Вентиляция _new (9)

Министерство науки и образования Украины Одесский национальный политехнический университет Институт промышленных технологий дизайна и менеджмента

Кафедра: управление системами безопасности жизнедеятельности

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 9

«ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕСТНОЙ ВЫТЯЖНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ»

Для студентов всех специальностей

Утверждено на заседании кафедры

УС БЖД Протокол № 1 от 29.01.2012г.

Одесса ОНПУ 2012

Методические указания к лабораторной работе «Исследование эффективности местной вытяжной вентиляции» для студентов всех специальностей /Сост. А.Ю. Москалюк. – Одесса: ОНПУ, 2012. - 12 с.

Составитель: Андрей Юрьевич Москалюк (афтор жот нипадецки)

СОДЕРЖАНИЕ

1.Теоретические положения

1.1Назначение и классификация систем вентиляции

1.2Требования к санитарно-гигиеническому и экологическому состоянию воздушной среды.

1.3Местная вытяжная вентиляция. Принцип действия.

1.4Вытяжные шкафы (кабины и камеры)

1.5Вытяжные зонты

2.Определение фактической производительности (эксперимент)

3.Порядок выполнения домашнего расчета по вариантам

3.1Определение необходимой производительности вытяжного шкафа для ассимиляции тепловыделений.

3.2Определение необходимой производительности прямоугольного зонта для удаления вредных веществ из рабочей зоны.

4.Контрольные вопросы

5.Литература (вдруг комуто)

1

Цель работы: оценить производительность вытяжной установки в лаборатории БЖД посредством инструментальных измерений.

Определить необходимую производительность вытяжной установки для удаления вредных веществ и/или рассеивания излишков тепла из рабочей зоны.

1.Теоретические положения

1.1Назначение и классификация систем вентиляции

Под вентиляцией понимают систему мероприятий и устройств, предназначенных для обеспечения на постоянных рабочих местах, в рабочей и обслуживаемой зонах помещений метеорологических условий и чистоты воздушной среды, соответствующих гигиеническим и техническим требованиям.

Основная задача вентиляции – удалить из помещения загрязненный или нагретый воздух и подать свежий.

Воздухообмен в помещении можно значительно сократить, если улавливать вредные вещества в местах их выделения, не допуская распространения по помещению. С этой целью технологическое оборудование, являющееся источником выделения вредных веществ, снабжают специальными устройствами, от которых производится отсос загрязненного воздуха. Такая вентиляция называется местной вытяжной. Местная вентиляция по сравнению с общеобменной требует значительно меньших затрат на устройство и эксплуатацию.

На производстве используют комбинированные системы вентиляции (общеобменную с местной, приточную с вытяжной и др.).

Для эффективной работы системы вентиляции важно, чтобы еще на стадии проектирования были выполнены следующие технические и са- нитарно-гигиенические требования.

1.Количество приточного воздуха Lпр. должно соответствовать количеству удаляемого (вытяжки) Lвыт.

2.Приточные и вытяжные системы в помещении должны быть правильно размещены. Вытяжки над источниками выделений и т.д.

3.Система вентиляции не должна вызывать переохлаждения или перегрева работающих.

4.Система вентиляции не должна создавать шум на рабочих местах, превышающий предельно допустимые уровни.

5.Система вентиляции должна быть электро-, пожаро- и взрывобезопасна, проста по устройству и надежна в эксплуатации.

Рис. 1 Приточно-вытяжная система местной вентиляции

1.2 Требования к санитарно-гигиеническому и экологическому состоянию воздушной среды.

Состояние воздушной среды характеризуется газовым составом воздуха, его температурой, влажностью, давлением, скоростью движения воздуха, степенью загрязненности и ионным составом.

По степени воздействия на организм человека вредные вещества подразделяются на четыре класса:

1—чрезвычайно опасные; 2—высоко-опасные; 3—умеренно опасные; 4—малоопасные.

Эти классы установлены для условий непрерывного вдыхания веществ без изменения их концентрации во времени. (См. табл.1)

В воздухе рабочей зоны установлены для каждого вещества два основных норматива:

2

1)максимальная разовая ПДКм.р. (усредненная за 20—30 мин) с целью предупреждения рефлекторных реакций у человека вследствие кратковременного воздействия не обнаруживаемых по запаху вредных веществ;

2)средняя суточная ПДКс.с. с целью предупреждения общетоксического, мутагенного, канцерогенного и другого действия при неограниченно длительном вдыхании вредных веществ.

Рабочей зоной считается пространство да 2 м высотой, где размещается место постоянного или временного пребывания работающих.

Часто создается ситуация, когда в воздухе рабочей зоны одновременно находятся несколько вредных веществ. В этом случае возможно суммация вредного действия или более того, усиление действия вредных веществ на организм человека.

В таких случаях сумма концентраций вредных веществ, нормированная на ПДК не должны превышать единицы, согласно выражению:

С1		С2		С3	...	Сn	1,	(1)
				ПДК3
ПДК1 ПДК2						ПДКn

К вредным веществам, обладающим суммацией действия относят близкие по химическому строению и составу вещества: диоксид серы и диоксид азота; оксид углерода и фенол; и т.д. (водка с пивом)

1.3 Местная вытяжная вентиляция. Принцип действия.

Применение ее основано на улавливании и удалении вредных веществ непосредственно у источника их образования. Так, если борьба с пылью при помощи обменной вентиляции дает малый эффект, то местная вентиляция позволяет полностью устранить запыленность помещения.

Устройства местной вытяжной вентиляции делают в виде укрытий или местных отсосов. Количество воздуха Lу (м3/ч, который необходимо удалить от укрытий и отсосов, определяют по формуле:

Lу 3600 F U ,

(2)

где F – площадь открытого проема, через которые проходит воздух, м2; U – скорость воздуха в проеме, величина которого зависит от типа

вытяжного устройства и характера вредных веществ, м/с.

Укрытия с отсосом характерны тем, что источник вредностей находится внутри них;

Это могут быть укрытия-кожухи, вытяжные шкафы, витринные укрытия, кабины и камеры т.е. полностью или частично заключающие оборудование. Внутри укрытий создается разрежение, в результате чего вредные вещества не могут попасть в воздух помещения. По отсасывающим воздуховодам они удаляются из укрытия.

Такой способ предотвращения выделений вредных веществ в помещениях называется аспирацией.

Рис. 1 Вытяжной шкаф	Рис. 2 Вытяжной зонт

1.4 Вытяжные шкафы (кабины и камеры) применяют при раз-

личных операциях, связанных с выделением вредных газов и паров. Термической и гальванической обработке металлов, окраске, развеске и расфасовке сыпучих материалов.

Вытяжной шкаф представляет собой колпак, емкость большого объема, внутри которого происходит выделение вредных веществ при проведении каких-либо работ или производятся работы, связанные с выделением вредных веществ (пескоструйная и дробеметная обработка, окрасочные работы и т.д.).. Выделяющиеся газы и пары, попадая в колпак, собираются и поступают во всасывающий воздуховод.

Скорость воздуха, засасываемого в шкаф через рабочее отверстие, принимают равной при удалении:

3

-малоопасных паров и газов 0,5 – 0, м/с (пары кислот, спиртов и др.)

-особенно опасных паров и газов 1 – 1,5 м/с (пары свинца, ртути, цианистых соединений и др.).

1.5Вытяжные зонты применяют для локализации поднимающихся вверх тепло- и влаговыделений любых вредных веществ (исключая очень токсичные)

Зонты делаются открытыми со всех сторон (без свесов) и частично открытыми – с одной, двух или трех сторон – со свесами.

По форме сечении зонты бывают прямоугольными или круглыми, стационарными или поворотными.

Размеры (м) прямоугольного зонта в плане определяют из выражения: A = a + 0,8h, где a – стороны перекрываемой поверхности, м; h – расстояние от перекрываемого оборудования до низа зонта, м. Наиболее равномерное всасывание обеспечивается при угле раскрытия зонта

β менее 60º.

Средняя скорость воздуха в расчетном сечении зонта:

-для нетоксичных веществ 0,15 – 0,85 м/с;

-для токсичных веществ зависит от количества открытых сторон зонта:

с4-х сторон – V = 1,05 – 1,25 м/с,

стрех сторон – V = 0,9 – 1,05 м/с,

сдвух сторон – V = 0,75 – 0,9 м/с,

содной стороны – V = 0,5 – 0,75 м/с.

Для прямоугольного зонта (открыто с 4–х сторон):

F = (2∙А + 2∙В)∙ h = 2 (А + В)∙ h, м2

Одним из условий эффективной работы вытяжного шкафа или зонта является правильный выбор вентиляционной установки, которая состоит из вентилятора и электродвигателя.

Аэродинамические характеристики вентиляторов определяются на специальных стендах согласно ГОСТ 10921—90 «Вентиляторы радиальные и осевые» (зарубежный аналог — ISO 5801 «Industrial fans. Performance testing using standardized airways»).

Процедура определения аэродинамических характеристик вентилятора состоит в измерении производительности вентилятора при различном сопротивлении сети, при этом полное давление вентилятора равно аэродинамическому сопротивлению сети плюс динамическое давление на выходе из стенда (вентилятора).

Аэродинамические характеристики вентилятора обычно включают в себя графики: полного давления PV , мощности N L или КПД

вентилятора η(L).

Правило подбора вентилятора: зона рабочих режимов венти-

лятора должна находиться в зоне максимальной эффективности вентилятора и быть за пределами срывного режима вентилятора.

Рис. 3 Принципв построения аэродинамических характеристик вентиляторов

Рис.4 Аэродинамические характеристики вентилятора

ВЦ 4-75-5 исполнение 1

Наиболее главными при выборе вентиляционной установки являются:

1. Необходимая производительность Lтреб , м3/ч;

2. Полное давление развиваемое вентилятором, Р , Па; 3. Скорость воздуха на вы-

ходе, u , м/с;

4.Мощность электродвигателя, Ny , кВт;

5.Частота вращения двигателя, n, об/с;

6.КПД, %.

4

2. Определение фактической производительности (эксперимент)

Фактический объем воздуха, удаляемый лабораторной установкой определяется по формуле:

L 3600 U F , м3/ч,	(2)
факт

где F – площадь нижнего сечения зонта, м2;

U – скорость движения воздуха в нижнем сечении зонта, м /с. Скорость движения воздуха измеряется прибором анемометром.

Анемометры бывают 2-х видов, см. рис. 3:

1.Чашечный, (1) измеряет скорость воздуха от 1 до 20 м/с;

2.Крыльчатый, (2) измеряет скорость воздуха от 0,5-5 м/с.

1

2

Рис.5. Анемометры: а - чашечный; б - крыльчатый

Особенности измерений:

1.Ось вращения чашечного анемометра устанавливается перпендикулярно потоку всасываемого воздуха, а крыльчатого - параллельно!

2.Значения стрелок на «0» не ставится;

Порядок действий при экспериментальных измерениях:

1.Включаем вентустановку (кнопкой на стене);

2.Отмечаем показания стрелок (всех) до начала эксперимента и потом определяем П1;

3.Устанавливаем анемометр в сечение вытяжного зонта согласно особенностям измерений, т.е. суем анемометр в дырку!

4.С помощью рычажка на внешней стороне корпуса включаем отсчет и одновременно засекаем время - 100 сек.;

5.По истечении 100 сек. (это около 1,5 минуты) рычажком выключаем стрелки и снова отмечаем показания стрелок, определяем П2;

6.Прячем анемометр в коробку (дуть на него не обязательно!)

7.Скорость движения воздуха определяют по графику, на рис. 4 определив предварительно n – число делений в 1 с.

n П2 П1 100

(3)

8.Вычисляем площадь нижнего сечения зонта предварительно замерив его стороны линейкой.

9.Вычисляем по формуле (2) фактическую производительность вытяжного зонта.

10.Сравниваем фактическую производительность с необходимой и делаем вывод (необходимая производительность определена по домашнему расчету для химических выделений и ассимиляции тепловыделений).

11.Производим выбор вентиляционной установки с записью всех ее параметров.

Рис. 4. График перевода показаний счетчика анемометра в показания скорости движения воздуха

5

3.Порядок выполнения домашнего расчета по вариантам

3.1. Расчет производительности вытяжного шкафа для удаления излишков тепла.

L 1840 3	h q F2 , м3/ч,	(4)
2
q 5,71 4,06 VВ t tВ ,		(5)

где Vв— скорость движения воздуха в рабочей зоне помещения, м/с; t — температура веществ и материалов, применяемых в данном техпроцессе, °С;

tВ — температура воздуха в рабочей зоне помещения;

h – высота рабочего отверстия — части открытого проема, м F – площадь открытой части проема, м2.

q – тепловыделения, образующиеся при данном техпроцессе, Вт

3.2. Расчет производительности прямоугольных зонтов для удаления вредных веществ.

Требуемая производительность отсоса любого типа определяется по формуле:

L	треб	К		L , м3/с,	(6)
				пр

где К - коэффициент, учитывающий влияние требуемой эффективно-

сти улавливания вредных выделений на расход воздуха, удаляемого отсосом;

Lпр - предельный (минимально возможный) расход воздуха удаляемый

отсосом.

Далее изложена методика расчета производительности прямоугольного зонта для удаления вредных веществ и избыточного тепла.

1. Определение осевой скорости движения воздуха Uстр								в струе источ-
ника на уровне всасывания зонта:
U	стр	0,043 3 Q l r2 , м/с,						(7)
						э
где Q- теплопроизводительность источника, Вт;
l- расстояние до зонта, м;
rэ - эквивалентный по площади радиус источника, м
тут rэ			1,128			м.
	4ab				ab

2. Определение расхода воздуха в струе на уровне всасывания зонта:

		L	r	U		стр	3, м3/с,	(8)
		стр	э
3. Определение относительного предельного расхода зонта (отсоса):
		пр 3,4 2,4 r		R		2 , м3/с,		(9)
	L				э
			э

где Rэ - эквивалентный по площади радиус всасывающего зонта, м.

тут Rэ 1,128A B м.

4. Определение поправочного коэффициента, учитывающего подвижность воздуха в помещении на требуемый расход воздуха:

K 1 3 2 F Fстр Uв		Uстр	(10)
где F - площадь всасывающего сечения (отверстия) зонта, м2;
F - площадь источника выделений от конвективной струи, м2.
стр
тут F A Bм2; F	a bм2.
стр

5. Определение предельного расхода зонта обеспечивающей ПОЛНОЕ улавливании струи при минимальной производительности зонта:

L		K		L	пр L , м3/с,	(11)
пр					стр
6. Определение максимальной избыточной концентрации примеси в
воздухе, удаляемого зонтом на режиме предельного улавливания:
C	max		G L , мг/м3 ,			(12)
					пр

где G – Количество вредных выделений, мг/с.

7. Определение относительной максимальной избыточной концентрации примеси в воздухе на режиме предельного улавливания:

С

max Cmax Cmax ПДК Cmax , мг/м3 ,

(13)

где ПДК – предельно допустимая концентрация вещества (см. табл.1) Сmax - концентрация вредной примеси в приточном воздухе общеоб-

менной вентиляции, мг/м3;

тут Сmax ПДКc.c. t 30мин .
8. Определение безразмерного комплекса М:
M Cmax Gp G Lв	Lпр ,	(14)

где Lв - количество воздуха удаляемое общеобменной вентиляцией на

каждый вытяжной зонт, м3/с;

Gp – количество рассредоточенных вредных веществ, мг/с.

6

9. Определение оптимального значения коэффициента эффективности улавливания вредных веществК :

по. Сmax определенному в п.7 выбираем № кривой (см. табл)

Табл

№ кривой			1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
		max	50	40	30	20	10	16	12	8	6	4	2
	С

по М, определенному в п.8 поднимаемся вверх до пересечения с кривой, поворачиваем на право – там будет К .

10. Определение требуемой производительности отсоса, в режиме оптимальной эффективности улавливания вредных веществ:

L	треб	К		L , м3/с,	(6)
				пр

11. Сравниваем требуемую производительность для ассимиляции тепловыделений (L2 ) с требуемой производительностью для удаления газов и испарений… выбираем большее значение.

12. Сравниваем фактическую производительность Lфакт с необходимой

из п.11 и делаем вывод, т.е. выбор параметров новой вентиляционной установки.

4.Некоторые контрольные вопросы

1.Назовите основные критерии санитарно-гигиенической и экологической оценки воздуха в рабочей зоне и снаружи помещений.

2.Что называется рабочей зоной?

3.Что называется предельно допустимой концентрацией (ПДК) вредных веществ в рабочей зоне и атмосферном воздухе?

4.Какие нормативные требования предъявляются к воздуху, если в нём одновременно

5.Какие вредные вещества обладают суммацией действия?

6.На какие классы по степени воздействия на человека подразделяются вредные вещества и, для каких условий, они разработаны?

7.Каково назначение вентиляции?

8.Каковы пути удаления вредных веществ от мест их образования?

9.Расскажите о назначении вытяжного шкафа и принципы его работы.

10.Изложите методику оценки эффективности вытяжного шкафа.

11.Как определить необходимый объём воздуха, подлежащий удалению из вытяжного шкафа?

12.Как определить фактический объём воздуха, удаляемого из шкафа?

13.Как и каким прибором определить скорость движения воздуха?

14.Назовите пути оценки эффективности вытяжного шкафа.

15.Как и по каким параметрам выбрать вентилятор?

16.Как и с какой целью устанавливаются максимально разовая и среднесуточная ПДК?

17.Как и с какой целью выполняется расчёт предельно допустимых выбросов (ПДВ) в атмосферу?

18.Какая концентрация вредных веществ допускается на промышленной площадке?

7

8

9

Талб. Исходных данных для расчета L2						для ассимиляции тепловыделений					5. Литература
	№вар	Площадьоткрытой проемачасти , м	Скоростьдвижения воз-	рабочейвдуха зоне помещения, м/с	Температуравоздуха в	зонерабочейпомещения,	Температуравеществ и	материалов,	Высотарабочего отверстия, м
		2						. С
						. С		0
						0
		F	Vв		tв		t		h
	1	0,383		0,2		18		40	0,658
	2	0,25		0,1		19		35	0,435
	3	0,123		0,3		20		80	0,211
	4	0,25		0,2		18		25	0,435
	5	0,383		0,5		21		85	0,655
	6	0,383		0,3		22		70	0,655
	7	0,25		0,2		19		25	0,435
	8	0,123		0,4		23		45	0,211
	9	0,25		0,3		24		100	0,435
	10	0,383		0,1		21		145	0,655
	11	0,25		0,2		24		95	0,435
	12	0,383		0,3		18		20	0,655
	13	0,123		0,1		19		28	0,211
	14	0,25		0,5		20		30	0,435
	15	0,25		0,2		21		98	0,435
	16	0,123		0,3		19		75	0,211
	17	0,383		0,4		22		90	0,655
	18	0,383		0,3		20		101	0,655
	19	0,123		0,2		26		93	0,211
	20	0,25		0,1		22		23	0,435

10