Расчёт аспирационной установки. Учебное пособие: Расчет и выбор аспирационного оборудования Пример расчета аспирационной пожарной системы
Для расчета аспирационной установки необходимо знать месторасположение аспирируемого оборудования, вентиляторов, пылеуловителей и расположение трассы воздуховодов.
Из чертежей общего вида установки составляем без масштаба аксонометрическую схему сети и заносим на эту схему все данные для расчета. Разбиваем сеть на участки и определяем главную магистраль и боковые параллельные участки сети.
Главная магистраль состоит из 7 участков: АБ-БВ-ВГ-ГД-ДЕ-ЕЖ-ЖЗ; и имеет 4 боковых: аБ, бВ, вг, дг и гГ.
Результаты расчета сводятся в таблицу А.1 (Приложение1).
Участок АБ
Участок состоит из конфузора, прямого вертикального участка длиной 3800 мм, отвода на 30о, прямого горизонтального участка длиной 2590 мм.
Скорость воздуха на участке АБ принимаем 12 м/с.
Расход-240 м3/ч.
Принимаем стандартный диаметр D=80 мм . Площадь поперечного сечения воздуховода, выбранного диаметра, 0,005 м2. Уточняем скорость по формуле:
где S- площадь поперечного сечения воздуховода, м2.
Потери давления по длине воздуховода определяем по формуле:
где R - потери давления на одном метре длины воздуховода, Па/м.
Расчетная длина участка, м.
По диаметру D и скорости v, по номограмме , находим потери давления на одном метре длины воздуховода и динамическое давление: R=31,4 Па/м, Нд=107,8 Па
Определяем размеры входного отверстия конфузора, исходя из площади входного отверстия по формуле:
Где v вх- скорость на входе в конфузор, для мукомольной пыли примем 0,8 м/с .
Длину конфузора (отсасывающего патрубка) находим по формуле :
где b- наибольший размер конфузора на аспирируемой машине,
d-диаметр воздуховода,
б- угол сужения конфузора.
Коэффициент сопротивления конфузора определяется из табл. 8 в зависимости от lк/D>1 иб=30о-тк=0,11.
Радиус отвода находим по формуле :
где n- отношение радиуса отвода к диаметру, принимаем 2;
D-диаметр воздуховода.
Ro=2·80=160 мм
Длину отвода вычисляем по формуле :
Длина отвода на 30о:
Расчетная длина участка АБ:
LАБ=lk+l3о+Уlпр
LАБ=690+3800+2590+84=7164 мм
Потери давления на участке АБ находим по формуле 12:
RlАБ=31,4·7,164=225 Па
Участок аБ
Участок аБ состоит из конфузора, прямого вертикального участка длиной 4700 мм, прямого горизонтального участка длиной 2190 мм и бокового участка тройника.
Скорость воздуха на участке аБ принимаем 12 м/с.
Расход -360 м3/ч.
Определяем требуемый диаметр по формуле 8:
Принимаем стандартный диаметр D=100 мм . Площадь поперечного сечения воздуховода, выбранного диаметра, 0,007854 м2. Уточняем скорость по формуле (10):
По диаметру D и скорости v, по номограмме , находим R = 23,2 Па/м, Нд=99,3 Па.
Примем одну из сторон конфузораb=420 мм.
Коэффициент сопротивления конфузора определяется из табл. 8 в зависимости от lк/D>1 и б=30о-тк=0,11.
Ro=2·100=200 мм
Коэффициент сопротивления отвода на 30о находим из таблицы 10 .
Длина отвода на 30о
Расчетная длина участка аБ:
LаБ=lk+2·l9o+ Уlпр
LаБ=600+4700+2190+105=7595 мм.
Потери давления на участке аБ находим по формуле 12:
RlаБ=23,2·7,595=176 Па
Коэффициенты сопротивления тройника находим, задавшись диаметром объединенного воздуховода D=125 мм, S=0,01227 м2.
Отношение площадей и расходов определяем по формуле:
гдеSп- площадь проходного воздуховода, м2;
Sб- площадь бокового воздуховода, м2;
S-площадь воздуховода объединенных потоков, м2;
Lб- расход бокового воздуховода, м3/ч;
L-расход воздуховода объединенных потоков, м3/ч.
Отношение площадей и расходов определяем по формулам (18):
Коэффициент сопротивления тройника определяем из таблицы 13 : проходного участка жпр=0,0 и бокового участка жбок=0,2.
Hпт=Rl+УтHд
Потери давления на участке АБ составляют:
Нпт.п=225+(0,069+0,11+0,0)107,7=244 Па
Потери давления на участке аБ составляют:
Нпт.б=176+(0,069+0,11+0,2)99,3=214 Па
УНпт.п=Нпт.п+Нм.п.=244+50=294 Па,
где Нм.п.=50,0 Па - потери давления в бункере из табл. 1.
УНпт.б=Нпт.б+Нм.б.=214+50,0=264 Па,
где Нб.п.=50,0 Па - потери давления в бурате из табл. 1.
Разница давлений между участками АБ и аБ:
Ндиаф=294-264=30 Па
Так как разница составляет 10 %, значит нет необходимости выравнивать потери в тройнике.
Участок БВ
Участок состоит из прямого горизонтального участка длиной 2190 мм, проходного участка тройника.
Расход-600м3/ч.
Диаметр воздуховода на участке БВ -125 мм.
По диаметру D и скорости v по номограмме , находим R=20 Па/м, Нд=113 Па.
Расчетная длина участка БВ:
RlБВ=20,0·2,190=44 Па
Участок бВ
Участок бВ состоит из конфузора, прямого вертикального участка длиной 5600 мм и бокового участка тройника.
Скорость воздуха на участке бВ принимаем 12 м/с.
Расход -1240 м3/ч.
Определяем требуемый диаметр по формуле 8:
Принимаем стандартный диаметр D=180 мм . Площадь поперечного сечения воздуховода, выбранного диаметра, 0,02545 м2. Уточняем скорость по формуле (10):
По диаметру D и скорости v, по номограмме , находим R = 12,2 Па/м, Нд=112,2 Па.
Определяем размеры входного отверстия конфузора, исходя из площади входного отверстия по формуле 13:
Примем одну из сторон конфузора b=300 мм.
Длину конфузора (отсасывающего патрубка) находим по формуле 15:
Коэффициент сопротивления конфузора определяется из табл. 8 в зависимости от lк/D>1 и б=30о-тк=0,11.
Радиус отвода находим по формуле 15
Ro=2·180=360 мм
Коэффициент сопротивления отвода на 30о находим из таблицы 10 .
Длину отвода вычисляем по формуле 16.
Длина отвода на 30о
Расчетная длина участка бВ:
LаБ=lk+l30o+ Уlпр
LбВ=220+188+5600=6008 мм.
Потери давления на участке бВ находим по формуле 12:
RlБВ=12,2·6,008=73 Па.
Коэффициенты сопротивления тройника находим, задавшись диаметром объединенного воздуховода D=225 мм, S=0,03976 м2.
Коэффициент сопротивления тройника определяем из таблицы 13 : проходного участка жпр=-0,2 и бокового участка жбок=0,2.
Потери давления на участке рассчитывают по формуле:
Hпт=Rl+УтHд
Потери давления на участке БВ составляют:
Нпт.п=43,8-0,2113=21,2 Па
Потери давления на участке бВ составляют:
Нпт.б=73+(0,2+0,11+0,069)112,0=115 Па
Сумарные потери на проходном участке БВ:
УНпт.п=Нпт.п+Нм.п.=21,2+294=360 Па,
Суммарные потери на боковом участке:
УНпт.б=Нпт.б+Нм.б.=115+80,0=195 Па,
где Нб.п.=80,0 Па - потери давления в колонке аспирационной из табл.1.
Разница давлений между участками БВ и бВ:
Так как разница составляет 46%, что превышает допустимые10%, то необходимо выравнивание потерь давлений в тройнике.
Выполним выравнивание с помощью дополнительного сопротивления в виде боковой диафрагмы.
Коэффициент сопротивления диафрагмы находим по формуле:
По номограмме определяем значение 46 . Откуда заглубление диафрагмы а=0,46·0,180=0,0828 м.
Участок ВГ
Участок ВГ состоит из прямого горизонтального участка длиной 800 мм, прямого вертикального участка длиной 9800 мм отвода на 90о и бокового участка тройника.
Скорость воздуха на участке ВГ принимаем 12 м/с.
Расход-1840 м3/ч.
Принимаем стандартный диаметр D=225 мм. Площадь поперечного сечения воздуховода, выбранного диаметра, 0,03976 м2. Уточняем скорость по формуле (10):
По диаметру D и скорости v, по номограмме , находим R= 8,0 Па/м, Нд=101,2 Па.
Радиус отвода находим по формуле 15
Ro=2·225=450 мм
Коэффициент сопротивления отвода на 90о находим из таблицы 10 .
Длину отвода вычисляем по формуле 16.
Длина отвода на 90о
Расчетная длина участка ВГ:
LВГ=2·l9o +Уlпр
LВГ=800+9800+707=11307 мм.
RlВГ=8,0·11,307=90 Па
Участок вг
Участок вг состоит из конфузора, отвода на 30о,вертикального участка длиной 880 мм, горизонтального участка 3360 мм и проходного участка тройника.
Расход-480 м3/ч.
Определяем размеры входного отверстия конфузора, исходя из площади входного отверстия по формуле 13:
Коэффициент сопротивления конфузора определяется из табл. 8 в зависимости от lк/D>1 и б=30о-тк=0,11.
Ro=2·110=220 мм
Коэффициент сопротивления отвода на 30о находим из табл. 10 .
Длину отвода вычисляем по формуле 16.
Длина отвода на 30о
Расчетная длина участка вг:
Lвг=lk+l30+ Уlпр
lвг=880+115+300+3360=4655 мм.
Потери давления на участке вг находим по формуле 12:
Rlгв=23·4,655=107 Па
Участок дг
Участок дг состоит из конфузора, прямого вертикального участка длиной 880 мм и бокового участка тройника.
Расход -480 м3/ч.
Выбираем скорость 12 м/с. Определяем требуемый диаметр по формуле 8:
Принимаем стандартный диаметр D=110 мм . Площадь поперечного сечения воздуховода, выбранного диаметра, 0,0095 м2. Уточняем скорость по формуле 10:
По диаметру D и скорости v, по номограмме , находим R=23,0 Па/м, Нд=120,6 Па.
Определяем размеры входного отверстия конфузора, исходя из площади входного отверстия по формуле 13:
Примем одну из сторон конфузора b=270 мм.
Длину конфузора (отсасывающего патрубка) находим по формуле 14:
Коэффициент сопротивления конфузора определяется из табл. 8 в зависимости от lк/D>1 и б=30о-тк=0,11.
Расчетная длина участка вг:
Lвг=lk+l30+ Уlпр
lвг=880+300=1180 мм.
Потери давления на участке вг находим по формуле 12:
Тогда, потери давления по длине воздуховода:
Rlгв=23·1,180=27,1 Па
Коэффициенты сопротивления тройника находим, задавшись диаметром объединенного воздуховода D=160 мм, S=0,02011 м2.
Отношение площадей и расходов определяем по формуле 18:
Коэффициент сопротивления тройника определяем из таблицы 13 : проходного участка жпр=0,0 и бокового участка жбок=0,5.
Потери давления на участке рассчитывают по формуле:
Hпт=Rl+УтHд
Потери давления на участке вг составляют:
Нпт.п=107+(0,069+0,11+0,0)120,6=128 Па
Потери давления на участке дг составляют:
Нпт.б=27+(0,11+0,5)120,6=100 Па
Суммарные потери на проходном и боковом участках:
УНпт.п=Нпт.п+Нм.п.=128+250=378 Па,
УНпт.б=Нпт.б+Нм.б.=100+250=350 Па,
где Нм.п.=250,0 Па - потери давления в триере из табл. 1.
Разница давлений между участками вг и дг:
Ндиаф=378-350=16 Па
Так как разница составляет 7 %, что не превышает допустимые10%, то необходимости выравнивания потерь давлений в тройнике нет.
Участок гГ
Участок состоит из прямых горизонтальных участков длиной 2100 мм, и проходного участка тройника.
Расход участка гГ равен сумме расходов на участках вг и дг.
Расход -960 м3/ч.
Диаметр воздуховода на участке гГ-160 мм.
Площадь поперечного сечения воздуховода, выбранного диаметра, 0,02011 м2.
Уточняем скорость по формуле 10:
По диаметру D и скоростиv, по номограмме , находим R=14,1 Па/м, Нд=107,7 Па
Расчетная длина участка гГ:
LгГ=2100 мм.
Потери давления по длине находим по формуле 12:
RlгГ=14,1·2,1=29,6Па
Коэффициенты сопротивления тройника находим, задавшись диаметром объединенного воздуховода D=250 мм, S=0,04909 м2.
Отношение площадей и расходов определяем по формуле 18:
Коэффициент сопротивления тройника определяем из таблицы 13 : проходного участка жпр=0,2 и бокового участка жбок=0,6.
Потери давления на участке рассчитывают по формуле:
Hпт=Rl+УтHд
Потери давления на участке ВГ составляют:
Нпт.б=90+(0,15+0,2)101,2=125,4 Па
Потери давления на участке гГ составляют:
Нпт.п=29,6+0,6·107,7=94,2 Па
Суммарные потери на проходном и боковом участках:
УНпт.п=Нпт.п+Нм.п..=125,4+360,4=486 Па,
УНпт.б=Нпт.б+Нм.б =94.2+378=472 Па,
Разница давлений между участками ВГ и гГ:
Ндиаф=486-472=14 Па
Разница - менее 10%.
Участок ГД
Участок состоит из прямого горизонтального участка длиной 1860 мм.
Расход участка ГД - 2800 м3/ч
Диаметр воздуховода на участке ГД-250 мм, S=0.04909м2.
Уточняем скорость по формуле 10:
По диаметру D и скорости v, по номограмме , находим R=11,0 Па/м, Нд=153,8 Па.
Площадь входного отверстия в циклон равна площади входного патрубка S2=0,05 м2
Расчетная длина участка ГД:
lГД=1860 мм.
Потери давления на участке ГД находим по формуле 12:
Тогда, потери давления по длине воздуховода:
RlГД=11,0·1,86=20,5Па
Потери давления на участке ГД составляют:
УНпт.п=20+486=506 Па
Участок ДЕ
Циклон 4БЦШ-300.
Расход воздуха с учетом подсоса воздуха:
Потери давления в циклоне равны сопротивлению циклона и составляют Нц=951,6 Па.
Суммарные потери на участке ДЕ:
Участок ЕЖ
Участок состоит из конфузора, трех отводов на 90о, прямых горизонтальных участков 550 мм и 1200 мм, прямого вертикального участка длиной 2670 мм, прямого горизонтального участка 360 мм и диффузора.
Расход на участке ЕЖ определим с учетом подсоса в циклоне, равного 150 м3/ч:
Скорость воздуха после циклона 10…12 м/с, так как после циклона воздух очищен.
Скорость воздуха на участке ЕЖ принимаем 11 м/с.
Определяем требуемый диаметр по формуле 8:
Принимаем стандартный диаметр D=315 мм, S=0,07793 м2.
Уточняем скорость по формуле 10:
По диаметру D и скорости v, по номограмме , находим R = 3,8 Па/м, Нд=74,3Па.
Площадь входного отверстия в переходном патрубке S1=0,07793м2, а площадь выходного отверстия циклона S2=0,090 м2, так как S1 Примем одну из сторон конфузора b=450 мм. Длину конфузора находим по формуле 15: Коэффициент сопротивления конфузора определяется из табл. 8 в зависимости от lк/D=0,6 и б=30о - тк=0,13. Необходимо выявить, конфузором или диффузором является переходной патрубок на входе в вентилятор. Так как на выходе патрубок диаметром 315 мм, а диаметр на входе в вентилятор 320 мм, то переходный патрубок является диффузором со степенью расширения: Радиус отвода находим по формуле 15: Коэффициент сопротивления отвода на 90о находим из табл. 10 . Длину отвода вычисляем по формуле 16: Расчетная длина участка ЕЖ: LЕЖ=989,6*3+2670+360+1200+550=7749 мм. RlЕЖ=3,78·7,749=29 Па. УНпт.п=1458+29+(0,13+0,1+0,15·3)74,3=1538 Па. Участок ЖЗ Участок состоит из диффузора, прямого вертикального участка длиной 12700 мм, отвода на 90 и диффузор с защитным зонтом. Расход воздуха на этом участке равен расходу при входе в вентилятор, т.е. 3090м3/ч. Скорость воздуха-11,0 м/с. Диаметры воздуховодов на участках принимаем равными диаметру до вентилятора, т.е. 315мм. По диаметру D и скорости v, по номограмме , находим R = 3,8 Па/м, Нд=68,874,3 Па. Определим, чем служит переходной патрубок на выходе из вентилятора. Площадь отверстия вентилятора S1=0.305х0,185=0,056 м2, площадь поперечного сечения воздуховода диаметром 315 ммS2=0,07793м2. S2>S1, следовательно имеет место диффузор со степенью расширения: Зададимся углом расширения диффузора б=30?. Тогда из табл. 4 коэффициент сопротивления диффузора ж=0,1. Расчетная длина участка ЕЖ: lЕЖ=12700 мм. Потери давления по длине воздуховода определяем по формуле 11: RlЕЖ=3,78·12,7=48,0 Па. На трубе предусмотрен диффузор с защитным зонтом. Коэффициент потерь находим в табл. 6 ж=0,6. Потери давления на участке ЕЖ составляют: УНпт.б=48+(0,1+0,6)74,3=100 Па. Общее сопротивление сети по главной магистрали составляет: УНпт.п=100+1538=1638 Па. С учетом коэффициента запаса 1,1 и возможного вакуума в помещениях цеха 50 Па требуемое давление, развиваемое вентилятором. 1ОССТР0Й СССР Главпромстройароект СОЮаСАНТЕХЦРОЕКТ Государственный проектный институт САНТЕХПРОЕКТ ГПЙ Цроектпрошзентиляция ВНИЙГС Руководство по расчету воздуховодов из унифицированных деталей Москва 1979 Dejevued by MSK & Amts 1. Общие положения........... 3 Расчет сети систем аспирации. . . . 4. Примеры расчета.......... Приложения 1. Унифицированные детали металлических воздуховодов систем общего назначения......44 2. Детали металлических воздуховодов круглого сечения систем аспирации..........79 3. Таблица для расчета металлических воздуховодов круглого сечения...........83 4. Таблица для расчета металлических воздуховодов прямоугольного сечения........89 5. Коэффициенты местных сопротивлений унифи цированных деталей металлических воздуховодов систем общего назначения.......109 6* Коэффициенты местных сопротивлений деталей приточных и вытяжных систем........ 143 7. Подбор диафрагм для металлических воздуховодов круглого и прямоугольного сечения. . 155 8. Величины -j- для металлических воздуховодов систем аспирации..............187 9. Коэффициенты местных сопротивлений металлических воздуховодов систем аспирации. . . 189 10. Подбор конусных диафрагм для воздуховодов систем аспирации..............193 11. Формулы для определения коэффициентов местных сопротивлений........... 199 Список литературы............. 204 Государственный проектный институт Сантсхпроект Главпромстройпроскта Госстроя СССР (ГПИ Сантехпроект), 1979 "Руководство по расчету воздуховодов из унифицированных деталей" разработано совместно ГПИ Сантехпроект Госстроя СССР, ГПИ Проектпромвентиляция и ВНЙИГС Минмон-тажспецстроя СССР. С вводом в действие настоящего "Руководства" утрачивают силу "Указания по расчету вентиляционных воздуховодов" (серия АЗ-424). В основу "Руководства" положены*"Инструкция по применению и расчету воздуховодов из унифицированных деталей" и "Временная нормаль на металлические воздуховода круглого сечения для систем аспирации". Для механизации и оптимизации расчета воздуховодов разработана программа "Харьков-074" для ЭВМ Минск-22. По вопросу приобретения этой программы следует обращать ся в отраслевой фонд алгоритмов и программ ЦНИПМСС (II7393, Москва, ГСП-I, Новые Черемушки, квартал 28. корпус 3). Все замечания и предложения по "Руководству" просьба направлять в ГПИ Сантехпроект (105203, Москва, Нй*не -Первомайская, дом 46). I. Общие положения 1.1. Настоящее Руководство разработано в дополнение к требованиям главы СНиП "Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха и предназначено для проектирования и расчета металлических воздуховодов систем вентиляции, кондиционирования воздуха, воздушного отопления (систем общего назначения) и аспирации строящихся и реконструируемых зданий и сооружений. 1.2. Металлические воздуховоды систем общего назначения следует, как правило, предусматривать из унифицированных деталей (см. приложение I). В исключительных случаях допускается применение не унифицированных деталей (в стесненных условиях, если это обусловлено конструктивными решениями, архитектурными или другими требованиями). 1.3. Металлические воздуховоды систем аспирации следует предусматривать только из прямых участков, отводов, тройников и крестовин круглого сечения, приведенных в пр. 2. Расчет сети систем общего назначения 2.1. Авродинамический расчет сети производится с целью определения суммарного давления, необходимого для обеспечения расчетного расхода воздуха по всем участкам, 2.2. Суммарная потеря давления Р (кгс/u 2 или ГЦ, определяется как сумма потерь давления на трение и местные сопротивления A>-£(7tf-Z)> (I) i-де К - потери давления на трение, кгс/м 2 или Па на I м длины воздуховода; Z - длина расчетного участка, м; 1 - потеря давления на местные сопротивления, кгс/м 2 или Па на расчетном участке. 2,3, Потеря давления на трение на I м длины воздухо-зодэ определяется по формуле где д. - коэффициент сопротивления трения; d - диаметр расчетного участка, ы, для воздуховодов прямоугольного сечения -гидравлический диаметр, определяемый по формуле Здесь, S,h - размеры сторон воздуховодов, м; рл, - динамическое давление на расчетном участке, кгс/м 2 или Па х) V - скорость движения воздуха на расчетном участке, м/с; У" - удельный вес воздуха, перемещаемого по расчетному участку, кг/м 3 ; Ускорение силы тямести 9,81 м/с 2 ; р - плотность воздуха на расчетном участке, кг/м 3 . 2.4. Коэффициент сопротивления трения определяется по формулам: а) при 4 I0 3 ^ < 6 " 10^ б) при 6 * 1СГ Re - 0.1266 Re У б ’ х) В формуле (4) Pj дано в кгс/м, в формуле (5) в Па. где Re - число Рейнольдса, определяемое по формуле d - гидравлический диаметр, м (см.формулу (3); У - кинематическая вязкость, ir/c. 2.5. Потеря давления на трение на I и длины воздуховодов круглого и прямоугольного сечений, расход воздуха, скорость и динамическое давление приведены в приложениях 3 и 4. Приведенные в приложениях величины получены по формулам (1) - (8) для металлических воздуховодов при удельном весе воздуха 1,2 кг/м 3 и кинематической вязкости 15 ИГ 1 м 2 /с. Если удельный вес воздуха отличается от 1,2 кг/м, то на потери давления, приведенные в приложениях 3 и 4, следует вводить поправочный множитель, равный JT , при определении мощности на валу вентилятора (см.п.2.8). 2.6. Потеря давления на местные сопротивления определяется по формуле где £ ^ - сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчетном участке. Значения коэффициентов местных сопротивлений унифицированных деталей воздуховодов приведены в приложении 5. При проектировании сетей воздуховодов рекомендуется принимать отношение расхода воздуха в ответвлении к расходу воздуха в стволе тройника не более 0,5. Это условие практически устраняет необходимость применения неунифицированных тройников. Коэффициенты местных сопротивлений неунифицированных решений, типовых воздухораспределительных устройств, жалюзийных реветок, зонтов и дефлекторов приведены в приложении 6. 2.7. При неувязке потерь давления по отдельным участкам сети воздуховодов более 10% следует предусматривать диафрагмы. Выбор мест установки диафрагм обуславливается трассировкой сетей. При наличии в ответвлениях вертикальных участков, диафрагмы следует устанавливать на них в местах, доступных для монтажа. Установка диафрагм производится при монтаже вентиляционных сетей на соединении смежных прямых участков воздуховодов. Подбор диафрагм приведен в приложении 7. 2.8. Подбор вентиляторных агрегатов следует производить по заданным значениям производительности с учетом подсоса воздуха в вытяжных или потери воздуха в приточных системах (СНиП П-33-75 п.4.122) и суммарной потери давления Р. Причем величина Р должна быть откорректирована по ближайшей характеристике графика для подбора вентиляторного агрегата. Полное давление Ру, создаваемое вентиляторным огрегатоы, должно быть равным суммарной потере давления,определенной по формуле (1),без введения множителя по п.2.5, который вводится только при определении мощности на валу вентилятора. 2.9. Расчетное гравитационное давление Н (кгс/м 2 или Па х)) для систем вентиляции с естественным побуждением следует определять по формуле где /7 - высота воздушного столба, м; Тн(/Ьу удельный вес (плотность) воздуха при расчетной нормируемой температуре наружного воздуха, кг/м 3 (Па); Xb{P$) - удельный вес (плотность) воздуха, помещения, кг/м э (Па), 2.10. Высоту воздушного столба следует принимать: а) для приточных систем - от середины приточной камеры при нагреве в ней воздуха (или устья воздухозабо-ра при подаче воздуха в помещение без подогрева) до середины высоты помещения; х) В формуле (10) Н дано в кгс/v 2 , в формуле (II) - в Па б) для вытяжных систем - от середины вытяжного отверстия (или середины высоты помещения при наличии в нем приточной вентиляции) до устья вытяжной шахты. 2.II. Радиус действия систем вентиляции с естественным побуждением следует принимать: а) для приточных систем (горизонтальное расстояние от устья воздухозабора до наиболее удаленного приточного отверстия) - не более 30 м; б) для вытяжных систем (горизонтальное расстояние от вытяжной шахты до наиболее удаленного вытяжного отверстия) - не более 10 м. 2.12. При установке на системе вытяжной вентиляции с естественным побуждением дефлектора подбор диаметра последнего рекомендуется производить по серии I.A94-32 "Зонты и дефлекторы вентиляционных систем". 2.13. Потери давления в сети воздуховодов систем вентиляции с естественным побуждением следует определять по формуле (I). 3. Расчет сети систем аспирации 3.2. При перемещении малозапылеиного воздуха с концентрацией массы смеси (отношением массы транспортируемого материала к массе воздуха) -*0,01 кг/кг, потеря давления на расчетном участке определяется по формуле Приведенный коэффициент трения следует принимать по данным, при- веденным в приложении 8. Примечания: I. Расчет воздуховодов (при концентрации массы смеси менее 0,01 кг/кг) допускается производить по разделу 2; 2. Значения коэффициентов местных сопротивлений деталей металлических воздуховодов систем аспирации приведены в приложении 9. 3. Потери давления на трение для воздуховодов из гибких металлических рукавов, при отсутствии данных следует принимать в 2-2,5 раза больше величин, приведенных в приложении 3. 3.3. Минимальная скорость движения воздуха в воздуховодах в зависимости от характера транспортируемого материала принимается по технологическим данным соответствующих отраслей промышленности. Скорость движения воздуха в воздуховодах должна быть более скорости витания частиц транспортируемого материала. ЗА, При перемещении воздуха с концентрацией массы смеси более 0,01 кг/кг потери давления в сети на трение, местные сопротивления и подъем транспортируемых с воздухом примесей Рп (кгс/м^) следует определять по формуле где К - опытный коэффициент, зависящий от характера транспортируемого материала. Величины К и ja следует принимать по технологическим данным соответствующих отраслей промышленности; tg - длина вертикального участка воздуховода, м; V- объемная концентрация смеси, равная отношению массы транспортируемого материала к объему чистого воздуха. Величину ztglf , обычно составляющую менее 3 кгс/м 2 . uojkho не учитывать. 3.5. Расчет воздуховодов систем аспирации, как правило, следует начинать с определения количества транспортируемого материала и количества транспортируемого воздуха, исходя из рекомендуемой концентрации массы смеси. При отсутствии данных о количестве транспортируемого материала расход воздуха следует определять исходя из минимально допустимого диаметра воздуховода (80 мм) и скорости движения воздуха (п.3.3). 3.6. Воздуховоды систем аспирации следует рассчитывать из условия одновременной работы всех отсосов. Неувязка потерь давления по отдельным участкам сети всз-духоводов долина быть не более 5%. 3.7. Регулирование потерь давления задвижками или дроссельными клапанами не допускается. Для увязки потерь давления допускается: а) увеличивать количество воздуха, удаляемого от того или иного отсоса; б) устанавливать диафрагмы на вертикальных участках систем аспирации при сухой неслипающейся и не волокнистой пыли (см. приложение 7). 3.8. Расчетную производительность вентиляторных агрегатов систем аспирации следует принимать с учетом подсоса или потери воздуха в систе?:ах (СНиП П-33-75 пЛ. 122). 4. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ПРИМЕР РАСЧЕТА СЕТИ ВОЗДУХОВОДОВ ВЫТЯйНСЙ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ Расчетная схема приведена на рис. I. Расчет ведется в следующей последовательности: I. Нумеруют участки расчетной схемы по магистра.?., начиная с самого дальнего, а затем по ответзлекйлы. 2.1. Методика
расчета 6 2.1.1. Последовательность
расчета 6 2.1.2. Определение
потерь давления в воздуховоде 7 2.1.3. Определение
потерь давления в коллекторе 8 2.1.4. Расчет
пылеулавливающего аппарата 9 2.1.5. Расчет
материального баланса процесса
пылеулавливания 11 2.1.6. Выбор вентилятора
и электродвигателя 12 2.2. Пример расчета 13 2.2.1. Аэродинамический
расчет сети аспирации (от местного
отсоса до коллектора включительно) 13 2.2.2. Увязка
сопротивлений участков 19 2.2.3. Расчет потерь
давления в коллекторе 22 2.2.4. Расчет
пылеулавливающего аппарата 23 2.2.5. Расчет участков
7 и 8 до установки вентилятора 25 2.2.6. Выбор вентилятора
и электродвигателя 28 2.2.7. Уточнение
сопротивлений участков 7 и 8 29 2.2.8. Материальный
баланс процесса пылеулавливания 31 Библиографический
список 32 Приложение 1 33 Приложение 2 34 Приложение 3 35 Приложение 4 36 Приложение 5 37 Приложение 6 38 Приложение 7 39 Приложение 8 40 Приложение 9 41 Приложение 10 42 Приложение 11 43 Приложение 12 44 Приложение 13 46 Приложение 14 48 В
процессах обработки древесины на
деревообрабатывающих станках образуется
большое количество как крупных частиц
– отходов производства (стружка, щепа,
кора), так и более мелких (опилки, пыль).
Особенностью данного технологического
процесса является значительная скорость,
сообщаемая образующимся частицам при
воздействии режущего
инструмента на
обрабатываемый
материал,
а также большая интенсивность
пылеобразования. Поэтому практически
все деревообрабатывающие станки
оборудованы вытяжными устройствами,
которые
принято называть местными отсосами. Система,
объединяющая местные отсосы, воздуховоды,
коллектор (сборник, к которому
подсоединяются воздуховоды - ответвления),
пылеулавливающий аппарат и вентилятор,
называется аспирационной
системой
. Совокупность
воздуховодов -
ответвлений, подсоединенных к коллектору,
называется узлом
. На
деревообрабатывающих участках,
оборудованных станками, применяются
коллекторы различных конструкций
(рис.1). Характеристики некоторых видов
коллекторов приведены в
табл.
1. Для
перемещения образующихся отходов
(например, из бункеров хранения отходов
к топливным бункерам котельной)
используется система пневматического
транспорта, ее отличие от аспирационной
системы заключается в том, что функции
местного отсоса выполняет загрузочная
воронка. Важнейшей
характеристикой, используемой при
расчетах систем аспирации и пневмотранспорта,
является массовая концентрация
запыленного воздуха (М, кг/кг)
.
Массовая концентрация – это отношение
количества перемещаемого материала к
количеству транспортирующего его
воздуха: Рис.
1. Виды коллекторов: а) вертикальный
коллектор с нижним отводом (барабанный) б) вертикальный
коллектор с верхним отводом
("люстра")
в) горизонтальный
коллектор Таблица
1 Характеристика
коллекторов
Минимальное
количество отводимого воздуха, м³/ч Входные
патрубки Выходной
патрубок коли-чество вх
диаметр
(размер сечения), мм коэффициент
местного сопротивления
ζвых
коллекторы
горизонтальные
Дэ
= 339 (300х300) Дэ
= 339 (300х300) Дэ
= 391 (400х300) коллекторы
вертикальные
а)
с верхним вводом (с нижним отводом)
б)
с нижним вводом
(с верхним
отводом)
где
G
Σ
n
– суммарный массовый расход перемещаемого
материала, кг/ч; L
Σ
– суммарное количество воздуха, требуемое
для перемещения материала (объемный
расход), м 3 /ч; ρ
в
– плотность воздуха, кг/м 3 .
При температуре 20°С
и атмосферном давлении В = 101,3
кПа,
ρ
в
=
1,21 кг/м 3 . При
проектировании аспирационных систем
важное место занимает аэродинамический
расчет, заключающийся в выборе диаметров
воздуховодов, подборе коллектора,
определении скоростей на участках,
расчете и последующей увязке потерь
давления на участках, определении
суммарного сопротивления системы. Введение Местная вытяжная вентиляция играет наиболее активную роль в комплексе инженерных средств нормализации санитарно-гигиенических условий труда в производственных помещениях. На предприятиях, связанных с переработкой сыпучих материалов, эту роль выполняют аспирационные системы (АС), обеспечивающие локализацию пыли в местах её образования. Общеобменная вентиляция до настоящего времени играла вспомогательную роль – обеспечивала компенсацию воздуха, удаляемого АС. Исследованиями кафедры МОПЭ БелГТАСМ показано, что общеобменная вентиляция является составной частью комплекса систем обеспыливания (аспирация, системы борьбы с вторичным пылеобразованием – гидросмыв или сухая вакуумная пылеуборка, общеобменная вентиляция). Несмотря на длительную историю развития, аспирация получила фундаментальную научно–техническую основу лишь в последние десятилетия. Этому способствовало развитие вентиляторостроения и совершенствование техники очистки воздуха от пыли. Росла и потребность аспирации со стороны быстро развивающихся отраслей металлургической строительной индустрии. Возник ряд научных школ направленных на решение возникающих экологических проблем. В области аспирации стали известными уральская (Бутиков С.Е. , Гервасьев A.M. , Глушков Л.А. , Камышенко М.Т. , Олифер В.Д. и др.), криворожская (Афанасьев И.И. , Бошняков Е.Н. , Нейков О.Д. , Логачев И.Н. , Минко В.А. , Серенко А.С. , Шелекетин A.В. и американская (Хемеон В. , Принг Р. ) школы, создавшие современные основы конструирования и методики расчета локализаций пылевыделений с помощью аспирации. Разработанные на их основе технические решения в области проектирования систем аспирации закреплены в ряде нормативных и научно–методических материалов . Настоящие методические материалы обобщают накопленные знания в области проектирования аспирационных систем и систем централизованной вакуумной пылеуборки (ЦПУ). Применение последних расширяется особенно в производстве, где гидросмыв недопустим по технологическим и строительным соображениям. Предназначенные для подготовки инженеров–экологов методические материалы дополняют курс «Промышленная вентиляция» и предусматривают развитие практических навыков у студентов старших курсов специальности 17.05.09. Эти материалы нацелены на то, чтобы студенты умели: Определить необходимую производительность местных отсосов АС и насадков ЦПУ; Выбрать рациональные и надёжные системы трубопроводов с минимальными потерями энергии; Определить необходимую мощность аспирационной установки и выбрать соответствующие тягодутьевые средства И знали: Физическую основу расчета производительности местных отсосов АС; Принципиальное отличие гидравлического расчета систем ЦПУ и сети воздуховодов АС; Конструктивное оформление укрытий перегрузочных узлов и насадков ЦПУ; Принципы обеспечения надежности работы АС и ЦПУ; Принципы подбора вентилятора и особенности его работы на конкретную систему трубопроводов. Методические указания ориентированы на решение двух практических задач: «Расчет и выбор аспирационного оборудования (практическое задание №1), «Расчет и выбор оборудования вакуумной системы уборки пыли и просыпи (практическое задание №2)». Апробация этих задач осуществлена в осеннем семестре 1994 года на практических занятиях групп АГ-41 и АГ-42, студентам которых составители выражают признательность за выявленные ими неточности и технические погрешности. Внимательное изучение материалов студентами Титовым В.А., Сероштаном Г.Н., Ереминой Г.В. дали нам основание внести изменения в содержание и редакцию методических указаний. 1. Расчет и выбор аспирационного оборудования Цель работы: определение необходимой производительности аспирационной установки, обслуживающей систему аспирационных укрытий мест загрузки ленточных конвейеров, выбор системы воздуховодов, пылеуловителя и вентилятора. Задание включает: А. Расчет производительности местных отсосов (объемов аспирации). Б. Расчет дисперсного состава и концентрации пыли в аспирируемом воздухе. В. Выбор пылеуловителя. Г. Гидравлический расчет аспирационной системы. Д. Выбор вентилятора и электродвигателя к нему. Исходные данные (Численные значения исходных величин определяются номером варианта N. В скобках указаны значения для варианта N = 25). 1. Расход транспортируемого материала G м =143,5 – 4,3N, (G м =36 кг/с) 2. Плотность частиц сыпучего материала 2700 + 40N, (=3700 кг/м 3). 3. Исходная влажность материала 4,5 – 0,1 N, (%) 4. Геометрические параметры перегрузочного желоба, (рис 1): h 1 =0,5+0,02N, () h 3 =1–0,02N, 5. Типы укрытий места загрузки ленточного конвейера: 0 – укрытия с одинарными стенками (для четных N), Д – укрытия с двойными стенками (для нечетных N), Ширина ленты конвейера B, мм; 1200 (для N=1…5); 1000 (для N= 6…10); 800 (для N= 11…15), 650 (для N = 16…20); 500 (для N= 21…26). S ж – площадь поперечного сечения желоба. Рис. 1. Аспирация перегрузочного узла: 1 – верхний конвейер; 2 – верхнее укрытие; 3 – перегрузочный желоб; 4 – нижнее укрытие; 5 – аспирационная воронка; 6 – боковые наружные стенки; 7 – боковые внутренние стенки; 8 – жесткая внутренняя перегородка; 9 – лента конвейера; 10 – торцовые наружные стенки; 11 – торцовая внутренняя стенка; 12 – нижний конвейер Таблица 1. Геометрические размеры нижнего укрытия, м Таблица 2. Гранулометрический состав транспортируемого материала Средний диаметр фракции d j , мм * z =100(1 – 0,15 ). Таблица 3. Длина участков аспирационной сети В настоящее время аспирационные системы довольно распространены, так как с каждым днем развитие промышленности только усиливается. Фильтровальные установки с - это общие системы, которые наиболее распространены. Они предназначаются для фильтрации воздуха, в котором содержатся твердые частицы, размер которых достигает 5 мкм. Степень очистки у таких аспирационных систем 99,9%. Также стоит отметить, что конструкция данной фильтровальной установки, имеющей накопительный бункер, позволяет применять ее для монтажа в традиционных системах очистки воздуха, которые обладают разветвленной системой воздуховода, а также вытяжным вентилятором высокой мощности. Центральный накопитель в таких системах применяется для того, чтобы хранить, а также дозировать и выдавать измельченные отходы деревообработки. Производство данного бункера осуществляется с объемом от 30 до 150 м 3 . Кроме того, аспирационной системы комплектуется такими деталями, как шлюзовые перегрузчики или же шнеки, взрыво- пожарозащитная система, система, контролирующая уровень наполнения бункера. Существует также модульная система аспирации воздуха, которая предназначается для следующих целей: Для того чтобы провести расчет аспирационной системы, сначала необходимо объединить ее в общую сеть. В такие сети входит: Также стоит отметить, что оптимальное число точек отсоса для одной аспирационной системы равно шести. Однако большее количество возможно. Важно знать, что при наличии оборудования, которое работает с постоянно изменяющимся потоком воздуха, необходимо спроектировать для этого устройства отдельную систему аспирации или же добавить в уже имеющуюся малое количество "попутных" точек отсоса (одну или же две с малым расходом). Для важно провести точные расчеты. Первое, что определяется при таких расчетах - это расход воздуха на аспирацию, а также потери давления. Такие расчеты проводятся для каждой машины, емкости или же точки. Данные чаще всего можно взять из паспортной документации на объект. Однако разрешается использовать ии и из аналогичных расчетов с таким же оборудованием, если таковые имеются. Также расход воздуха вполне можно определить и по диаметру патрубка, который отсасывает его или же по отверстию в корпусе аспирационной машины. Важно добавить, что возможно эжектирование воздуха, поступающего в продукт. Такое случается если, к примеру, воздух двигается по самотечной трубе с большой скоростью. В этом случае возникают дополнительные его расходы, которые также должны быть учтены. Кроме этого, в некоторых аспирационных системах случается и так, что определенное количество воздуха уходит вместе с отводящимися продуктами после очистки. Это количество также должно быть прибавлено к расходному. После проведения всех работ по определению расхода воздуха и возможному эжектированию, необходимо сложить все полученные числа, а после этого разделить сумму на объем помещения. Стоит учитывать, что нормальный обмен воздуха для каждого предприятия свой, но чаще всего этот показатель находится в пределах от 1 до 3 циклов аспирации в час. Большее количество чаще всего применяется для расчетов установки систем в помещениях с общеобменной Данный тип обмена воздуха используется на предприятиях для удаления вредных испарений из помещения, для удаления примесей или же неприятных запахов. При установке аспирационной системы может создаваться повышенной вакуум из-за постоянного отсоса воздуха из помещения. По этой причине необходимо предусмотреть установку в него притока наружного воздуха. В настоящее время аспирационная пожарная система считается наилучшим средством защиты помещения. Действенным способом оповещения в этом случае считается аспирационная с ультрачувствительными лазерными Идеальное место применения таких систем - это архивы, музеи, серверные, коммутаторные помещения, центры управления, больничные помещения с высокотехнологичным оборудованием, "чистые" промышленные зоны и т.д. Другими словами, аспирационная система пожарной сигнализации такого типа применяется в помещениях, которые представляют особую ценность, в которых хранятся материальные ценности или же, внутри которых установлено большое количество дорогостоящего оборудования. Предназначение ее заключается в следующем: проведение санации трахеобронхиального дерева при условиях искусственной вентиляции легких и при сохранении асептики. Другими словами, они применяются врачами для проведения сложных операций. Данная система включает в себя следующее: В настоящее время существует довольно широкая классификация видов фильтровальных систем. Некоторые компании, такие как "Фолтер", занимаются производством аспирационных систем практически любого вида. Первое разделение систем осуществляется по характеру циркуляции воздуха. По этому признаку всех их можно разделить на два вида: рециркуляционные и прямоточные. Первый класс систем обладает таким существенным отличием, как возвращение отобранного воздуха из помещения обратно, после прохождения полного процесса очистки. То есть никаких выбросов в атмосферу не производит. Из этого преимущества вытекает еще одно - высокая экономия на отоплении, так как нагретый воздух не покидает помещение. Если же говорить о втором типе систем, то их принцип действия полностью отличается. Данная фильтровальная установка полностью забирает воздух из помещения, после чего осуществляет его полную очистку, в частности от таких веществ, как пыль и газ, после чего весь забранный воздух выбрасывается в атмосферу. Для того чтобы начать этап установки фильтрационной системы, сначала проводят проектировочные работы. Данный процесс является очень важным, а потому ему уделяется особое внимание. Сразу важно сказать, что неверно проведенный этап проектирования и расчета не сможет обеспечить необходимую очистку и циркуляции воздуха, что приведет к плохим последствиям. Для успешного составления проекта и последующей установки системы необходимо учесть несколько пунктов: Проведение расчетов и составление проекта - это не полный список того, что необходимо сделать прежде, чем начать процесс монтажа системы. Другими словами можно сказать, что установка фильтров - это наиболее простое и последнее дело, за которое берутся профессионалы.
R =1гЪ > (2)
(6)
(7)
(8)
Н-Ь(Кн -Уб)) (Ю)
н=Н(Лн-Л)> (И)
(12)
p n =nz^ie g v" (но
2. Расчетная часть 6
1. Общие положения
кг/кг,
(1)
Ширина ленты конвейера В, м
b
H
L
c
h
0,50
1,5
0,60
0,40
0,60
0,25
0,40
0,12
0,65
1,9
0,80
0,50
0,80
0,30
0,50
0,16
0,80
2,2
0,95
0,60
0,95
0,35
0,60
0,20
1,00
2,7
1,20
0,75
1,2
0,40
0,75
0,25
1,20
3,3
1,40
0,90
1,45
0,45
0,90
0,30
Номер j фракции,
j=1
j=2
j=3
j=4
j=5
j=6
j=7
j=8
j=9
Размер отверстий смежных сит, мм
10 5
5 2,5
2,5 1,25 "
1,25 0,63
0,63 0,4
0,1 0
15
7,5
3,75
1,88.
0,99
0,515
0,3
0,15
0,05
2
31
25
24
8
2
3
3
2
30
232,5
93,75
45,12.
7,92
1,03
0,9
0,45
0,1
Интегральная сумма mj
100
98
67
42
18
10
8
5
2
Длина участков аспирационной сети
Схема 1
Схема 2
для нечетных N
для N=25, м
для четных N
10
5
4
Общие сведения
Модульные системы
Оборудование для расчета
Расчет воздуха
Расчет расхода
Пожарная аспирация
Закрытая аспирационная система
Виды систем
Монтаж аспирационных систем
