По МДК 03.01

Методическое пособие « Примеры решения задач по вентиляции»

«Особенности проектирования систем водоснабжения и водоотведения,
отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха»

по профессиональному модулю

ПМ.03 «Участие в проектировании систем водоснабжения и водоотведения,
отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха»

(№ и наименование модуля)

По специальности 270839

(код специальности)

«Монтаж и эксплуатация внутренних сантехнических устройств, кондиционирования воздуха и вентиляции»

(наименование специальности)

Санкт-Петербург

Методическое пособие для решения задач по вентиляции по МДК03.01 ПМ 03«Участие в проектировании систем водоснабжения и водоотведения, отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха» по специальности 270939 «Монтаж и эксплуатация внутренних сантехнических устройств, кондиционирования воздуха и вентиляции»

Разработчик Бархатова Е.В. преподаватель СПб ГБОУ СПО КСИиГХ

ОДОБРЕНА

на заседании цикловой комиссии инженерных сетей и городских путей сообщения от 01.09.2014г.,

Протокол № 1

Председатель цикловой комиссии

Бархатова Е.В.

Оглавление

1. Определение термодинамических параметров

влажного воздуха стр. 3-5

2. Определение тепловыделений и теплопотерь стр. 6-8

3. Определение влаговыделений и влагопотерь стр. 9-10

4. Определение воздухообменов стр. 11-14

5. Расчет местных отсосов стр. 15-16

6. Подбор вентагрегата стр. 17-19

7. Подбор воздухонагревателя стр. 20-24

8. Подбор пылеочистного оборудования стр. 25

9. Приложение 1 стр. 26

10. Приложение 2 стр. 26

11. Приложение 3 стр. 27

Введение

В методическом пособие включены разделы, по которым предусматривается решение практических задач по предмету «Вентиляция».

Учебное пособие с учетом справочных данных позволяет выполнить практические задачи контрольной работы вполне самостоятельно, дополнительно используя при необходимости справочную литературу. В пособии приводится не только необходимый материал и приложения к нему, но и даются примеры решения всех практических задач.

Аналогичные задачи включены в состав экзаменационных билетов, поэтому пособие рекомендуется использовать при подготовке к экзамену.

Теоретическую часть вопросов контрольной работы и экзаменационных билетов рекомендуется изучить в соответствии с перечнем литературы, указанным в задании на контрольную работу, и материалом, рассмотренным на обзорных занятиях преподавателем.

Рекомендованная справочная литература:

1. Справочник проектировщика: «Внутренние санитарно-технические устройства ( под редакцией Н. Н. Павлова и Ю. И. Шиллера), часть 3: «Вентиляция и кондиционирование воздуха», в 2-х книгах. М.-Стройиздат, 1992г.

2. Справочник по теплоснабжению и вентиляции, (под редакцией Щёкина), часть 2: «Вентиляция и кондиционирование воздуха»

1. Определение термодинамических параметров влажного воздуха.

1. Термодинамическая температура:

,где t – температура в градусах Цельсия.

2. Плотность: ,

3. Удельный вес: ,

4. Давление:

P, [Па]

Для влажного воздуха справедлив закон Дальтона:

Барометрическое давление воздуха представляет собой сумму парцианальных давления сухой части воздуха и водяного пара:

5. Влажность:

Характеризуется двумя величинами:

· Абсолютная влажность Д, , количество водяного пара в 1 м³ воздуха.

· Относительная влажность φ, [%], отношение массы водяного пара в 1 м³ воздуха к их массе в состоянии полного насыщения при той же температуре:

На основе законов идеального газа можно записать:

— давление в состояние полного насыщения

6. Влагосодержание:

d, , отношение массы водяного пара во влажном воздухе к массе сухого воздуха:

Из законов состояния идеального газа:

7. Удельная теплоемкость:

С, , количество теплоты необходимое для нагрева 1 кг, влажного воздуха и отнесенное к 1 кг. Сухой части воздуха:

8. Теплосодержание (удельная энтальпия):

I, , количество теплоты, содержащееся во влажном воздухе и отнесенное к 1 кг. сухой части:

9. Температура (точка росы) росы:

, [ºC], температура, при которой парцианальное давление водяного пара содержащегося во влажном воздухе равно парцианальному давлению насыщенного водяного пара при той же температуре:

При температуре росы происходит конденсация влаги из воздуха, т.е. образуется туман.

Основные законы состояния идеального газа

1. Уравнение Менделеева-Клапперона:

— молярная масса, [кмоль];

R=8,31 , универсальная газовая постоянная

2. Закон Бойля-Марриота:

3. Закон Гей-Люсака:

Примеры задач

Задача №1

Определить плотность воздуха при t=20 ºC

Задача №2

Определить относительную влажность воздуха, если в нем содержится 8,6 водяного пар. А в состоянии насыщения – 17,2 ,

Задача №3

Определить влагосодержание воздуха d, если давление водяного пара Рв.п.=8 мм. рт. ст., Рб=760 мм. рт. ст.

Задача №4

При температуре воздуха 15 ºС объем воздуха-300 м3 . Определить объем воздуха при температуре 40ºС, если давление воздуха не изменялось (по Закону Гей-Люсака).

Дано: Решение:

t1=15 ºC

V1=300 м3 3]

t2 =40 ºC

V2=?

2. Определение тепловыделений и теплопотерь.

2.1. Формулы для расчета тепловыделений.

· от остывающего метала: [Вт]

где:

Gм— вес металла, ,

См— удельная теплоемкость металла, для стали и чугуна См= 0,15 ,

tм— температура металла, [ºC] ;

tв— температура воздуха в помещении, [ºC] ;

β- коэффициент, учитывающий неравномерность отдачи тепла во времени (за первый час β= 0,75, если не указано β=1);

· тепловыделения людей:

а) избытки явного тепла: [Вт]

gя— явное тепловыделение одного человека, принимается по справочным данным и зависит от температуры окружающего воздуха и категории выполняемой работы.

n- количество человек

б) избытки полной теплоты: [Вт]

g – полное тепловыделение от одного человека

· тепловыделение от солнечной радиации:

а) для стекленных поверхностей: ,

б) для покрытий: ,

где

Fост и Fn— поверхности остекления и покрытия, [м2];

gост и gn— количество радиационного тепла в , поступающего в помещение через 1 [м2] поверхности остекления и покрытия;

Aост-коэффициент, зависящий от характера остекления и степени его загрязнения;

kогр— коэффициент теплопередачи покрытия;

2.2. Формулы для расчета теплопотерь.

· расход тепла на нагрев ввозимого металла: , [Вт]

где

Gм— вес металла, ;

См— удельная теплоемкость металла для стали См=0,15 ;

где

tв— температура воздуха в помещении;

tм— температура металла;

β- коэффициент неравномерности поглощения тепла;

Для несыпучих материалов:

· за первый час 0,5

· за второй час 0,3

· за третий час 0,2

Для сыпучих материалов:

· за первый час 0,4

· за второй час 0,25

· за третий час 0,15

· пересчет теплопотерь на дежурное отопление: , [Вт]

где

Qт.п.— часть расчетных потерь теплоты возмещаемых отопительным прибором;

tp— расчетная температура воздуха, в ºС, в помещении с учетом повышения её в зависимости от высоты помещения более 4 м;

text— расчетная температура наружного воздуха для холодного периода года при расчете потерь теплоты через наружные ограждения или температура воздуха более холодного помещения – при расчете потерь теплоты через внутренние ограждения;

;

· расход тепла, удаляемый с воздухом местной вентиляции: , [Вт]

где

С – удельная теплоемкость воздуха;

tв— температура воздуха в помещении;

tпр— температура приточного воздуха;

Gв— массовый расход воздуха, ; , ρ=1,2

Примеры задач.

Задача №1.

Определить теплопередачу в помещение от выгруженных из печи стальных отливов за первый час, их общий вес 2 .

Решение:

tв. печи=1000ºC

tв=25ºС

, [Вт]

[Вт]

Ответ: Qм=219373 [Вт]

Задача №2.

Определите поступление тепла за счет солнечной радиации от светового проема фонаря обращенного на юг (F=100 [м2] ). Загрязнение остекления – обычное. Площадь покрытия – 2000 [м2], коэффициент теплопередачи покрытия 0,75

Решение:

Принимаем gост по таблице IV.4 (Кострюков, стр. 73)

юг 60º — gост=165

(из таблиц: обычное загрязнение стекла + одинарное остекление)

Для покрытия gп=13,5 (из таблиц 60ºС, без чердака зд.ш.)

Задача №3.

Со склада ежемесячно ввозится в цех для обработки 1500 кг. стальных изделий. Определить расход тепла, если tв=15ºС, tн=-10ºС

[Вт]

Ответ: Qм=5625 [Вт]

Задача №4.

Теплопотери цеха при tв=18ºС составляет 100кВт, tн=-30ºС. Определить теплопотери при дежурном отоплении .

[Вт]

Ответ: [Вт]

Задача №5.

Определить количество тепла, удаляемого с воздухом из цеха местными отсосами, если Gв=10000 , tв=18ºС, tпр=10ºС

[Вт]

Ответ: Qвент=22400 [Вт]


3. Определение влаговыделений и влагопотерь.

3.3 Определение влаговыделений.

· от людей: , ,

где

g — влаговыделение одного человека, см. прил. 1;

n – количество людей;

· при остывании пищи в обеденных залах: , ,

где

Iв.п.— теплосодержание одного [кг] остывающей пищи (≈2600 )

· влаговыделения при испарении влаги с открытых водных поверхностей:

, ,

где

βw— коэффициент масообмена, ;

a- фактор неподвижности среды, принимается по таблице, в зависимости от скорости воздуха;

V- скорость воздуха в помещении;

Pп.н.— парциальное давление насыщенных водяных паров у поверхности воды;

Рп.в.— парциальное давление насыщенных водяных паров в воздухе;

Fисп.— площадь испарения [м2];

· влаговыделения усушке материала: , ,

где

G1— вес материала в начале сушки, [кг];

G2— вес материала в конце сушки, [кг];

τ- интервал времени, [сек];

· прочие источники

3.2 Определение влагопотерь.

· конденсация влаги на холодной поверхности оборудования:

, ,

где

r- скрытая теплота парообразования;

Qк— количество тепла, отдаваемое при конденсации;

· поглощения влаги гигроскопическими материалами:

, ,

где

G1-вес материала в начале, [кг];

G2— вес материала в конце, [кг];

τ- интервал времени, [час];

3.3 Составление баланса по влаге.

Суммируются с одной стороны все влаговыделения, с другой – все влагопотери и определяются избытки влаги:

Примеры задач.

Задача №1.

Определить количество влаговыделений в зале ресторана на 150 мест, tв=26ºС.

1. Определение количества теплопоступлений, от горячей пищи (избытки явного тепла): [Вт]

2. Определение количества влаговыделений:

а)

б)

в)

Задача №2.

Определить влаговыделения от материала, поступающего в помещение в количестве 500 кг, если после пребывания материала в помещении в течении 10 мин, он стал весить 480 кг.

4. Определение воздухообмена.

· Воздухообмен по теплу:

где

— избытки явной теплоты, [Вт]

C = 0,28 – теплоемкость с учетом перехода в

ρ = 1,2 — плотность воздуха,

(tух.— tпр.) – разность температур уходящего (внутреннего) и приточного (наружного) воздуха (tух = tв при Hпомещения < 4м., tух = tв + Δt∙ (H-2) при

Hпомещения ≥ 4 м), где Δt=1,2- градиент температуры).

· Воздухообмен по влаге:

где

Gвл = gвл∙n – избытки влаги

gвл— влаговыделение одного человека,

n – количество людей

dух— влагосодержание внутреннего воздуха,

dпр— влагосодержание воздуха поступающего в помещение,

ρ – плотность воздуха, , (ρ = 1,2 )

· Воздухообмен по газам (СО2):

где

Gco2 = gco2∙n

gco2 – выделение СО2 одним человеком,

n – количество члюдей

xдоп – предельно допустимая концентрация СО2 в помещении,

xпр – предельно допустимая концентрация СО2 в наружном воздухе,

· Кратность воздухообмена: L= n∙V

где

V – объем помещения, [м3]

n – кратность воздухообмена

· Время включения в работу системы вентиляции по борьбе с СО2:

[час]

где

V- объем помещения, [м3]

xдоп – предельно допустимая концентрация СО2 в помещении,

xпр – предельно допустимая концентрация СО2 в наружном воздухе,

ρ – плотность воздуха, , (ρ = 1,2 )

Gco2 = gco2∙n

gco2 – выделение СО2 одним человеком,

n – количество людей

Примеры задач.

Задача №1.

Определить воздухообмен по всем видам вредностей, которые выделяются в зрительном зале кинотеатра, расположенного в г. Санкт-Петербурге. Зрительный зал на 1000 человек.

Дано:

Н=8м. – высота зала

параметры внутреннего воздуха: tв=20ºС, φв=50%, dв=7,3

параметры наружно (приточного) воздуха: tн=10ºС, φв=80%, dв=6,1

gизб = 87 [Вт]

gco2 = 45

gвл = 40

1. Воздухообмен по СО2:

· хдоп = 3 — приложение 2

· хпр = 0,75 — приложение 2

2. Воздухообмен по теплу:

[Вт]

3. Воздухообмен по влаге:

dух = 7,3

dпр= 6,1

Задача №2.

Определить кратность воздухообмена в книгохранилище V = 1000 м3, если Lр=4000 .

L = n∙V =>

Ответ кратности воздухообмена: 4

Задача №3.

В помещении зала собраний находится 50 человек, Vзала=1000м3. Через сколько времени необходимо включить систему вентиляции по борьбе с СО2?

[час]

gco2 = 45 (приложение 1)

хдоп = 3 (приложение 2)

хпр = 0,75 (приложение 2)

Gco2=45∙50 = 2250

[час]

Ответ: через 1,2 часа необходимо включить систему вентиляции.

5. Расчет местных отсосов.

· Расчет вытяжных зонтов:

где

Vp – средняя скорость движения воздуха в расчетном сечении зонта,

Fp – площадь сечения зонта

а) для круглого сечения зонта Fp = π∙ d ∙h, [м2]

d – диаметр, [м]

h – расстояние от источника выделения вредностей до зонта, [м]

б) для прямоугольного Fp= 2∙ (a + б)∙ h, [м]

а, б – размеры зонта [м]

Vp рекомендуется принимать в зависимости от вида вредностей (Vp= [м/сек]

· Расчет панелей равномерного всасывания:

где

F – площадь панели, [м2]

— коэффициент живого сечения

V – скорость всасывания

· Расчет вытяжных шкафов:

1. При отсутствии тепловыделений:

Vp – скорость движения воздуха в рабочем проеме, зависит от вида вредностей, ПДК и степени неизотермичности процесса (см. таблицу)

Fp – площадь рабочего проема шкафа, [м2]

2. При наличии тепловыделений: ,

h – высота проема

Q – количество выделяемого тепла (*1,163 [Вт] )

Fр – площадь рабочего проема шкафа, [м2]

При выделении тепла, L рассчитывается по двум формулам с учетом и без учета тепловыделений, за расчетное принимается большая величина.

· Расчет защитно-обеспыливающих кожухов: ,

где

Vуд – удельный расход воздуха в зависимости от вида

оборудования (см. табл.), [м2]

d – диаметр круга, [мм]

Таблица значений Vp в рабочем сечении вытяжных шкафов, [м/сек]

Характер выделяемых вредностей
Теплои влага Пары и газы
ПДК (р.з.) ≤ 100 м23 ПДК (р.з.) ≥ 100 м23
Изотермический процесс Неизотермический процесс Изотермический процесс Неизотермический процесс
0,3-0,7 0,5-0,7 0,7-1 0,3-0,5 0,5-0,7

Примечание:

1. Если под укрытием движутся механизмы, Vp=1,5 м/сек

2. Если выделяются быстро летящие частицы

(окрасочные камеры), Vp=1,5 м/сек

Таблица удельных расходов воздуха для расчета кожухов, [м3/час∙мм]

Обдирочные, шлифованные, заточные станки Полировочные станки
Ø< 250мм. Ø 250-600 мм. Ø>600 мм. матерчатый круг войлочный круг
1,8 1,6

Примеры задач.

Задача №1.

Определить количество удаляемого воздуха от вытяжных шкафов, если размеры открытой двери 1х0,5 м. в шкафу выделяются газы с ПДК < 100 [мг/м3]. Процесс изотермический.

[м/сек]

2]

Задача №2.

Определить количество удаляемого воздуха от полировочного матерчатого

круга, d= 410 мм.

3/час∙мм]

[мм]

6. Подбор вентагрегата.

1. Определить расчетный расход воздуха с учетом потерь или подсоса через неплотности воздуховодов:

Lp= L + ΔL

ΔL – величина потерь или подсосов, определяется

по пункту 4. 117 СНиП 2.04.05-91*.

Класс воздуховода Потери или подсосы в воздуховодах, [м3/час] на 1м. развернутой его площади при избыточном статическом давлении воздуха ( положительные или отрицательные) в воздуховоде у вентилятора, [кПа]
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4
Н 3,6 5,8 7,6 9,2 10,7 12,1 13,4

Примечание:

1. Для воздуховодов прямоугольного сечения следует вводить коэффициент 1.1 на получение величины потерь или подсосов воздуха.

2. Для упрощения подбора будем определять расчетный расход по формуле:

2. Определить давление для подбора вентилятора Рр . Определяется на основании аэродинамического расчета вентиляционной сети:

· Для приточных систем:

· Для вытяжных систем:

Рж.р.— сопротивление жалюзийной решетки;

Рш— сопротивление шахты

Рф— сопротивление фильтров

Рк.у.— сопротивление калориферной установки

Рс.в.— потери давления в сети воздуховодов

При отсутствии аксонометрической схемы: Рр= Рзаданное

3. Определить номер вентилятора по аэродинамической характеристике (справочник проектировщика, часть 3, книга 2, стр. 247-266).

При подборе следует выполнить условия:

а) КПД выбранного вентилятора не должно отличаться от максимального КПД более чем на 10%.

б) следует принимать вентиляторы с меньшей окружной скоростью рабочего колеса (с меньшим числом оборотов)

в) при подборе вентиляторов N=10 и 12,5 лучше принимать схему

исполнения 6.

P [Па]
Рр2
Рф1
Рф2
Рр1
n1
n2
ηmin
ηmax
ηmin
n2 > n1


Lp2
Lф1

Если точка не лежит на аэродинамической характеристике, а лежит выше, то можно уменьшить расчетное давление таким образом, чтобы расхождение между расчетным и фактическим было не более 10%. При не выполнении этого условия расчетное давление следует увеличить, т.е. подниматься по линии Ррасч= const вверх до пересечения с ругой аэродинамической характеристикой.

В результате подбора вентилятора записать N, Ø рабочего колеса, схему исполнения, Рфакт , КПД вентилятора (ηd)

4. Подбор электродвигателя.

4.1 Определение потребляемой мощности электродвигателя.

, [кВт]

где

ηd – КПД вентилятора

ηn – КПД передачи (при схеме исполнения 1 – КПД =1; при схеме исполнения 6 – КПД = 0,95).

4.2 Определить установочную мощность электродвигателя с учетом коэффициента запаса.

Nуст = α∙N, [кВт]

N, [кВт] α
< 0,5 1,5
0,51-1 1,3
1,1-2 1,2
2,01-5 1,15
>5 1,1

В настоящее время вентиляторы выпускаются в комплекте с электродвигателями поэтому необходимо полученную установачную мощность сравнить с помощью электродвигателя, входящего в комплект (см. табл. 1.1, стр. 256-257 и 1.7 стр. 266).

Всегда должно выполняться условие: Nуст. рвсч.< Nуст. табл.

Примеры подборы вентиляторов.

Пример №1.

Подобрать вентилятор, если L=6000 м3/час, P=550 Па.

1. Определяем расчетный расход воздуха: Lp=1,1∙ΔL=1,1∙6000=6600

2. Определяем давление для подбора вентилятора: Ррзадан=550 [Па]

3. Определяем номер вентилятора.

Принимаем вентилятор ВЦ4-75 №6,3 с Д=Дном, Рф=530 Па, η=0,83, схема исполнения 1., обозначение комплекта – Е 6,3.100-1-935.

4. Подбор электродвигателя.

4.1 [кВт]

4.2 [кВт]

Ответ: Принимаем к установке вентилятор В. Ц. 4-75 №6,3; Д=Дном с электродвигателем типа 4A90L6 , n = 935 об/мин, Nуст=1,5 кВт, схема исполнения 1.

Пример №2.

Подобрать вентилятор для вытяжной системы, если L=30000 м3/час, Р=500 Па.

1. Определяем расчетный расход воздуха:

2. Определяем давление для подбора вентилятора: Рр=500 Па

3. Определяем номер вентилятора:

Принимаем вентилятор ВЦ4-75 №12,5; схема исполнение 6, Рф=450 Па, η = 0,845; Е 12,5-2-475

4. Подбор электродвигателя:

4.1

4.2

Ответ: Принимаем к установке вентилятор ВЦ4-75 №12,5; схема исполнение 6, n= 475 об/мин, с электродвигателем типа 4А132S6, Nуст=5,5 кВт, nэл. .= 965 об/мин


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *