ДИПЛОМ / Раздел ДП Безопасность и охрана труда, Методические указхапния и примеры расчета / ПРимеры выполнения расчетов по ОТ

tг – температура воды или пара при входе в радиатор, °С, (для водяных радиаторов низкого давления tг = 85...95, высокого давления tг = 120...125, для паровых радиаторов tг = 110...115);

tх – температура воды или пара при выходе из радиатора, °С, (для водяных радиаторов низкого давления tх = 65...75, для водяных и паровых радиато-

ров высокого давления tх = 95);
tn – принятая температура воздуха в помещении, °С.
По площади ΣFun определяют необходимое количество п0		секций нагрева-
тельных приборов
n Fнп		(2.17)
в	Fв

где Fо – площадь одной секции радиатора, зависящая от его марки, м2

(табл. 2.10).

Пример 2.2. Определите необходимое количество секций нагревательных приборов, если площадь поверхности одной секции 0,2 м2, суммарные потери тепла 25000 Вт, температура воды на входе в отопительную систему 90 градусов, на выходе 60 градусов, коэффициент теплопередачи 0,9 Вт/м2 К.

Решение. Общую площадь поверхности ΣFun(м2) нагревательных приборов определим по формуле (2.16)

F

Qn

,

25000

505м2

нп

t

t

90 60

k

T

г

x

t

n

0,9

20

2

2

По формуле (2.17) определяют необходимое количество no секций нагревательных приборов

n Fнп		505	= 2525 секций.
в	Fв	0,2

Вывод. Для отопления потребуется 2525 секций нагревательных приборов.

Пример 2.3. Определить потребное количество тепла для создания нормальной температуры внутри жилого дома площадью 10x15 м2 и высотой 6 м, если удельная тепловая характеристика 0,55 Вт/м3К, наружная температура - 15°С. Определить площадь поверхности нагрева отопительных приборов, если коэффициент теплоотдачи равен 10 Вт/м2К.

Решение. Теплопотери Qo (Вт) через наружные ограждения и здания определяем по формуле (2.15), принимая температуру внутри помещения 20°

Qo = qo ·Vn(tв – tn)= 0,55 · 900 (20-(-15))=17325 Вт

67

Общую площадь поверхности ΣFun(м2) нагревательных приборов определим по формуле: (2.16)

F			17325			26,65м2
		95 75
нп
		10		20
			2

Вывод. Для возмещения теплопотерь потребуются нагревательные элементы, общей площадью 26,65 м2.

2.5.Расчет калориферного отопления

Втом случае, если в производственном помещении предусматривается воздушное отопление, расчет и выбор калориферов производятся следующим образом. Определяют часовой расход тепла на нагрев воздуха (Вт) внутри помещения

Qв = 0,278 св· Gв (tв - tn)/рк,

(2.18)

где св – теплоемкость воздуха, кДж/м3 К (св = 1 кДж/м3 К); Gв – количество нагреваемого воздуха, кг/ч;

tв – температура воздуха внутри помещения, °С;

tн – расчетная температура наружного воздуха (tн = -30°С);

рк – плотность воздуха, выходящего из калорифера, кг/м3 (табл. 2.11). 0,278 – коэффициент перевода (1 кДж/ч = 0,278 Вт).

Таблица 2.11 – Плотность воздуха при различных температурах и барометрическом давлении

Температура	Плотность воздуха (кг/м3) при различной температуре и барометрическом
воздуха °С				давлении (мм.рт.ст.)
	725	730	735	740		745	750	755	760	765	770
-10	1,280	1,285	1,292	1,307		1,316	1,325	1,333	1,342	1,351	1,360
-8	1,271	1,280	1,288	1,257		1,306	1,315	1,323	1,332	1,341	1,350
-6	1,261	1,270	1,279	1,287		1,296	1,305	1,314	1,322	1,331	1,340
-4	1,252	1,261	1,269	1,278		1,286	1,295	1,304	1,313	1,321	1,330
-2	1,243	1,251	1,260	1,268		1,277	1,286	1,294	1,303	1,312	1,320
0	1,234	1,242	1,251	1,259		1,268	1,276	1,285	1,293	1,302	1,311
2	1,225	1,233	1,242	1,250		1,258	1,267	1,276	1,284	1,292	1,301
4	1,216	1,224	1,233	1,241		1,249	1,258	1,266	1,275	1,283	1,291
6	1,207	1,215	1,224	1,232		1,241	1,249	1,257	1,265	1,274	1,282
8	1,198	1,207	1,215	1,223		1,232	1,240	1,248	1,256	1,265	1,273
10	1,190	1,198	1,207	1,215		1,223	1,231	1,240	1,247	1,256	1,264
12	1,182	1,190	1,198	1,206		1,214	1,222	1,231	1,239	1,247	1,255
14	1,173	1,181	1,190	1,198		1,206	1,214	1,222	1,130	1,238	1,246
16	1,165	1,173	1,181	1,190		1,197	1,205	1,213	1,222	1,230	1,238
				68

18	1,157	1,165	1,173	1,181	1,189	1,197	1,205	1,213	1,221	1,229
20	1,146	1,157	1,165	1,173	1,181	1,189	1,197	1,205	1,213	1,221

Задаваясь массовой скоростью воздуха υr, в пределах экономически выгодной, определяют предварительно живое сечение Fк (м2) калориферной установки

F	Gв	,	(2.19)
k	3600 r

где Gв - количество нагреваемого воздуха, кг/ч;

υr - массовая скорость воздуха, кг/м2 ·с, (υr = 5... 10 кг/м2 ·с).

По расчетному живому сечению и техническим характеристикам подбирают модель и номер калорифера (табл. 2.12).

Таблица 2.12 – Техническая характеристика калорифера

Модель	Номер	Поверхность	Живое сечение для прохода, м2		Масса с оцинков-
		нагрева, м2	воздуха	теплоносители	кой, кг
	2	12,7	0,115	0,0061	70
	3	16,9	0,154	0,0082	91
	4	21,4	0,195	0,0082	110
КФБ	5	26,8	0,244	0,0102	130
	6	32,4	0,295	0,0102	160
	7	38,9	0,354	0,0122	193
	8	45,7	0,416	0,0122	221
	9	53,3	0,486	0,0143	255
	10	61,2	0,558	0,0143	289
	2	9,9	0,115	0,0046	56
	3	13,2	0,154	0,0061	72
КФС	4	16,7	0,195	0,0061	87
	5	20,9	0,244	0,0076	108
	6	25,3	0,295	0,0076	127
	7	30,4	0,354	0,0092	154
	8	35,7	0,416	0,0092	175
	9	41,6	0,486	0,0107	202
	10	47,8	0,558	0,0107	228

При параллельном подключении двух калориферов живое расчетное сечение выбираемых калориферов уменьшается в два раза.

Рассчитывают массовую скорость υм (кг/м2 · с) воздуха для принятой модели калорифера

	м		G	в	,	(2.20)
			3600
				F
				кф

где Fкф – фактическое живое сечение выбранных калориферов, м2. Находят скорость движения воды υТ (м/с) в трубках калорифера по форму-

ле

69

Т		Qв	,	(2.21)
		1000 Cв fтр рв (t1 t2 )

где Qв – расход тепла на нагрев воздуха, Вт (1 Вт = 3,6 кДж/ч); fmp – полное сечение для прохода воды в калорифере, м2; t1 – температура воды при входе в калорифер, °С;

t2 – температура воды при выходе из калорифера, °С; св – теплоемкость воды, кДж/м3 · К (св = 4,19 кДж/м3К); 1000 – коэффициент перевода {3,6/3600 = 1000); рв – плотность воды (рв= 1000кг/м3).

Средняя скорость воды должна находиться в пределах 0,2...0,5 м/с. Исходя из расчетной массовой скорости воздуха υм, определяют коэффициент теплопе-

редачи КТ калорифера (табл. 2.13).
Таблица 2.13 – Коэффициент теплопередачи КТ								калориферов КФС и КФБ,
Вт/(м2 · К)
	Скорость дви-					Массовая скорость воздуха υм, кг/(м2с)
Теплоноситель	жения теплоно-
	сителя по труб-
				2		4	6		8	10	12	14
	кам υТ, м/сек
	0,01			7,3		8,9	10,1		11	11,9	12,4	13
	0,03			9,4		11,5	12,9		14,2	15,1	15,9	16,6
	0,06			10,9		13,4	15,1		16,5	17,6	18,6	19,4
	0,1			12,3		15,1	17,0		18,5	19,7	20,8	22,3
Вода	0,2			14,3		17,6	19,8		21,6	23,1	24,3	25,5
	0,3			15,7		19,2	21,7		23,7	25,3	26,7	27,9
	0,4			16,7		20,5	23,2		25,2	27	28,4	29,8
	0,5			17,6		21,6	24,4		25,9	28,4	29,9	31,3
	0,6			18,3		22,5	25,3		27,6	29,5	31,1	32,6
	0,7			18,5		22,8	25,6		27,8	29,8	31,5	33
	0,8			18,7		23	25,9		28,2	30,2	31,8	33,3
	1			19		23,4	26,3		28,7	30,7	32,4	33,9
Пар	-			13,4		17,9	21,2		24,0	26,3	28,4	30,3
Определяют расчетную поверхность нагрева Fрас(м2) калорифера по фор-
муле		Qв
	Fрас				,							(2.22)
		КТ (tсрТ
				tсрВ )

где (tсрT – средняя температура теплоносителя, которая принимается равной для воды (t1 + t2)/2, для насыщенного пара при давлении до 0,03 атмосфер (100°С), более 0,3 атмосфер - температура пара;

tсрВ – средняя температура воздуха, равная полусумме начальной и конечном температуры воздуха в помещении

70

tcpB (tn tk ).

2

Рассчитывают количество устанавливаемых калориферов по формуле

n			Fpac	,	(2.23)
	k
			F
			k

где Fрас – расчетная поверхность нагрева выбранного калорифера, м2; Fк – поверхность нагрева выбранного калорифера, м2(табл. 2.12).

Определяют суммарную площадь калориферной установки ΣFycm (м2)

Σ Fрас = пк · Fк

(2.24)

где пк – фактическое число калориферов в установке.

По массовой скорости воздуха υм из табл. 2.14 определяют сопротивление движению воздуха в установке.

Таблица 2.14 – Сопротивление движению воздуха (Δр) через калориферы КФС и КФБ

Модель ка-			Массовая скорость воздуха υм, кг/м2 сек
лорифера	2	4		6	8	10		12	14
		Сопротивление движению воздуха					р, кг/м2
КФС	0,75	2,4		4,8	7,8	11,5		15,6	20,6
КФБ	0,91	3		5,9	9,5	14		19	25

Пример 2.4. Рассчитать калориферное (воздушное) отопление для помещения объемом V = 525 м3, если известно, что температура внутри помещения должна быть на уровне 20°С, температура снаружи -15°С, кратность воздухообмена К = 2.

Решение. Определим часовой расход тепла на нагрев воздуха (Вт) внутри помещении по формуле (2.18), принимая количество нагреваемого воздуха

Gв = V · К = 525 x 2 = 1050 м3/ч,

Плотность воздуха в формуле не учитываем

Qв = 0,278 св Qв (tв - tн) = 0,278 х 1 х 1050 х (20 - (-15)) = 10216,5 Вт/ч

Задаемся массовой скоростью воздуха υr = 5 кг/м2 с.

Определяем предварительно живое сечение Fк (м2) калориферной установки по формуле (2.19), принимая плотность воздуха при температуре 20°С рав-

ной 1,205 кг/м3 (табл. 2.11)

F	Gk	1050x1,205/(3600x5) 0,07м2
k	3600 r

По расчетному живому сечению и техническим характеристикам подбира-

71

ем модель и номер калорифера из таблицы 2.12 - КБФ №2, площадь поверхности нагрева 12,7 м2, фактическое живое сечение для прохода воздуха Fкф = 0,115м2, для прохода теплоносителя fтр = 0,0061 м2.

Рассчитываем массовую скорость υм (кг/м2 ·с) воздуха для принятой модели калорифера по формуле (2.20) с учетом фактического живого сечения калорифера Fкф = 0,115 м2

		м		G	в	1050x1,205/(3600x0,115) 3,05кг/ м2 с
				3600	F
					кф

Находим скорость движения воды υм (м/с) в трубках калорифера по формуле (2.21), принимая температуру воды на входе и выходе из калорифера 80°С и 60°С соответственно, полное сечение для прохода воды (теплоносителя) в калорифере fтр = 0,0061 м2

Т		Qв	10216,5/1000 4,19 1000 0,0061(80 60) 0,02м/с
		1000 Cв fтр рв (t1 t2 )

Исходя из расчетной массовой скорости воздуха и скорости движения теплоносителя определяем коэффициент теплопередачи КТ калорифера по табл.2.13: для массовой скорости воздуха υм = 3,05 кг/м2·с и скорости теплоносителя υТ = 0,02 м/с коэффициент теплопередачи КТ = 9 Вт /м2 ·К.

Определяем расчетную поверхность нагрева Fрас = (м2) калорифера по формуле (2.22), рассчитав предварительно среднюю температуру теплоносителя tсрT = (t1 + t2)/2, = (80+60)/2 = 70°С и среднюю температуру воздуха в по-

мещении tcpB	(tn	tk )			(15 20)/2	17,5 C
		2
	F	рас			Qв		10216,5/ 9(70 17,5) 21,6м2
					КТ (tсрТ tсрВ )

Рассчитываем количество устанавливаемых калориферов по формуле (2.23), принимая поверхность нагрева выбранного калорифера по табл. 2.12

FК = 12,7 м2

nk Fpac 21,6/12,7 1,7

Fk

Принимаем 2 калорифера КБФ № 2.

Определяем суммарную площадь калориферной установки ΣFycm (м2), со-

стоящей из калориферов, по формуле (2.24)

ΣFycm = пк · FК = 2 x 12,7 = 25,4 м2

По массовой скорости воздуха υм из табл. 2.14 определяем сопротивление движению воздуха в калорифере КБФ: р = 2кг/м2.

Вывод. Для воздушного отопления помещений необходимы 2 калорифера КБФ.

72

Задачи

1 Определить потребное количество тепла для создания нормальной температуры внутри жилого дома площадью 100 м2 и высотой 6 м, если удельная тепловая характеристика 0,3 Вт/м3 °С, наружная температура - 12°С.

2 Определите необходимое количество секций нагревательных приборов, если площадь поверхности одной секции 0,6 м2, суммарные потери тепла 12000 Вт, температура воды на входе в отопительную систему 80 градусов, на выходе 55 градусов, коэффициент теплопередачи 0,9 Вт/м2 °С.

3 Определить площадь поверхности нагрева отопительных приборов паровой системы отопления, если коэффициент теплоотдачи равен 10 Вт/м2 °С, температура внутри административного помещения объемом 100 м3 должна быть не ниже 23°С.

Глава 3. Вентиляция производственных помещений 3.1 Общие сведения

Все химические вещества производственной среды по отношению к организму человека могут быть благоприятными, безразличными, вредными.

Вредным называется вещество, которое при контакте с организмом может вызвать заболевание или отклонения в состоянии здоровья.

Классификация химических веществ приведена на рис. 3.1.

Химические вещества

Естественные (природные) Антропогенные (техногенные)

Вредные

По путям поступления

По степени опасности

По характеру действия на человека

По агрегатному состоянию

Индифферентные		Биологически актив-
(безразличные)		ные (биогенные)

Через легкие

Через желудочно-кишечный тракт

Через кожу

Чрезвычайно опасные – ПДК до 0,1мг/м3

Высоко опасные – ПДК от 0,1 до 1 мг/м3

Умеренно опасные – ПДК от 1,1 до 10 мг/м3

Мало опасные – ПДК свыше 10 мг/м3

Общетоксические

Раздражающие

Канцерогенные

Мутагенные

Сенсибилизирующие

73

Твердые

Жидкие

Составная часть химических регуляторов физиологичес-

ких функций

Строительный материал живого веще-

ства

Микроэлементы – J,

Cu, Co, Zn, Pt, Mo, Mn и др.

Микроэлементы – О, C, H, N, Cl, S, P, Ca, Na. Mg и др.

Рис. 3.1. Классификация химических веществ [28]

В организм человека химические вещества могут поступать через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, кожу и слизистые, вызывая различные отклонения в состоянии здоровья (рис. 3.2).

Для оздоровления воздушной среды производственных помещений используют различные методы: организационные, медико-профилактические, контрольные, индивидуальные и коллективные средства защиты. К техническим методам уменьшения действия вредных веществ относятся автоматизация производства, герметизация вредных процессов, вентиляция помещений, экранирование, фильтрование и пылеулавливание, использование укрытий и камер и др.

Рис.3.2. Результат действия вредных веществ на человека [28]

3.2. Классификация систем вентиляция

Нормативные санитарно-гигиенические условия в помещении можно поддерживать удалением из него загрязненного или высоконагретого воздуха и заменой его чистым из нагружной атмосферы.

Вентиляция – это процесс замены загрязненного воздуха свежим с целью создания в производственных помещениях воздушной среды, отвечающей са- нитарно-гигиеническим нормам [23].

Механическая вентиляция по месту действия может быть общеобменной, местной и комбинированной (рис.3.3).

Общеобменной называют такую вентиляцию, при которой обменивается весь воздух в помещении. Местная вентиляция предназначена для удаления вредного воздуха непосредственно с места его образования (рис. 3.4, 3.5).

74

Рис. 3.3. Классификация типов вентиляции помещений [28]

а, б, в – общеобменная; г – общеобмеяим и местам; д – организация воздухообмена: 1 – помещение пульта управления; 2 – местные отсосы

Рис. 3.4. Системы вентиляции

75

Рис. 3.5. Схема организации воздухообмена при общеобменной вентиляции

По роду действия вентиляция разделяется на приточную, вытяжную и приточно-вытяжную.

При естественной вентиляции воздух поступает в помещение и удаляется из него под воздействием ветра (ветровой напор).

Естественная вентиляция производственных помещений осуществляется инфильтрацией, аэрацией и дефлекторами.

Аэрация – это организованный и управляемый воздухообмен за счет теплового (ветрового) напора.

Дефлекторы – это устройства, повышающие тягу внутреннего воздуха за счет использования скорости движения наружного воздуха.

Инфильтрация – это естественная нерегулируемая вентиляция, осуществляемая через неплотности строительных конструкций зданий.

3.3. Расчет вентиляции по коэффициенту кратности воздухообмена

Количество воздуха, подаваемого или удаляемого из помещения за 1 час, отнесенное к внутренней кубатуре помещения, называется кратностью возду-

хообмена (табл.3.1).

Таблица 3.1 – Кратность воздухообмена (К) для различных помещений

Категория помещений	К	Категория помещений	К
Административные помещения	1,5	Отделение ремонта топливной	1,5-2
		аппаратуры
		Столярное отделение
Моторо-ремонтный цех Ма-	1,5-3	Станочное отделение Моечное отде-	2-3
шинный, аппаратный цех Ам-		ления Отделение обкатки двигателей
миачные холодильные установ-		Склад хранения муки Тестораэде-
ки		лочное отделение
Столярные мастерские
Фреоновые холодильные уста-	3	Медницкое отделение Пивобезалко-	3-4
новки		гольное производство Консервный
Цех убоя и разделки туш Залы		цех Маслоцех Творожный цех
заседаний
Животноводческие фермы	2-4	Цех приготовления кормов	5
Сварочное отделение Кузнеч-	4-6	Пекарный зал Курительные комнаты	10-12
ный цех Колбасный цех Бро-		Топочное отделение Окрасочное от-
дильный цех		деление Отделение зарядки аккуму-
		ляторов

Кратность воздухообмена рассчитывается по фактическому и допустимому содержанию вредных веществ

76