При естественной вытяжке начальный объемный расход воздуха в

тепловой струе, поднимаю­щейся над источником; опре­деляют по формуле:

, (4.1.15)

где Q - количество конвек­тивного тепла, Вт;F- пло­щадь горизонтальной проек­ции поверхности источника тепловыделений, м²; Н — рас­стояние от источника тепловы­делений до кромки зонта, м.

При механической вытяжке аэродинамическая характеристика зонта включает скорость по оси зонта, которая зависит от угла его раскрытия; с увеличением угла раскрытия увеличивается осевая скорость по сравнению со средней. При угле раскрытия 90⁰ скорость по оси составляет 1,65∙ν (ν — средняя скорость, м/с), при угле раскрытия 60⁰ скорость по оси и по всему сечению равна ν.

В общем случае расход воздуха, удаляемого зонтом,

, (4.1.16)

гдe ν - средняя скорость движения воздуха в приемном отверстии зонта, м/с; при удалении тепла и влаги скорость может быть принята 0,15-0,25 м/с; F - пло­щадь расчетного сечения зонта, м².

Приемное отверстие зонта располагают над тепловым источником; оно должно соответствовать конфигурации зонта, а размеры принима­ют несколько большими, чем размеры теплового источника в плане. Зонты устанавливают на высоте 1,7. ..1,9 м над полом.

Для удаления пыли от различных станков применяют пылеприемные устройства в виде защитно-обеспыливающих кожухов, воронок и т.д.

Рис.4.1.7. Угол между границами всасывающего факела при различном расположении ванны:

а) – у стены (φ=π/2); б) – рядом с ванной без отсоса (φ=π); в) – отдельно (φ=3π/2); 1-ванна с отсосом; 2- ванна без отсоса. В расчетах принимают π=3,14.

Объемный расход воздуха L (м³/ч), удаляемого от заточных, шли­фовальных и обдирочных станков, рассчитывают к зависимости от .диаметра круга d_кр (мм), а именно:

при d_кр < 250 мм L = 2 d_кр,

при d_кр = 250-600 мм L= 1,8 d_кр;

при d_кр > 600 мм L= 1,6 d_кр.

Расход воздух (м³/ч), удаляемого воронкой, определяют по формуле:

, (4.1.17)

где V_н - начальная скорость вытяжного факела (м/с), равная скорости транспортирования пыли в воздуховоде, принимается для тяжелой наждачной пыли 14-16 м/с и для легкой минеральной 10-12 м/с; l - рабочая длина вытяжного факела, м; k - коэффициент, зависящий от формы и соотношения сторон воронки: для круглого отверстия k = 7,7 для прямоугольного с соотношением сторон от 1:1 до 1:3 k = 9,1; V_k - необходимая конечная скорость вытяжного факела у круга, принима­емая равной 2 м/с.

4.2 Некоторые примеры расчетов производственной вентиляции

4.2.1 Расчет вентиляции помещения кузнечно-рессорного участка

Для создания нормальных санитарно-гигиенических условий на рабочих местах на кузнечно-рессорном участке станции технического обслуживания и ремонта (ТО и ТР) автомобилей необходимо спроектировать и применить общеобменную и местную вентиляцию.

Общеобменная вытяжная вентиляция обеспечивает удаление вредных веществ, образующихся на участке и постах, оборудованных местными отсосами, эффективность которых составляет 75% от общего воздухообмена участка.

Расчет количества приточного воздуха, необходимого для общеобменной приточно-вытяжной вентиляции, производится из условия выделения в помещение участка ремонта загрязняющих веществ, избыточного тепла и влаги. Расчет выполняется в соответствии со СНиП 2.04.05 - 86 “Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха”.

Расчет воздухообмена из условия выделения избыточной влаги в помещение, м³/час для создания нормальной относительной влажности воздуха рабочей зоны производится по формуле:

, (4.2.1)

где - плотность приточного воздуха (принимаем - 1,2 кг/м³);

- влагосодержание воздуха, удаляемого из помещения, кг/час (определяется по диаграмме и равно - 12,6 г/кг);

- влагосодержание воздуха, подаваемого в помещение, кг/час (определяется по диаграмме и равно - 10,2 г/кг);

- cуммарное количество выделяемой влаги в помещение, кг/час:

, (4.2.2)

где - количество влаги, выделяемой людьми, определяется зависимостью (кг/час):

, (4.2.3)

где - количество влаги, выделяемое одним работником, выбирается по таблице в зависимости от температуры в помещении и тяжести производимых работ ( в нашем случае при условии средней тяжести работ, при температуре 35⁰С около оборудования - 280 г/час);

- число работающих в цехе (4 человека).

Тогда кг/час.

- количество влаги, испаряющейся в помещении ремонтного участка с открытой не кипящей поверхности воды (при мойке и сушке), кг/час определяем по формуле:

, (4.2.4)

где a - фактор гравитационной скорости воздуха, принимается по таблице в зависимости от температуры уходящего воздуха (в нашем случае a = 0,022 при температуре менее 30 ⁰С);

v - скорость движения воздуха над поверхностью жидкости (принимаем равной 0,5 м/с);

p₂ - давление водяного насыщенного пара, принимаемое при температуре поверхности воды 23 ⁰С ( для условий поста мойки при В = 745 мм рт.ст. p₂ = 21,1 мм рт.ст.);

p₁ - давление водяного пара в воздухе, мм рт.ст. определяемое по формуле:

, (4.2.5)

где t_В - температура воды в месте расположения моечной ванны (принимаем 25 ⁰С);

t_П - температура поверхности воды (принимаем 23 ⁰С);

мм рт.ст.;

F - площадь испарения влаги с открытых поверхностей емкостей с водой для закалки горячих деталей составляет около 20 м².

Тогда кг/час,

Следовательно, кг/час.

Тогда, подставляя известные величины в формулу, рассчитаем потребный воздухообмен, необходимый для нормализации параметров микроклимата на участке:

м³/час.

Произведем теперь расчет необходимого воздухообмена от выделения явного тепла в помещении участка для нормализации параметров микроклимата.

Расчет воздухообмена из условия выделения избытков явного тепла в помещение, м³/час производится по формуле (м³/час):

, (4.2.6)

где Q_я – количество выделяемого явного тепла, кВт;

с_в – массовая теплоемкость приточного воздуха (1 кДж/кг∙К);

- плотность приточного воздуха (принимаем - 1,2 кг/м³);

- температура воздуха, удаляемого из помещения (принимаем для нашего участка равной 22⁰С);

- температура наружного воздуха, подаваемого в помещение (принимаем как среднестатистическую для летнего времени года равной 18⁰С).

- cуммарное количество выделяемого явного тепла складывается из следующих составляющих:

, кВт (4.2.7)

где Q_п – тепловыделение от термических печей;

Q_мех - тепловыделение при работе механического оборудования;

Q_нп - тепловыделение от нагретых поверхностей.

Определим тепловыделение от термических печей:

, (4.2.8)

где - теплотворная способность природного газа (=35600 кДж/кг);

В- расход топлива, кг/ч;

α – доля теплоты, идущей в помещение участка для печи с бесподвальным подом, α = 0,5;

η – коэффициент одновременности работы всех печей;

k - количество печей.

Расход топлива определим из эмпирической формулы:

, (4.2.9)

где α₁ – удельный расход топлива на 1кВт мощности, принимаем в нашем случае 0,58 кг/ч;

K_α1 – коэффициент режима работы печи с учетом разогрева и регулирования процессом горения, принимаем равным 1,2;

N – мощность одной печи на участке, кВт.

Таким образом, расход природного газа равен:

кг/ч.

Тогда, тепловыделение от термических печей равно:

кВт.

Определим тепловыделение при работе механического оборудования на участке.

, (4.2.10)

где N_мех – мощность установленных на участке механизмов (принимаем 11 кВт);

η₂ , η₃ , η₄ , η₅ – коэффициенты использования установленной мощности, одновременной работы механизмов, загрузки механизмов и преобразования механической энергии в тепловую. Данные коэффициенты соответственно равны: η₂ =0,5 , η₃ =0,8 , η₄ =0,9 , η₅ =0,7.

Тогда получим тепловыделение от работающего механического оборудования: кВт.

Определим тепловыделение от нагретых поверхностей Q_нп на кузнечно-рессорном участке СТОА.

, (4.2.11)

где α – коэффициент теплоотдачи от цилиндрических поверхностей, Вт/м²;

F – суммарная площадь нагретых деталей в цехе (около 60 м²);

t_нп – средняя температура нагретых поверхностей (принимаем 45 ⁰С).

Рассчитаем коэффициент теплоотдачи по формуле:

Вт/м².

Следовательно тепловыделение от нагретых поверхностей Q_нп будет равно: кВт.

Суммарное количество выделяемого явного тепла на рассматриваемом участке равно:

кВт

Расчетный необходимый воздухообмен для кузнечного участка из условия выделения избытков явного тепла в помещение для нормализации параметров микроклимата, м³/час равен:

м³/час.

Расчет выбросов загрязняющих веществ от кузнечно-рессорного участка

Основным оборудованием участка являются: кузнечный горн (одна нагревательная печь), кузнечные молоты и одна закалочная ванна.

Кузнечный горн работает на природном газе. В закалочных ваннах применяются масла. В результате выполняемых на кузнечно-рессорном участке работ в воздух помещения и далее в атмосферу выделяются : оксид углерода, оксиды азота, пары и аэрозоли масел.

Имея исходные данные по участку, проведем расчет выбросов загрязняющих веществ. Выбросы от нагревательной печи, работающей на природном газе рассчитаем как максимально разовые для оксида углерода СО по формуле:

, (4.2.12)

где С_со – выход окиси углерода при сжигании газа;

B – расход природного газа, равный 2,2 кг/ч или 13,2 т/год;

q₁ – потери теплоты вследствие механической неполноты сгорания (принимаем по таблицам 0,5).

Выход окиси углерода С_со при сжигании газа определяется по формуле:

, (4.2.13)

где q₂ – потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания природного газа, в нашем случае равны – 0,5;

R – коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива (для газа равен – 0,5);

- теплотворная способность природного газа (=35,6 МДж/кг);

Таким образом, выход окиси углерода С_со равен: кг/т. Следовательно, валовый выброс СО будет равен:

кг/год (0,02 кг/час)

Расчет выбросов для оксидов азота произведем по формуле:

, (4.2.14)

где K_NOx – параметр, характеризующий количество окислов азота, зависящий от тепловой мощности кузнечного горна и для природного газа равный 0,08;

β – коэффициент, зависящий от степени снижения выбросов окислов азота при применении технических решений (в нашем случае β=0).

Следовательно, кг/год (0,006 кг/час).

Для масляной ванны, находящейся на кузнечно-рессорном участке принимаем согласно нормативам выделение паров масел – 0,01 кг/час.

Расчет потребного воздухообмена кузнечно-рессорного участка по условиям выброса загрязняющих веществ

Для обеспечения установленных ГОСТ 12.1.005-88 “Воздух рабочей зоны” параметров микроклимата в производственных помещениях станций ТО автомобилей организуется общеобменная рабочая и аварийная приточно-вытяжная вентиляция, а также местная вытяжная вентиляция.

Потребный расход воздуха L для общеобменной вентиляции определяется из условий разбавления вредных примесей до предельно допустимых концентраций по формуле:

, (4.2.15)

где С_ПДК - предельно допустимая концентрация СО в воздухе рабочей зоны ( она равна - 3,0 мг/м³);

С_ПР.В - концентрация вредного вещества в приточном воздухе (для расчетов принимается равной 0,3 С_ПДК.

Следовательно, переведем М_СО из кг/час в мг/час, т.е. получим

0,02 ·10⁶ = 20000 мг/час, тогда потребный воздух на общеобменную вентиляцию составит: м³/час.

Аналогично рассчитаем потребный воздух на общеобменную вентиляцию по условиям выбросов оксидов азота:

м³/час

Предельно допустимая концентрация NO_x в воздухе рабочей зоны согласно ГОСТ 12.1.005-88 “Воздух рабочей зоны” составляет С_ПДК=5,0 мг/м³.

Наконец, определим количество воздуха, необходимого на общеобменную вентиляцию по условиям выбросов аэрозолей и паров масел:

м³/час

Предельно допустимая концентрация паров масел в воздухе рабочей зоны согласно ГОСТ 12.1.005-88 “Воздух рабочей зоны” составляет С_ПДК=5,0 мг/м³.

Таким образом, общий воздухообмен необходимый для поддержания нормальных условий жизнедеятельности работников кузнечно-ресcорного участка СТОА составляет:

В случае, если нагревательную печь и ванну закалки деталей оборудовать местной вентиляцией (отсосами), через которую удаляется 75 % всех вредных выделений веществ, воздухообмен общеобменной вентиляции будет равен - 16960∙0,25=4240 м³/ч. Подача воздуха для компенсации вытяжки должна осуществляться непосредственно в рабочую зону кузнечно-рессорного участка. При организации общеобменной и местной вентиляции производственного участка с рассчитанной производительностью практически будет обеспечена пожаровзрывобезопасность работ на станции технического обслуживания автомобилей (СТОА).

4.2.2. Расчет вентиляции помещения участка сварки кузовов автомобилей

Для создания нормальных санитарно-гигиенических условий на рабочих местах на сварочном участке станции ТО и ТР автомобилей необходимо применить общеобменную и местную вентиляцию.

Общеобменная вытяжная вентиляция обеспечивает удаление вредных веществ, образующихся на участке и постах, оборудованных местными отсосами, эффективность которых составляет 75%.

Расчет общего воздухообмена на сварочном участке произведем по удельному расчетному воздухообмену в зависимости от свариваемых материалов при сварке в углекислой среде ( м³/ч):

,

где l_р - расчетный воздухообмен, м³ на 1 кг израсходованного сварочного материала, определяемый от вида сварки;

q - расход сварочного материала (кг/ч), который принимается по данным технологического процесса для одного сварочного поста.

На сварочном посту производят сварку кузовов в среде углекислого газа, использую при этом сварочную проволоку типа

Св-08Г2С при токе сварки 200 А. При таких условиях сварки расход проволоки на посту составит 2 кг/ч, следовательно общий воздухообмен на посту будет равен:

L = 2 4000 = 8000 м³/ч

Так как, сварочный пост оборудован и местной вентиляцией, через которую удаляется до 75 % всех вредных веществ, воздухообмен общей вентиляции будет равен - 8000  0,25 = 2000 м³/ч.

Расчет заборного устройства местной вентиляции

Применяемые местные отсосы на участке сварки подвижные.

Объем воздуха, удаляемого местным отсосом с одного поста определен ранее и равен 6000 м³/ч. Следовательно, площадь рабочего отверстия заборного устройства опредилится по формуле:

,

где L = 6000 м³/ч- объем удаляемого воздуха местным отсосом,

u - скорость подсоса воздуха через открытые рабочие отверстия (принимается для сварки в среде СО₂ равной 0,5 м/с).

Значит площадь рабочего отверстия заборного устройства равна:

F = 6000 / (3600  0,5) = 3,3 м². По этому значению подбираются вытяжные панели.