Вентиляция промышленного здания г.Енисейск

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РФ

ФГБОУ ВПО «ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

 

 

 

Кафедра ТГВ

 

 

 

 

Пояснительная записка

к курсовому проекту на тему: «Вентиляция промышленного здания г.Енисейск»

Вариант 22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тюмень 2013 

Содержание

1 ИСХОДНЫЕ  ДАННЫЕ 2

2 ПАРАМЕТРЫ  НАРУЖНОГО И ВНУТРЕННЕГО ВОЗДУХА 5

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ  ТЕПЛОПОТЕРЬ ПОМЕЩЕНИЯ ТЕРМИЧЕСКОГО  И РЕМОНТНО-МЕХАНИЧЕСКОГО ЦЕХОВ 6

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ  ТЕПЛОПОСТУПЛЕНИЙ 8

5 РАСЧЁТ ПОСТУПЛЕНИЯ  В ПОМЕЩЕНИИ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ 22

6 РАСЧЁТ ВОЗДУХООБМЕНОВ  НА РАЗБАВЛЕНИЕ ВРЕДНОСТЕЙ ПОСТУПАЮЩИХ  В ПОМЕЩЕНИЕ 26

7 РАСЧЁТ МЕСТНЫХ  ОТСОСОВ 31

8 ПОДБОР КАЛОРИФЕРОВ 42

9 РАСЧЕТ ВОЗДУШНО-ТЕПЛОВОЙ  ЗАВЕСЫ 50

10 РАСЧЁТ  ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЕЙ 54

11 АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ  РАСЧЁТ СИСТЕМЫ 58

12 ПОДБОР  ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ 60

13 СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ 69

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

В данном проекте разрабатывается  система вентиляции промышленного здания в г.Енисейске.  Барометрическое давление P=1000 ГПа. Высота цехов 6 м. Количество цехов 2. Термический и ремонтно-механический.

Термический цех. Нагрев металла  в электрических печах на газообразном топливе и заливка металла  в ваннах.

Ремонтно-механический цех. Резка газовая, сварка электродуговая, ручная, электродуговая полуавтоматическая в СО₂. Обработка металла на шлифовальных станках.

Таблица 1.1 – Исходные данные

№	Данные по варианту	Количество/марка	Единицы измерения
1	Район застройки	г. Енисейск	-
2	Тип электродов на посту ручной-электродуговой сварки	ОЗЛ - 5	-
3	Тип проволоки на посту  полуавтоматической(электродуговой) сварки в углекислом газе	СВ-08ГС	-
4	Расход ацетилена	1,1	Кг/ч
5	Схема здания	Схема 3 терм.	-
6	Толщина разрезаемого металла на посту газовой ацетиленовой резки	7	мм
7	Количество постов газовой резки металла	1	-
8	Количество постов электродуговой сварки	2	-
9	Количество постов полуавтоматической сварки среде СО2	1	-
10	Расход электродов	1,5	-

 

Продолжение таблицы 1.1

№	Данные по варианту	Количество/марка	Единицы измерения
11	Расход проволоки для  полуавтоматической сварки	2,65	-
12	Вид остывающего материала	Чугун	-
13	Температура остывающего  материала	726	0С
14	Количество остывающего материала	366	Кг
15	Вид ввозимого материала	Чугун	-
16	Количество ввозимого  материала	376	Кг
17	Температура в калорифере. Вход/выход	130/70	0С
18	Номера станков в ремонтно-механическом цехе 37;43;49	3	Шт

 

В термическом цехе присутствует закалочная ванна, электрическая печь и печь на газообразном топливе.

Таблица 1.2 – Закалочная ванна 

Наименование	Закалочная среда	Размеры рабочей зоны, мм, Длина-ширина-высота, (D-E-F)/диаметр-высота*	Масса садки, кг	Мощность, кВт
В3 26.22.10/0,8	Вода	2600-2200-1000	500	75

 

 

 

 

 

Таблица 1.3 – Электрические  печи

Наименование	Внешние размеры, мм, длина-ширина-высота,(A-B-C)	Внутренние размеры, мм, длина-ширина- высота,(D-E-F)	tmax, 0С	Мощность, кВт	Вес, кг
ПКМ 8.16.8/10М*	2900-1800-3200	1600-800-500	1000	72	3000

 

Таблица 1.4 – Печь на газообразном топливе 

Наименование	Внешние размеры, мм, Длина-ширина-высота,(A-B-C)	Размеры рабочей камеры, мм, Длина-ширина-высота, (D-E-F)	Максимальная температура, 0С	Мощность, кВт
НКО 9.16.9/7ВП	1600-900-900	800-100-100	700	77

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ПАРАМЕТРЫ НАРУЖНОГО И ВНУТРЕННЕГО ВОЗДУХА

Таблица 2.1-Расчётные параметры  наружного воздуха

Расчетные периоды года	Параметры				Барометрическое давление, ГПа
	tн,°C	I, кДж/кг	j, %	d, г/кг
Теплый (А)	26	63,5	73	14,9	1000
Переходный	10	23	65	5	1000
Холодный (Б)	-46		79	0	1000

 

Таблица 2.1 заполняется согласно СНиП 41-01-2003* «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха».

j и d находим по по I-d диаграмме.

Таблица 2.2-Расчётные параметры  внутреннего воздуха в термическом  цехе

Период года	t,°C	j, %	w, м/с
Теплый	31	55	0,5
Переходный	18	45	0,5
Холодный	16	30	0,5

 

Таблица 2.3-Расчётные параметры  внутреннего воздуха в ремонтно-механическом цехе

Период года	t,°C	j, %	w, м/с
Теплый	29	60	0,7
Переходный	20	50	0,3
Холодный	20	45	0,5

 

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ  ТЕПЛОПОТЕРЬ ПОМЕЩЕНИЯ ТЕРМИЧЕСКОГО  И РЕМОНТНО-МЕХАНИЧЕСКОГО ЦЕХОВ

1)Определение потерь тепла  по укрупненным показателям:

 

Где  a – поправочный коэффициент на наружную температуру (для

-59⁰С равен 0,9,  для +10⁰С  равен 1,16);

q – удельные потери тепла на 1 м³ здания (для термических цехов равен 1,488 Вт/м³⁰С, для сварочных цехов равен 0,23 Вт/м³⁰С).

Термический цех

Переходный период

Q_тп=2449,81,4881,16(18-10)=33828,41 Вт                 (3.2)

Холодный период

Q_тп=2449,81,4880,9(16+46)= 203407,87 Вт                (3.3)

Ремонтно-механический:

Переходный период

Q_тп=2449,80,231,16(20-10)=6536,07 Вт                    (3.4)

Холодный период

Q_тп=2449,80,230,9(20+46)=33469,17 Вт                   (3.5)

2) Затраты тепла на  нагрев материала поступающего  в цех:

Q_M=0,28G_Mc_M(t_нач-t_к) β; Вт                              (3.6)

G_м – масса ввозимых холодных материалов, G_м =376  кг;

C_м –теплоемкость чугуна C_м =0,76кДж/(кг⁰С);

β – доля вносимого холода по времени (принимается β=0,5).

Термический цех

Переходный период

Q_M=0,283760,76(10-18)0,5=320,05 Вт                     (3.7)

Холодный период

Q_M=0,283760,76(-46-16)0,5= 2480,39 Вт                   (3.8)

Ремонтно-механический

Переходный период

Q_M=0,283760,76(10-20)0,5=400,06 Вт                     (3.9)

Холодный период

Q_M=0,283760,76(-46-20)0,5=2640,42 Вт                (3.10)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ  ТЕПЛОПОСТУПЛЕНИЙ

4.1 Теплопоступления  в термическом цехе

4.1.1 Тепловыделения от остывающих материалов:

                          (4.1)

Где G_м – масса остывающего металла, G_м=366 кг;

с_м – удельная теплоёмкость материала;

с_м (чугуна)=0,76 кДж/кг

t_нач,t_к- начальная и конечная температура материала, ⁰С;

- коэффициент, учитывающий долю  интенсивности отдачи тепла по  времени; β=0,5.

Тёплый период

Q_M=0,283660,76(726-31)0,5=27064,97 Вт                  (4.2)

Переходный период

Q_M=0,283660,76(726-18)0,5=27571,22 Вт                 (4.3)

Холодный период

Q_M=0,283660,76(726-16)0,5=27649,1 Вт                (4.4)

4.1.2 Тепловыделения через рабочие отверстия печей:

(4.5)

(4.6)

Где С_пр – приведённый коэффициент лучеиспускания. Принимается   равным 4,64 Вт/м²

t_печ – температура печи;

- коэффициент диафрагмирования, зависящий от размеров и формы  отверстия.;

F₀ – площадь открывающегося отверстия печи;

Z – среднее за час количество минут, в течении которых отверстие открыто Z=10;

t_р.з. – температура в рабочей зоне помещения, ⁰С.

Тепловыделение от электрической  печи

Тёплый период

        (4.7)

Q_отв=0,8121455,40,7510/60=12145,54 Вт                   (4.8)

Переходный период

(4.9)

Q_отв=0,8121518,960,7510/60=12151,89  Вт                 (4.10)

Холодный период

              (4.11)

Q_отв=0,8121528,010,7510/60=12152,8 Вт                   (4.12)

 

 

 

 

Тепловыделение от печи, работающей на газообразном топливе

Тёплый период

                (4.13)

Q_отв=0,8141191,8 0,8110/60=4504,32  Вт                   (4.14)

Переходный период

                  (4.15)

Q_отв=0,8141255,4 0,8110/60= 4511,28 Вт                 (4.16)

Холодный период

                  (4.17)

Q_отв=0,8141264,460,8110/60=4512,27 Вт                     (4.18)

4.1.3 Теплопоступления с продуктами сгорания, прорывающимися через открытые отверстия печи:

                                        (4.19)

                    кг/ч                (4.20)

                                                                     ,м/с                              (4.21)

                                                  ρ_г=353/(273+t_г), кг/м³                                        (4.22)

                                         ρ_г=353/(273+550)=0,43 кг/м³                                   (4.23)

                                                                                 (4.24)

                   G_г=36000,60,40,4310/60=230,96 кг/ч               (4.25)

 

Тёплый период

                              Q_п.с.=0,2781,005230,96(550-31)= 33489,98                (4.26)

Переходный период

                         Q_п.с.=0,2781,005230,96(550-18)= 34328,85                  (4.27)

Холодный период

                  Q_п.с.=0,2781,005230,96(550-16)= 34457,91                 (4.28)

4.1.4 Тепловыделения от поверхности электропечи и газовой печи:

                                              Q_печ=(α_л+ α_к)(t_п-t_в)F_п, Вт                                    (4.29)

Где α_л – коэффициент теплоотдачи излучением, Вт/(м²⁰С),

 

α_к – коэффициент теплоотдачи излучением, Вт/(м²⁰С), ;

а - поправочный коэффициент,

а=3,26 для верхней стенки; а=1,28 для нижней стенки;

а=2,56 для вертикальной стенки;

с_пр – приведённый коэффициент излучения тел в помещении, Вт/(м²К⁴),

с_пр= 4,9 Вт/(м²К⁴);

t_п – температура поверхности печи, ⁰С, для электрическоей печи t_п=35 ⁰С,

для печи на газообразном топливе  t_п=40 ⁰С;

t_в – температура воздуха внутри помещения, ⁰С;

F_п – площадь поверхности печи, м², принимается по таблице 1.3 и 1.4 для электрической и газовой печи соответственно.

Расчет электрической  печи

 

 

Рисунок 4.1 – электрическая  печь

Верхняя стенка

Теплый период

 

 

 

Переходный период

 

 

 

Холодный период

 

 

 

Нижняя стенка

Теплый период

 

 

 

Переходный период

 

 

 

Холодный период

 

 

 

Боковая стенка

Теплый период

 

 

Переходный период

 

 

 

Холодный период

 

 

 

Задняя стенка

Теплый период

 

 

 

Переходный период

 

 

 

Холодный период

 

 

 

Расчет печи на газообразном топливе

Рисунок 4.2 – газовая печь

Верхняя стенка

Теплый период

 

 

 

Переходный период

 

 

Холодный период

 

 

 

Нижняя стенка

Теплый период

 

 

 

Переходный период

 

 

 

Холодный период

 

 

 

Боковая стенка

Теплый период

 

 

Переходный период

 

 

 

Холодный период

 

 

 

Задняя стенка

Теплый период

 

 

 

Переходный период

 

 

 

Холодный период

 

 

 

4.1.5 Тепловыделения с поверхности ванн:

                          Q_Ж=F_{В(5,7+4,07)(}t_ванны-t_в), Вт                       (4.103)

F_В – площадь поверхности ванны, м², принимается по таблице 1.2;

- подвижность воздуха  над ванной, м/с;

t_ванны – температура жидкости в ванне, ⁰C, t_ванны= 100 ⁰С.

Тёплый период

Q_Ж= 5,72_{(5,7+4,07)(100-}31) = 4578,09 Вт                (4.104)

Переходный период

Q_Ж= 5,72_{(5,7+4,07)(100-18)} =5440,63 Вт                  (4.105)

Холодный период

Q_Ж= 5,72_{(5,7+4,07)(100-16)} = 5573,32 Вт                 (4.106)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2 Теплопоступления  в ремонтно-механическом цехе

В ремонтно-механическом цехе тепловыделения происходит от станков электродвигателей и от постов сварки.

4.2.1) Тепловыделения от электродвигателей:

Q_э.д=10^3N_ж^K_U^K_З^K_О^(1-η_д+k_т ^η_д), Вт                        (4.107)

Где N_ж – установленная мощность электродвигателя, кВт, принимается по таблице 1.5;

K_U - коэффициент установленной мощности, K_U=0,8;

K_З – коэффициент загрузки двигателя, K_З=0,6;

K_О – коэффициент одновременности работы двигателей, K_О=0,5;

η_д – КПД двигателся η_д =0,75;

k_т – коэффициент ассимиляции тепла воздуха, k_т=0,8.

Для станка 37 марки 3626

Q_э.д=10^30,80,6^{(1-0,75+0,8 0,75)=}163,2 , Вт            (4.108)

Для станка 43 марки 3484

Q_э.д=10^30,8^0,6^{0,5(1-0,75+0,8 0,75)=}2040 , Вт        (4.109)

Для станка 49 марки 3К634

Q_э.д=10^30,8^0,6^{0,5(1-0,75+0,8 0,75)=}816 , Вт     (4.110)

4.2.2 Тепловыделения от постов электро и газовой сварки:

В ремонтно-механическом цехе расположено 4 поста сварки:

- два поста электродуговой  сварки;

- один пост полуавтоматической  сварки в среде СО₂;

- один пост газовой  резки металла;

Количество тепла от поста  электродуговой и полуавтоматической сварки в среде СО₂ принимают 4600 Вт.

Суммарные тепловыделения от двух постов электродуговой сварки и одного поста полуавтоматической сварки в среде СО₂ составляют:

Q_{электр+полуавт}= 13800 Вт                                   (4.111)

Тепловыделения с поста  газовой резки металла:

Q_г.с.=10³Gη_г, Вт                                   (4.112)

Где G – расход ацитилена, в кг/с; принимается по таблице 1.1;

η_г – коэффициент использования горелок, η_г =0,85;

 – теплотворная  способность топлива, кДж/кг, = 40804,65 кДж/кг.

Q_г.с.=10³0,00030540804,650,85=10578,61  Вт                    (4.113)

Результаты расчётов по тепловыделениям  термического и ремонтно-механического  цехов заносим в таблицу 4.1 и 4.2 соответственно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 РАСЧЁТ ПОСТУПЛЕНИЯ  В ПОМЕЩЕНИИ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ

5.1 Поступление  вредных веществ в термическом  цехе

В термическом цехе выделяются только влаговыделения с поверхности  ванны.

1. Влаговыделения с поверхности ванн:

=(а+0,131υ_в)(p_пов-p_окр)F101,325/B, кг/ч                 (5.1)

Где а – коэффициент, зависящий  от температуры поверхности испарения  t_п.и., при t_п.и.= 100 ⁰Сб, а=0,6;

υ_в – скорость воздуха на поверхностью испарения, м/с;

F – площадь поверхности испарения ,м²;

В – барометрическое давление в данной местности, кПа;

p_пов,p_окр – парциальное давление водяного пара, соответственно при температуре поверхности испарения жидкости и полном насыщении и в окружающем воздухе, кПа.

Тёплый период

М_Н20=(0,6+0,1310,5)(101,33-4,49)5,72101,325/1000= 37,35 , кг/ч ( 5.2)

Переходный период

М_Н20= (0,6+0,1310,5)(101,33-2,06)5,72101,325/1000= 38,29, кг/ч (5.3)

Холодный период

            М_Н20 =(0,6+0,1310,5)(101,33-1,82)5,72101,325/1000= 38,38 , кг/ч (5.4)

 

 

 

 

 

5.2 Поступление  вредных веществ в ремонтно-механическом  цехе

В  ремонтно-механическом цехе выделяются газы, при сварке и  резке металла.

1. Вредности, выделяемые при резке металла:

М_рез=nm_рез(1-η), г/ч.                                      (5.5)

Где n – колличество постов резки;

m_рез – удельное количество, выделяющихся вредностей;

η – коэффициен, учитывающий  местные отсосы, η =0,7.

Рассчёт  производится для  каждой вредности. При резке выделяются пыль, MnO, CO, H₂S.

Пыль М_рез=nm_рез(1-η)= 13,5_(1-0,7)= 1,05 г/ч.                    (5.6)

MnO М_рез=nm_рез(1-η)= 10,84_{(1-0,7)= 0,}252 г/ч.                    (5.7)

CO М_рез=nm_рез(1-η)= 11,64_{(1-0,7)= 0,}492 г/ч.                    (5.8)

H₂S М_рез=nm_рез(1-η)= 11,3_{(1-0,7)= 0,}39 г/ч.                    (5.9)

1. Вредности, выделяемые при сварке:

                                   М_свар=(1-k)_nm_{сварGсвар}, г/ч.                               (5.10)

Где k – коэффициент, характеризующий работу местных отсосов, k =0,7;

n – количество постов сварки;

m_свар – удельное количество вредностей, выделяющихся при сварке, г/кг;

G_свар – расход сварочного материала, кг/ч, принимается по таблице 1.1.

 

Электродуговая ручная сварка

Марка электродов ОЗЛ - 5. Выделяющиеся вещества: сварочные аэрозоли, марганец, хром, фтористый водород.

Сварочные аэрозоли

М_свар=(1-0,7)₂₁,5=3,51 г/ч.                            (5.11)

Марганец

М_свар =(1-0,7)₂0,366₁,5=0,3294 г/ч.                           (5.12)

Хром

М_свар=(1-0,7)₂0,475₁,5=0,4275 г/ч.                            (5.13)

Фтористый водород

М_свар=(1-0,7)₂0,425₁,5=0,3825 г/ч.                            (5.14)

 

Полуавтоматическая сварка в среде СО₂

Марка СВ-08Г2С. Выделяющиеся вещества: сварочные аэрозоли, марганец, хром, окись углерода.

Сварочные аэрозоли

М_свар=(1-0,7)₁8₂,65=6,36 г/ч.                               (5.15)

Марганец

М_свар =(1-0,7)₁0,5₂,65=0,3975 г/ч.                           (5.16)

Хром

М_свар =(1-0,7)₁0,02₂,65=0,0159 г/ч.                          (5.17)

Окись углерода

М_свар =(1-0,7)₁14₂,65=11,13 г/ч.                          (5.18)

Результаты по вредностям заносим в таблицу 5.1 и 5.2

Таблица 5.1 – Поступление  вредных веществ в термическом  цехе.

Период года	Влаговыделения, кг/ч
Теплый	37,35
Переходный	38,29
Холодный	38,38

 

Таблица 5.2 – Поступление  вредных веществ в ремонтно-механическом цехе.

Период года	Газовыделения, г/ч
	Пыль	MnO	CO	H2S	HF	CrO	Аэрозоли
Теплый	1,05	0,9789	11,622	0,39	0,3825	0,4275	9,87
Переходный
Холодний

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 РАСЧЁТ ВОЗДУХООБМЕНОВ  НА РАЗБАВЛЕНИЕ ВРЕДНОСТЕЙ ПОСТУПАЮЩИХ  В ПОМЕЩЕНИЕ

 

1. Воздухообмен на разбавление избыточной явной теплоты:

 

Где – избыточное явное тепло, Вт;

– удельная теплоемкость воздуха, =1005 Дж/(кгºС);

– температура приточного воздуха, ⁰С:

–  температура притока для  летнего периода;

Температура притока для  переходного и холодного периода  определяется;

 

t_ух –температура уходящего воздуха, ⁰С;

- для термического цеха t_ух=t_в+β(H-2), где Н – высота цеха, м;

β – температурный градиент, определяется в соответствии с таблицей 6.1.