Вентиляция термического цеха

   Характеристика объекта

   1.1.Климатические данные района застройки

  Объект проектирования  находится в г. Липецк. Климатические характеристики объекта сведены в таблицу 1.

  Таблица1. Климатические характеристики 

    1.2.Описание объекта

   Объектом проектирования является промышленное предприятия, расположенное в г. Липецк. Системы отопления и вентиляции запроектированы в следующих отделениях предприятия:

   - термический цех;

   - механический цех;

   - отделение цианистых покрытий;

   - вспомогательные административно-бытовые помещения.

   Проектируемые цеха находятся внутри предприятия. Они имеют одну наружную стену, ориентированную на Юг. Высота проектируемых отделений:

   - термического - 10м;

   - механического - 10м;

   - цианистых покрытий - 4м;

   - административных помещений - 4м.

   В производственных термическом и механическом цехах имеются антресоли, на отметке +4.300м. Некоторые административные помещения расположены также на отметке +4.300м.

   В термическом и механическом отделении  оконные проемы высотой 6м, шириной 2м и высотой и шириной по 2м, в остальных помещениях высотой 2,7м и шириной 2м. В термическом и механическом отделении верхняя треть окон имеют открывающиеся ставни. В термическом цехе аэрационный фонарь высотой 1,4м.

   Оконные проемы деревянные, с двойным остеклением. термическое сопротивление R_окна - 0,47(м² · °С)/ Вт. Наружная стена состоит из бетонных плит, утеплителя и покрывающего слоя, общее термическое сопротивление R_стены - 2,45(м² · °С)/ Вт.

   В помещении термического цеха имеется кран, для перемещения оборудования и материалов, располагаемый между колоннами. Рельсы под кран располагаются на отметке +5.800м.

   Подвал отсутствует. Имеются подземные каналы для прокладки некоторых воздуховодов и под технологическое оборудование. Пол помещений на грунте.

    Теплоноситель системы отопления - вода, поступает от заводской котельной с параметрами 105 - 70⁰С.

    Источник холодоснабжения - централизованный. 

    1.3. Характеристика технологического процесса 

     Основной объект проектирования - термический цех (пом. 110)

     1. В термическом цехе осуществляются следующие виды термической обработки металла:

           - закалка, для придания металлу твердости путем нагрева его до 900 -950^оС с последующим быстрым охлаждением;

           - отпуск, высокий и низкий, для снятия внутренних напряжений в металле, возникающих в процессе закалки;

           -  азотирование, т.е. обогащение поверхностного слоя азотом для придания высокой износоустойчивости металлу.

        Нагрев изделия под закалку до 950^оС осуществляется в шахтных и камерных электропечах печах (поз. 101,106,107,110) и электро-соляной ванне (поз. 103). Охлаждение - в водяных и масляных баках и ваннах (поз. 111,112) до температуры 150^оС и в селитровых ваннах (поз 104, 114) до температуры 180^оС. Затем происходит охлаждение металла на воздухе в помещении.

          Производительность закалочного комплекса оборудования (101-111) равна производительности печей (101).

        Производительность закалочного комплекса (110 - 112 - 111) равна суммарной производительности печей (110).

        Производительность закалочного комплекса (103 - 104) равна суммарной производительности печей (103).

        Производительность закалочного комплекса (106 - 107 - 111) равна суммарной производительности печей (106, 107).

      При высоком отпуске изделия нагреваются в шахтных печах (поз. 102) до 600^оС, выдерживаются при этой температуре определенное время, затем охлаждаются вместе с печью до 300^оС.

      Низкий отпуск осуществляется в селитровых ваннах (104, 108, 114, 115) при 300^оС, а далее с такой температурой изделия извлекаются из ванны и охлаждаются на воздухе до температуры рабочей зоны.

          При азотировании металл нагревается до 600^оС в среде аммиака в печи (поз. 121) а далее охлаждается в охладительном колодце (поз. 124).

     Также в термическом цехи имеются ТВЧ установки (поз. 113,125), в которых осуществляется закалка инструмента путем нагрева его токами высокой частоты и охлаждении в масле.

        При термической обработке металла выделяется тепло от нагретых поверхностей стенок оборудования и поверхностей жидкости ванн и баков, а также от нагретого металла. Металл, при перемещении его из закалочных печей в баки или ванны, по пути охлаждается в среднем на 100^оС, при выгрузке металла из печей в охладительные колодцы, он остывает на 50-100^оС.

     Все оборудование используется с коэффициентом одновременности 0,65, по данным технолога. 

     В механическом отделении (пом.109) происходит очистка деталей от загрязнений, полученных в процессе обработки в термическом и других цеха предприятия.

     Для очистки установлено следующее оборудование: пескоструйные (поз. 26) и гидропескоструйные камеры (поз. 27) , дробеструйные камеры (поз. 29).

     Основной вид загрязнений - различная пыль, в основном кварцевая.  

     В отделении цианистых покрытий происходит обработка деталей в различных активных средах под действием гальванических токов.

     Это операции цианирования, серебрения, кадмирования, травления и т.д., которые осуществляются в гальванических ваннах.

     Вредные выделения - пары и газов  от активных сред., подробная характеристика которых будет изложена ниже.

       Категория работ в цехах средней тяжести IIа. 
 
 

Таблица 2. Характеристика нагревательного оборудования

Отопление и вентиляция 

2.1. Обоснование выбора расчетных параметров внутреннего воздуха 

          2.1.1   Расчетные параметры внутреннего воздуха 

      Согласно заданию, никаких особых требований к проектируемым производственным помещениям не указано, поэтому согласно ГОСТ[11] за расчетные параметры принимаем допустимые.

   Для системы отопления принимаем минимальную из допустимых температур.

   Для системы вентиляции, т.к. в помещениях с большим количеством нагревательного оборудования ожидаются теплоизбытки в ТП и ХП, то принимаем за расчетную максимальную из допустимых температур в ТП и ХП.

     Теплый период

     Для системы вентиляции: Температура на всех рабочих местах    , но не более 27 С

    = 24,4+4= 28,4 С, принимаем = 27 С

     Относительная влажность

     Скорость движения воздуха

   Холодный период

   Для категории работ IIа допустимые температуры: 17 - 23 С

   Принимаем:

для систем вентиляции - максимальную из допустимых температур

    = 23 С;

для системы отопления  - минимальную из допустимых температур

    = 17 С; 

     Относительная влажность

     Скорость движения воздуха

    Параметры внутреннего воздуха в административно-бытовых помещениях приняты согласно СНиП [14].

          2.1.2. Расчетные параметры наружного воздуха 

      Согласно п.2.14. СНиП [1] принимаем: для ТП параметры А, для ХП - параметры Б.

       Расчетные параметры наружного воздуха сведем в таблицу 3. 
 
 

      Таблица 3. Расчетные параметры наружного воздуха                   

       2.2  Расчет теплопоступлений 

   Источниками теплопоступлений в помещении являются солнечная радиация через остекление и через покрытие в теплый период года, искусственное освещение, остывающий материал, нагревательное оборудование (печи, печи-ванны) нагретые поверхности ванн, баков, оборудование, снабженное электродвигателями.

   2.2.1  Расчет теплопоступлений через остекление 

 Теплопоступления тепла через остекление определяются по формуле:

                                                   (1)

    - площадь проемов, м2

    - коэффициент теплопропускания солнцезащитных устройств, принимаем равным 1 , т.к. эти устройства не принимаются.

    - поступление тепла соответственно для прямой и рассеянной солнечной радиации в июле  для географической широты и ориентации, принимаем по [4].

    - коэффициенты, учитывающие затемнение окон переплетами и загрязнение стекла, принимаем по [4] . 

   2.2.2. Расчет теплопоступлений через покрытие и от искусственного освещения 

   Теплопоступления через покрытие считаем по формуле:

                                                        (2)

     где ; ;  ; ; ;

q_o - среднесуточное поступление тепла в помещений, кДж/(ч∙м²);

F_п - площадь покрытия, м²;

R_o - сопротивление теплопередаче покрытия, м²∙ч∙°С/кДж;

t_{н -} расчетная температура наружного воздуха, принимаемая равной средней температуре июля по табл.1 СниП [2];

t_у - расчетная температура внутреннего воздуха под перекрытием, ⁰С.

      - условная среднесуточная температура наружного воздуха  ⁰С;

     J_cр - среднесуточное количество тепла суммарной солнечной радиации, поступающего в июле на горизонтальную поверхность, принимаемого по табл. [2], Вт/м²;

     α_н - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м²∙°С);

      - расчетная скорость ветра, принимаемая по СниП [1], м/с;

      - амплитуда колебания теплового потока;

      - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый для внутренних поверхностей потолка гладких или со слабо выступающими, редко рacположенными ребрами, равным 31,4 кДж/(м²∙ч∙°С);

     ρ - коэффициент поглощения тепла солнечной радиации наружной поверхностью ограждения (примем ρ = 0,6);

        - амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждающей конструкции;

     β - коэффициент любого часа суток, определяемый п в зависимости от запаздывания теплопоступлений (∆τ_н), т.е. числа часов, прошедших до расчетного часа (τ_оmax) или после максимума поступления тепла через покрытие (τ_пmax)

     D - характеристика тепловой энергии, принимаемая по заданию или определяемая при теплотехническом расчете ограждений.  

     Теплопоступления за счет искусственного освещения определяем по формуле:

                                                   (3)

где - удельная мощность общего освещения, в зависимости от типов светильников при данной площади помещения . Для светильников ОДР-Д = 8,3 Вт/м²

2.2.3.  Расчет теплопоступлений от нагревательного и механического оборудования

  Расчет поступлений от нагревательного оборудования  поз. 101, 102,103,104,106, 107,108,109,110,113,115, 122 считаем по формуле:

где - суммарная установочная мощность однотипных печей, кВт;

q - тепловыделения при затрате энергии в I кВт, кДж/кВт принимаем по нормам [6],;

- коэффициент одновременности работы оборудования, по данным технолога 0,65 

  Теплопоступления от механического оборудования, снабженного электродвигателями считаем по формуле:

                                                  (4)

где ∑N_у - суммарная мощность оборудования, работающего по одному и тому же режиму, кВт;

k_и - коэффициент использования установочной мощности, принимаемый 0,16 
 

2.2.4.  Расчет теплопоступлений от остывающего материала 

    Тепловыделения от остывающего , поз. 101, 102, 103, 104, 106,107,110,104,112,114,109,108 находим по формуле:

                                                     ₍₅₎

    Где - количество тепла, выделяющееся от остывающего материала кДж/ч

     - масса остывающего материала, кг/ч

     , - начальная и конечная температура материала,°С

    С - средняя теплоемкость материала

     Где  Со - теплоемкость материала

              - температурный коэффициент теплоемкости равный 0,000046 для стали

2.2.5.  Расчет теплопоступлений от нагретых поверхностей 

Нагретыми поверхностями являются закалочные ванны и баки, это поз. 111,104,108,109,114,115.

    Расчет поступлений от стенок нагретых поверхностей ведем по формуле:

                        (6)

где  Q - суммарное теплопоступление от всех нагретых поверхностей оборудования, кДж/ч;

F_n - площадь нагретой поверхности, м²;

- температура нагретой поверхности, °С;

- коэффициент теплоотдачи нагретой поверхности кДж/(м²∙ч∙°С);

 - опытный коэффициент, равный для вертикальных поверхностей - 9,2;

для горизонтальных, обращенных вверх -11,2;

   Конструкция ванн снабжена укрытием сверху, которое открывается в момент загрузки и выгрузки материала. Поэтому поступления от нагретой жидкой среды не учитываем.

    2.2.6. Расчет теплопоступлений от людей 

Q= Qя∙n,                                                     (7)

где Qя - теплопоступления от одного человека, кДж/ч, при данной температуре, принимаем по[17]

n - количество человек.

В термическом цехе 110

В ТП:

Q = 225,4∙30 = 6763 кДж/ч;

В ХП:

Q = 354,4∙30 = 10634 кДж/ч;

В механическом цехе 109

Q = 225,4∙10 = 2254 кДж/ч;

В ХП:

Q = 354,4∙30 = 3544 кДж/ч; 
 

     Расчет теплопоступлений от проектируемых отделений сведем в таблицы.  
 

Таблица 4. Поступления тепла за счет солнечной радиации

     Расчетным часом для широты 52 °с.ш и ориентации окон на Юг является час с 12.00 до 13.00. 
 
 

Таблица 5. Поступление тепла от оборудования