуховода, м;
ρ - плотность перемещаемой среды, кг/м3;
V - скорость движения среды, м/с.
Коэффициент сопротивления трению определяется для различных воздуховодов по формуле Альтшуля:
, (2.3)
где KЭ - эквивалентная шероховатость внутренней поверхности воздуховода, м (Приложение Е);
Re = Vd/υ - число Рейнольдса, здесь υ - коэффициент кинематической вязкости перемещаемой среды, м2/с.
Коэффициенты местных сопротивлений на каждом участке зависят от вида и размеров элементов вентиляционной системы, а также от параметров перемещаемой среды (Приложение Л).
При расчете прямоугольных воздуховодов за характерный размер принимается эквивалентный диаметр dЭ, который определяется по формуле:
, (2.4)
где а и b - размеры сторон воздуховода, м.
Следует иметь в виду, что при равенстве скоростей движения воздуха в прямоугольном и эквивалентном ему круглом воздуховоде потери давления на трение равны, а расходы воздуха не совпадают.
Для упорядочения и упрощения расчетов целесообразно полученные значения потерь давления на каждом участке представить в виде таблицы.
По известным величинам потерь давления на каждом участке определяется магистральная линия системы, т.е. линия от забора воздуха до выброса, в которой суммарные потери на последовательно соединенных участках имеют наибольшую величину. Остальные участки, не вошедшие в магистральную линию, считаются ответвлениями.
Потери давления в параллельных участках ответвлений, а также между ответвлениями и параллельными участками магистральной линии могут существенно отличаться. При этом возможно чрезмерное увеличение расхода на участках с меньшими потерями и уменьшение расхода на параллельных им участках с большими потерями, что приведет к нарушению воздухообмена в обслуживаемых ими помещениях. Поэтому расхождение потерь давления между параллельными участками допускается не более 10 %.
Для обеспечения равенства потерь давления на параллельных участках производится увязка вентиляционной системы, т.е. на участках ответвлений с меньшими потерями увеличивают гидравлические сопротивления путем уменьшения диаметра воздуховодов или установки добавочного местного сопротивления в виде диафрагмы, дроссель-клапана и т.п. При расчете вентиляционных систем, обслуживающих взрывопожароопасные помещения, связанные с выделением пыли, увязку необходимо выполнять путем изменения диаметров воздуховодов. Увязку вентиляционных систем, удаляющих горючие газы и пары (особенно местных отсосов), предпочтительнее производить установкой диафрагм с острыми краями, так как в процессе эксплуатации чрезмерное открытие дроссель-клапана (нарушение увязки) может снизить расход воздуха на других участках и создать опасность взрыва или пожара.
Расхождение потерь давления Δ в узловых точках соединения параллельных участков определяется по формуле:
, (2.5)
где Δ Рб и Δ Рм - большие и меньшие потери давления, Па.
При расхождении потерь давления больше чем на 10% необходимо произвести увязку участков. Требуемое добавочное сопротивление ξтр.м для участка с меньшими потерями давления определяется по формуле:
, (2.6)
где Рд.м -динамическое давление на участке с меньшими потерями, Па.
Зная требуемый добавочный коэффициент местного сопротивления, можно найти угол закрытия дроссель-клапана или диаметр отверстия диафрагмы.
При выборе вентиляторов необходимо учитывать характер перемещаемой среды. При наличии в воздухе горючих газов и паров следует принимать вентиляторы взрывобезопасного исполнения, при наличии пыли - пылевые вентиляторы, для агрессивных смесей - коррозионно-стойкие и т.п. Для перемещения нормальной среды с температурой не выше 80°С и содержанием пыли не более 100 мг/м3 применяются радиальные (центробежные) или осевые вентиляторы обычного исполнения.
Для общеобменных систем вентиляции с малыми потерями давления целесообразно использование осевых вентиляторов, которые обеспечивают большие расходы, но малые давления.
Номера центробежных и осевых вентиляторов определяются по сводным или индивидуальным аэродинамическим графикам. Сводные графики, характеризующие параметры одной марки вентиляторов (например, ВЦ 4-75 или ВЦ 14-46) приведены в приложении М. При необходимости более точного определения для вентилятора производительности, давления, КПД и частоты вращения рабочего колеса используют индивидуальные графики.
Вентилятор должен обеспечивать требуемые (расчетные) значения производительности и давления вентиляционной системы. Расчетная производительность вентилятора Lр, м3/ч, определяется с учетом подсосов или потерь воздуха в воздуховодах и общего расхода системы Lсист, м3/ч. по формулам:
- при общей длине воздуховодов до 50 м:
Lp = 1,1 Lсист, (2.7)
- при общей длине воздуховодов 50 м и более:
Lp = 1,15 Lсист . (2.8)
Расчетное давление, развиваемое вентилятором Pp, Па, определяется с 10%-ным запасом по потерям в магистральной линии системы:
Рр = 1,1 ΔРмаг . (2.9)
Выбор вентиляторов производится следующим образом. По сводному аэродинамическому графику определяются вентиляторы, которые могут обеспечить требуемые расход Lр и давление Рр. Для каждого вентилятора на индивидуальном аэродинамическом графике находится точка с этими параметрами. Если эта точка расположена на "рабочей характеристике", т.е. линии, устанавливающей зависимость между производительностью и давлением при определенной частоте вращения рабочего колеса, то вентилятор обеспечивает требуемые параметры при данной частоте вращения.
Если точка с параметрами Lp и Рр расположена ниже или между "рабочими характеристиками", то она переносится вертикально на вышележащую "рабочую характеристику" с большей частотой вращения и только тогда при производительности вентилятора, равной расчетному расходу системы, определяются рабочее давление Рв, КПД и частота вращения рабочего колеса вентилятора. При этом давление Рв будет превышать расчетное Рр и для увязки на участке перед или за вентилятором устанавливается добавочное сопротивление.
Расчетные параметры вентиляционной системы могут обеспечивать несколько вентиляторов, поэтому при выборе предпочтение необходимо отдавать вентилятору с наибольшим КПД.
Расчетная мощность Nр, кВт для привода вентилятора определяется по формуле:
, (2.10)
где ηв - КПД вентилятора;
ηп - КПД передачи, принимаемый ηп = 1 при расположении рабочего колеса на валу электродвигателя; ηп = 0,98 при соединении вентилятора и электродвигателя при помощи муфты; ηп = 0,95 при клиноременной передаче.
Установочная мощность электродвигателя Nу, кВт находится по формуле:
Nу = К3 Np , (2.11)
где К3 - коэффициент запаса мощности (Приложение Н).