Система местной вытяжной вентиляции на автопредприятии

Министерство  образования Российской Федерации

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ им. А.Н.ТУПОЛЕВА

 

кафедра Промышленной экологии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовой  проект по дисциплине

«БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА»

 

 

 

Система местной вытяжной вентиляции на автопредприятии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил  студент группы 1425

Александров П.Г.

 

 

 

 

 

 

 

 

Казань 2012

Содержание

Введение………………………………………………………………………….1

1. Расчет  валовых выбросов…….………………………………………………5

1.1. Выбор  исходных данных…….……………………………………………..7

1.2. Расчет  валового выделения ЗВ одним автомобилем…….……………….7

1.3. Расчет валового выделения  ЗВ от группы автомобилей…..…………….9

2. Газодинамический расчет системы  вентиляции………………..…………...13

2.1. Особенности расчета параметров движения газа в воздуховодах..…….13

2.2.Расчет потребного давления для подачи воздуха в сети…………………15

2.3. Подбор вентилятора системы местной вытяжной вентиляции…...…….19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

        Назначение и преимущества системы  удаления выхлопных газов

Проблема  загрязнения воздуха выхлопными газами от автотранспорта особенно ощутима  в закрытых ремонтных боксах станций  технического обслуживания, гаражах  и закрытых стоянках автотранспорта. Поэтому условия современного автосервиса  предъявляют повышенные требования к экологии и промышленной санитарии, что находит свое отражение при  аттестации рабочих мест по условиям труда и последующей сертификации на соответствие требованиям по охране труда.

           Несомненно, лучшим способом вентиляции  является использование систем  местной вытяжной вентиляции, принцип  построения которых основан на  удалении вредных веществ непосредственно  от источника их выделения.  Таким образом, исключается проникновение  вредных веществ в зону дыхания  работающего персонала. За счет  переработки малых объемов воздуха  с высокой концентрацией вредных  веществ снижается энергопотребление,  при этом использование оборудования  меньшей мощности и габаритов  значительно снижают затраты  на проведение плановых ремонтных  и профилактических работ. Как  известно, общеобменная вентиляция более энергоемка и не способна полностью решить проблему очистки воздушной среды, так как строится по принципу разбавления грязного воздуха притоком чистого наружного воздуха.

           Применительно для предприятий  автосервиса лучшим решением  для обеспечения комфортных условий  труда, поддержания идеальной  чистоты и порядка в гаражах  являются системы удаления выхлопных  газов. Подобные системы позволяют  удалять 100% выхлопных газов непосредственно  от выхлопной трубы автомобиля, не давая газам и копоти  попадать в помещение.

 

 

Экологическая необходимость

 Необходимость  внедрения системы удаления выхлопных  газов очевидна, так как хорошо известно, насколько опасно находиться в помещении вместе с автомобилем, двигатель которого включен, поскольку, даже не продолжительное пребывание в загазованном помещении может привести к смертельному исходу. Даже если такое помещение оборудовано системой вентиляции, зачастую этого не достаточно и приходиться открывать окна и двери для дополнительной вентиляции, что недопустимо в холодное время года.

          Обычная вентиляционная система  не может обеспечить ПДК вредных  веществ, содержащихся в выхлопных  газах, в зоне дыхания человека, а значит сотрудники автопредприятий  и автосервисов постоянно подвергаются  воздействию монооксида углерода СО, оксидов азота NO, NO2, диоксида серы SO2, углеводородов, свинца, кадмия и т.д... В результате воздействия таких загрязнителей, вызывается расстройство нервной и сердечно-сосудистой системы, появляется головокружение, рвота, отдышка, со временем происходит разрушение костной ткани и ухудшение зрения, а также приобретаются такие заболевания, как атеросклероз, хронический гастрит, бронхит, ларингит, рак легких...

           Внедрение  системы удаления выхлопных газов  обеспечит требуемый уровень  ПДК в рабочей зоне, что требуется  законодательством всех стан  мира в сфере охраны труда  и экологии.

 

Экономическая эффективность

  Целесообразность  капиталовложений на оборудование  помещений автопредприятий и  автосервиса системой удаления  выхлопных газов легко обосновывается. Как только система местной  вытяжной вентиляции смонтирована - расходы на общеобменную приточно-вытяжную вентиляцию немедленно уменьшатся.

          Измерения показали, что экономия  электроэнергии достигает 60%, а  это выше, чем экономия получаемая от применения систем рекуперации тепла. Основной причиной такой экономии является сокращение использования общеобменной вентиляции. Другие исследования показывают, что чистая воздушная среда повышает производительность сотрудников на 10-20%.

          В результате затрат на улучшение  воздушной среды на рабочих  местах снижается количество  профзаболеваний и, как следствие,  уменьшается текучесть кадров.

 

1. Расчет валовых выбросов.

Основная причина загрязнения  воздуха разнообразными двигателями, использующими в качестве топлива  продукты нефтепереработки, заключается  в неполном и неравномерном сгорании топлива. Камера сгорания двигателя  – своеобразный химический реактор, синтезирующий загрязняющие вещества, выделяющиеся с выхлопными газами в  атмосферу.

Основная химическая реакция, протекающая  в процессе сгорания топлива, может  быть представлена следующим обобщенным уравнением:

,

где – условное обозначение гаммы углеводородов, входящих в состав топлива.

Однако эта реакция не проходит полностью даже при стехиометрическом  соотношении исходных компонентов.

Основными загрязняющими веществами, входящими в состав выхлопных  газов практически всех двигателей, являются CO, CnHm, NOx. При определенных условиях в выхлопных газах содержатся также SO2, сажа, бензапирен, соединения свинца.

Выбросы загрязняющих веществ двигателями автотранспорта осуществляются на следующих основных этапах его работы: прогрев двигателя, холостой ход, пробег по территории предприятия и движение по трассе.

Удельные выбросы ЗВ двигателями  автотранспорта зависят от категории  автомобилей, от их грузоподъемности, типа двигателя, используемого топлива, организации контроля содержания ЗВ в отработавших газах, периода года.

Выделяют холодный, теплый и переходный периоды года, отличающиеся величиной  среднемесячной температуры. Месяцы, в  которых среднемесячная температура  ниже -5 °С, относятся к холодному периоду; месяцы со среднемесячной температурой выше +5 °С – к теплому периоду, а с температурой от -5 °С до +5 °С – к переходному периоду. Для разных климатических зон продолжительность условных периодов разная и определяется согласно ГОСТ 12.1.005-88.

Влияние периода года учитывается  только для выезжающих с открытых стоянок автомобилей. При хранении автомобилей на закрытых стоянках расчет годовых выбросов выполняется как  для постоянно теплого периода  года.

Пробег автомобиля по территории предприятия  в день соответствует пути, проходимому  от центра площадки-стоянки до ворот  при въезде и выезде в сумме.

Массовый выброс продуктов неполного  сгорания при прогреве двигателя  – величина непостоянная, по мере прогрева выбросы СО, СnHm и сажи (С) уменьшаются, а выбросы NOx незначительны. Удельные нормативные выбросы отражают интегральную оценку выбросов за это время.

 

 

 

 

1.1. Выбор исходных данных.

В гараже находятся 12 легковых автомобилей.

Выездов в день: 10

Время разъезда: 180 мин

Пробег по территории:   при выезде – 0.1 км

при въезде – 0.1 км

Количество рабочих дней: теплый период – 137 дня

переходный период – 53 дня

холодный период – 61 день

 

1.2. Валовое выделение (в г/день) ЗВ одним автомобилем К-той группы в день при выезде с территории предприятия.

Валовое выделение (в г/день) ЗВ одним автомобилем К-той группы в день при выезде с территории предприятия ( ) и возврате ( ) определяется по формулам: 

,

,

где – удельное выделение ЗВ при прогреве двигателя автомобиля, г/мин; – удельное выделение ЗВ при движении по территории, г/км; – удельное выделение ЗВ двигателем на холостом ходу, г/мин; ( ) – пробег по территории предприятия в день при выезде (возврате), км; – время прогрева двигателя, мин; – время работы двигателя на холостом ходу, мин.

 

 

Величина  принимается одинаковой для различных типов автомобилей, но существенно зависит от температуры воздуха:

 

 

Температура

воздуха, °С

 

 

Время прогрева, мин

Выше +5

4

+5…-5

6

-5…10

12

-10…-15

20

-15…-20

28

-20…-25

36

Ниже -25

45


 

При хранении в помещении  равно 0,5 мин. При наличии средств прогрева при температуре ниже минус 5°С равно 6 мин. Продолжительность работы двигателя на холостом ходу при выезде на линию (возврате) в среднем составляет 1 мин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.2. Результаты подсчетов выделение (в г/день) ЗВ одним автомобилем К-той группы в день при выезде и въезде с территории и на территорию предприятия:

Загрязняющее

вещество

Валовое выделение (в г/день) ЗВ одним автомобилем

При выезде

При въезде

Теплый

период

Переход

ный

период

Холод

ный период

Теплый

период

Переход

ный

период

Холод

ный период

 

8,7

8,757

9,73

6,2

5,967

6,63

 

0,895

0,945

1,05

0,57

0,585

0,65

 

0,115

0,103

0,115

0,09

0,081

0,09

 

0,025

0,025

0,028

0,019

0,018

0,021

 

0,014

0,013

0,154

0,01

0,01

0,011


 

 

1.3. Валовое  выделение (в т/год) ЗВ от  группы из N штук автомобилей.

Валовое выделение (в т/год) ЗВ от группы из N штук автомобилей рассчитывается раздельно для теплового (Т), переходного (П) и холодного (Х) периодов года по следующей формуле:           

где – коэффициент выпуска – отношение количества выезжающих с территории предприятия к количеству имеющихся автомобилей данной группы; – количество рабочих дней в рассчитываемом периоде года (холодном, теплом, переходном).

Общее (годовое) валовое выделение  ЗВ определяется суммированием по формуле:                

 

 

 

 

Таблица 1.3. Результаты подсчетов валового выделения (т/год) ЗВ от группы из 12 автомобилей:

Загрязняющее

вещество

Валовое выделение (т/год) ЗВ от группы из 12 автомобилей

Теплый период

Переходный

период

Холодный период

Общее валовое выделение

 

0,015

0,006

0,0076

0,029

 

0,001

0,0006

0,0007

0,0029

 

0,0002

7,5×

9,6×

0,0003

 

4,6

1,8×

2,3×

8,8×

 

2,5×

9,8×

1,2×

4,8×


 

 

 

1.4. Максимально  разовое выделение (в г/с) ЗВ автомобилей.

Максимально разовое выделение (в  г/с) ЗВ автомобилей К-й группы рассчитывается для месяца с наиболее низкой среднемесячной температурой по формуле:                

   

где – время разъезда автомобилей, мин.

Таблица 1.4. Результаты подсчетов максимального  разового (в г/с) выделения ЗВ:

Загрязняющее вещество

Максимально разовое (в г/с) выделение ЗВ

 

0,0069

 

0,0007

 

8,2×

 

2×

 

1,1×


 

 

 

Удельные выбросы  загрязняющих веществ при прогреве двигателей легковых автомобилей

 

 

Рабочий объем двигателя, л

 

Тип двига-теля

Удельные выбросы загрязняющих веществ  , г/мин

 

 

СО

СН

NOх

SO2

РЬ

 

 

Т

X

Т

X

Т

X

Т

X

АИ-93

А-92; А-76

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т

X

Т

X

 

 

 

БП

СП

 

БП

СП

 

БП

СП

 

БП

СП

 

БП

СП

 

БП

СП

до 1,2

Б

2,6

5,1

3,4

0,26

0,40 0,40

0,32

0,02

0,30

0,02

0,008

0,010

0,009

0,005

0,006

0,005

0,003

0,003

0,003

свыше 1,2 до 1,8

Б

4,0

7,1

4,8

0,38

0,60

0,48

0,03

0,04

0,03

0,010

0,013

0,011

0,006

0,008

0,007

0,003

0,004

0,004

свыше 1,8 до 3,5

Б

5,0

9,1

6,2

0,65

1,00

0,80

0,05

0,07

0,05

0,013

0,016

0,014

0,007

0,009

0,008

0,003

0,004

0,004

свыше 3,5

Б

9,5

19,0

12,4

1,15

1,73

1,38

0,07

0,09

0,07

0,018

0,021

0,019

0,010

0,012

0,011

0,004

0,005

0,005


Примечания: 1. В переходный период значения выбросов СО, СН, С, SO2 и РЬ должны умножаться на коэффициент 0,9 от значений холодного периода. Выбросы NOх, равны выбросам в холодный период.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пробеговые выбросы легковых автомобилей

 

Рабочий объем двигателя, л

Тип двига-теля

Удельные выбросы загрязняющих веществ

, г/км

СО

CH

NOX

SO2

РЬ

АИ-93

А-92; А-76

Т

X

Т

X

Т

X

Т

X

Т

X

Т

X

до 1,2

Б

13,8

17,3

1,3

1,9

0,23

0,23

0,040

0,050

0,019

0,024

0,009

0,011

свыше 1,2 до 1,8

Б

15,8

19,8

1,6

2,3

0,28

0,28

0,060

0,070

0,028

0,035

0,013

0,016

свыше 1,8 до 3,5

Б

17,0

21,3

1,7

2,5

0,40

0,40

0,070

0,090

0,035

0,044

0,016

0,021

свыше 3,5

Б

24,0

30,0

2,4

3,6

0,56

0,56

0,105

0,130

0,053

0,067

0,025

0,032


Примечания: 1. В переходный период значения выбросов СО, СН, С, S02 и РЬ должны умножаться на коэффициент 0,9 от значений холодного периода. Выбросы NOx, равны выбросам в холодный период.

 

Удельные выбросы загрязняющих веществ на холостом ходу легковыми  автомобилями

 

Рабочий объем двигателя, л

Тип двига-теля

Удельные выбросы загрязняющих веществ

, г/мин

СО

СН

NOX

SO2

Pb

АИ-93

А-92; А-76

до 1,2

Б

2,5

0,20

0,02

0,008

0,005

0,002

свыше 1,2 до 1,8

Б

3,5

0,30

0,03

0,010

0,006

0,003

свыше 1.8 до 3,5

Б

4,5

0,40

0,05

0,012

0,007

0,003

свыше 3,5

Б

7,0

0,80

0,08

0,016

0,009

0,005


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Газодинамический расчет системы вентиляции.

Газодинамический  расчет движения воздуха по магистралям при малых перепадах давления в целом аналогичен расчету гидравлических систем, но вместе с тем имеет ряд отличий, которые обусловлены особенностями конструкции вентиляционных систем.

 

2.1. Особенности расчета параметров движения газа в воздуховодах.

В соответствии с ГОСТ 22270-76 воздуховодом называется замкнутый по периметру канал, предназначенный для перемещения воздуха или смеси воздуха с примесями под действием разности давлений на концах канала.

Так как  давление, действующее в воздуховодах систем вентиляции, незначительное, воздух, перемещаемый по воздуховодам, рассматривается  как несжимаемая жидкость.

При движении воздуха в воздуховодах избыточное давление, создаваемое при естественном или механическом способе побуждения, расходуется так же, как и при движении жидкости, на трение воздуха о поверхности стенок воздуховода и на преодоление местных сопротивлений.

Аэродинамический  расчет воздуховодов обычно сводится к определению потребного давления для преодоления потерь и давлений на входе и выходе воздуховода. Эти потери можно весьма просто определить по аэродинамической характеристике сети воздуховодов. Одной из задач аэродинамического расчета является выбор размеров поперечных сечений всех участков сети, обеспечивающих перемещение необходимого количества воздуха.

Аэродинамический  расчет воздуховодов выполняют после определения потребного воздухообмена и принятия решения о трассировке воздуховодов. Для проведения аэродинамического расчета вычерчивают аксонометрическую схему системы вентиляции, строят план размещения вентиляционной системы в помещении, на котором указываются фасонные части и их конструкции, воздухораспределительные, запорно-регулирующие и другие устройства, входящие в состав системы.

По планам и разрезам строительной части проекта  сооружения определяют протяженность сети воздуховодов. Сеть воздуховодов разбивают на отдельные участки простых воздуховодов и определяют расход воздуха на каждом из них. Значение расхода и длины каждого участка наносят на аксонометрическую схему.

После этого  производят выбор магистрали. Участки  магистрали нумеруют, начиная с наиболее удаленного. Номер, расход воздуха и длину каждого участка магистрали заносят в таблицу аэродинамического расчета.

Далее задаются скоростью. Рекомендуемые скорости определяются из экономических соображений с учетом акустических требований. Увеличение скорости потока позволяет уменьшить затраты на изготовление самого воздуховода за счет уменьшения площади поперечного сечения. Однако рост скорости приводит к увеличению потерь давления (пропорционально квадрату скорости), то есть к увеличению эксплуатационных расходов. Кроме того, при больших скоростях ухудшаются акустические характеристики системы. Рекомендуемые значения скоростей на участках около вентилятора V = 8 - 12 м/с, на начальных участках V = 2 - 4 м/с. При этом необходимо учитывать требования ГОСТ 12.1.036-81 по условиям аэродинамического_шума. 
В административных зданиях ориентируются на нижние пределы скоростей, а в производственных помещениях – на верхние.

Далее выбирают форму поперечного  сечения воздуховода и определяют диаметры расчетных участков магистрали. Диаметр воздуховода расчетного участка определяют по формуле:

, где

L- расчетный расход воздуха на участке, м3/с;

V- рекомендуемая скорость движения воздуха на участке, м/с.

По величине d согласно ГОСТ 9940-81 подбирают стандартные размеры воздуховодов. По фактическому диаметру поперечного сечения определяют фактическую скорость воздуха на участке воздуховодов:

Затем определяют потери давления на трение и местные сопротивления на расчетном участке.

 

2.2.Расчет потребного давления для подачи воздуха в сети.

Потребное давление в сети определяется по формуле:

,

- дополнительные потери давления, учитывающие возможную погрешность  расчетов( ).

Расчет  потерь давления на преодоление сопротивления трения (потерь по длине) при движении воздуха в прямом горизонтальном воздуховоде постоянного сечения производится по формуле Дарси:

,где 

- коэффициент путевых потерь,

l - длина трубы [м],

d - диаметр трубы [м].

Местные сопротивления возникают в местах поворотов воздуховода, при делении и слиянии потоков, при изменении размеров поперечного сечения воздуховода, при входе в воздуховод и выходе из него, в местах установки регулирующих устройств, т. е. в таких местах воздуховода, где происходят изменения скорости воздушного потока по величине или по направлению. В указанных местах происходит перестройка полей скоростей воздуха в воздуховоде и образование вихревых зон у стенок, что сопровождается потерей энергии потока. Для каждого вида местного сопротивления на участке определяют по таблицам или формулам коэффициент местного сопротивления ζ . По сумме ζ и динамическому давлению определяют потери давления в местных сопротивлениях простых воздуховодов, общие потери давления в магистрали и, следовательно, во всей сети воздуховодов.

Потери  давления на преодоление местных  сопротивлений вычисляются по формуле Вейсбаха:

,  где

v - средняя скорость в сечении,

- коэффициент местного сопротивления,  значение которого обычно определяется по справочным данным.

Значение коэффициента пропорциональности путевых потерь λ, зависят от режима течения на рассматриваемом участке системы, который может быть либо ламинарным, либо турбулентным. Режим течения жидкости в круглой трубе характеризуется числом Рейнольдса:

,                                           

где - плотность жидкости [кг/м3], v - средняя скорость жидкости [м/с], d - диаметр трубы [м], - динамический коэффициент вязкости [Па с], - кинематический коэффициент вязкости [м2/с].

Значения  и определяются по справочным данным в зависимости от температуры и давления жидкости, в большинстве случаев зависимостью от давления можно пренебречь.

В моем случае: Па с, кг/м³.

Ламинарный режим течения устойчиво  существует при Rе 2300, при 2300 Rе 4000 течение теряет устойчивость и наблюдается переходный режим течения, а при Rе>4000 течение становится турбулентным.

При  ламинарном  течении  коэффициент  путевых  потерь  определяют  по формуле Пуайзеля:

                                                   

При турбулентном режиме для  Rе 105   коэффициент путевых потерь вычисляют по формуле Блазиуса:

                                                      

или для Re 3 106 - по формуле Конакова:

                                  

 

Результаты  расчетов представлены в сводной таблице 4.2.

В ходе расчетов было определено потребное давление, которое составило:

По полученному значению давления системы в следующей главе  будет осуществлен подбор вентилятора 

2.3. Подбор вентилятора системы местной вытяжной вентиляции.

Зная  потребное давление в сети и расход, исходя из удобства монтажа, выбираем центробежный вентилятор фирмы Euromate: Fan 28-28

Патрубки  вентилятора имеют круглое сечение d=160мм.

Вентиляторы Fan 28 легко устанавливаются, имеют крыльчатки с загнутыми вперед лопатками и двигатели с внешним ротором. Корпус изготовлен из листовой гальванизированной стали.

Для защиты двигателя от перегрева вентиляторы  СТ оснащены встроенными термоконтактами с выводами для подключения к устройству защиты двигателя. Вентиляторы Fan 28-28 соединяются электрически непосредственно к двигателю.

                                                                       Таблица 4.2.1.

Параметры  

Ед.изм.

Значение

Напряжение

В

1/220,3/380

Частота

Гц

60

Фазность

  

3

Мощность

Вт

750

Максимальный расход воздуха

м³/ч

600-1800

Статическое давление

Па

1500-600

Частота вращения

1/мин

2800

Уровень звук, давления на расстоянии 3м

дБ(А)

45

Вес

кг

15