Практическая работа по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности» для ТОГУ

Практическая работа 3

РАСЧЕТ МЕХАНИЧЕСКОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ Цель работы – ознакомиться с основными понятиями, применяемы- ми в промышленной вентиляции, научиться различать типы вентиляцион- ных систем, освоить методику и овладеть навыками проектирования меха- нических систем вентиляции. Используя результаты практических работ «Гигиеническая оценка и определение класса условий труда по параметрам метеорологических фак- торов» и «Гигиеническая оценка параметров воздушной среды и определе- ние класса условий труда по химическому фактору» необходимо опреде- лить:

1. Согласно рекомендациям СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиля- ция и кондиционирование» [7] объем воздуха, который необходимо пода- вать или удалять из производственного помещения для обеспечения тех- нологических требований, норм взрывопожарной безопасности и поддер- жания санитарно-гигиенических параметров воздушной среды на рабочем месте (РМ);
2. Необходимый напор вентилятора для подачи или удаления наи- большего из расчетных объемов воздуха для ассимиляции избытков тепла, влаги и концентрации вредных газов, паров и пыли;
3. По требуемому воздухообмену и величине напора выбрать венти- лятор;
4. Произвести расчет необходимой мощности на валу вентилятора и определить установочную мощность электродвигателя вентилятора.

Порядок выполнения работы

1. Записать цель работы, выписать данные по варианту табл. 4.
2. Определить воздухообмен

1

• Определить необходимый воздухообмен ( L , м³/ч) в зависимости

от числа находящихся в помещении людей по формуле    

1

L = n × L¢ ,                                                   (3.1) где n – количество людей, работающих в помещении; L¢– удельный расход воздуха на одного работающего (принимается в зависимости от объема по- мещения согласно табл. 3.1) [1] или по нормируемой кратности воздухооб- мена, применяемый для ориентировочных расчетов (инспекторский ме- тод), формула (3.2).     Минимальный расход наружного воздуха на 1 чел., м³/ч Таблица 3.1    

Помещения (участок, зона)	Удельный расход наружного воздуха для помещений, м3/ч
	с естественным проветриванием	без него
Производственные	30	60
Общественного и административного назначе- ния*	40	60 20**
Жилые квартиры общей площадью на 1 чел.: более 20 м2 менее 20 м2	30 3 м3/ч на 1 м2 жилой площади	60

Примечание: * Норма наружного воздуха приведена для рабочих помещений ка- бинетов, офисов общественных зданий административного назначения. В других поме- щениях общественного назначения норму наружного воздуха следует принимать по тре- бованиям соответствующих нормативных документов. ** Для помещений, в которых люди находятся не более двух часов непрерывно. L1    = k ×Vпом ,                                                 (3.2) где  k  –  нормируемая кратность воздухообмена,  ч^-1; V  –  объем помеще- пом   ния (при H ³ 6 м принимается Vпом = 6 × S м³, а при Vпом > 40 м³ на одного   работающего и при наличии окон и дверей воздухообмен не рассчитыва- ется).

• При выделении вредных веществ (газо-, паро— или пылеобразных) воздухообмен рассчитывается по формуле

  L2 = Gв в   qуд — qпр ,                                               (3.3)   где Gв в – количество вредных веществ, поступающих в воздух помещения,   мг/ч; qуд , qпр –       соответственно      концентрация       вредного      или   взрывопожарного вещества в удаляемом и приточном воздухе (мг/м³). Величину ( Gв в , мг/ч) можно определить по эмпирической формуле Gв в  = μ ×Vпом × Cф ,                                            (3.4)

пом

где   μ –   коэффициент   неорганизованного   воздухообмена   в помещении,   обычно   принимается   равным   2; V    –   объем   помещения,   м³; Cф –     фактическая концентрация вредного вещества в воздушной среде на  рабочем месте, мг/м³ (берется для наиболее вредного вещества согласно практической работы «Гигиеническая оценка параметров воздушной среды и определение класса условий труда по химическому фактору»). Согласно СНиП 41-01-2003 [7] принимаются следующие значения:  

• qуд = ПДКрз

согласно ГН 2.2.5.1313-03 [4];  

• qпр

по расчету с учетом фоновых концентраций этих веществ в   местах размещения воздухозаборных устройств, но не более 0,3ПДК рз для   производственных и административно-бытовых помещений и ПДК в воздухе населенных мест для жилых и общественных зданий. Так как в производственных помещениях обычно имеет место одно- временное выделение различных веществ, то при наличии веществ одно- направленного действия (обладающих эффектом суммации), воздухооб- мен следует определять, суммируя расходы воздуха, рассчитанные для нормализации воздушной среды по каждому из этих веществ.

• Если основной вредностью является избыточное тепло, то воздухо- обмен рассчитывается исходя из ассимиляции избытков явной теплоты объёмом приточного воздуха

  L3 = c × ρв Qизб × (tуд

• tпр

,                                        (3.5) )   где Qизб – количество тепла, выделяющегося в помещении, кДж/ч; c – массовая   удельная     теплоемкость     воздуха,   равная   1 кДж/(кг·°С); ρв –   плотность  

в

приточного и удаляемого из помещения воздуха, при стандартных условиях   (Т = 20 ºС, Р =101,3кПа ρ =1,2 кг/м³); t yд и tпp – температура удаляемого и   приточного воздуха, ºС (tпp принимается по климатологическим данным, а в

данной работе – по среднему значению нормируемого диапазона).

• Если основной вредностью является избыток влаги (водяного пара), то требуемый воздухообмен рассчитывается по формуле

  L4 = W ρв   × (dуд

• dпр)

,                                         (3.6)   где W – количество поступающего в помещение пара, г/ч; d уд и dпр –   соответственно влагосодержание удаляемого и подаваемого в помещение   воздуха, к/кг; ρв – плотность воздуха.   Влагосодержание воздуха характеризует массу водяного пара, прихо- дящуюся на 1 кг сухого воздуха, и зависит от температуры, направляющих ветров, количества осадков и наличия водоемов. Наряду с температурой, относительной влажностью и влагосодержани- ем физическое состояние воздуха характеризует теплосодержание (энталь- пия).     Энтальпия влажного воздуха представляет собой количество тепло- ты, необходимое для нагревания от 0 ºС до данной температуры такого коли- чества влажного воздуха, сухая часть которого имеет массу 1 кг [3]. Энтальпия влажного воздуха (i ) выражают как сумму энтальпий 1 кг сухого воздуха (iс в ) и энтальпии водяных паров (iв п ) приходящихся на 1 кг сухой части воздуха, т.е.   i = iс в   + diв п = t + d ×(1,89t + 2500 ) .   Расчет изменения состояния атмосферного воздуха можно произвести по соответствующим формулам посредством сложных вычислений или более простым и удобным способом с помощью психрометрической диаграммы, называемой i, d -диаграммой влажности воздуха (диаграмма Рамзина) [3].   В координатах i, d -диаграммы наносят зависимости основных пара-   метров влажного воздуха: температуры, влагосодержания, относительной влажности, энтальпии при заданном барометрическом давлении, см. рис. 3.5 [3]. Диаграмма отображает процессы изменения состояния воздуха (увлажне- ния, нагревания, охлаждения и т. д.), происходящие при подводе (отводе) те- пла (Q ) или влаги (W ), либо одновременном воздействии этих факторов. Процесс изменения состояния воздуха характеризует тепловлажностное от- ношение ( ε , кДж/кг), или угловой коэффициент. ε =  Q . W Если начальные параметры воздуха различны, а изменение e одинако- вые, то линии, характеризующие изменение состояния воздуха, параллельны между собой. Для удобства построения процессов изменения состояния воз-   духа на i, d -диаграмме в виде пучка линий, исходящих из центра координат   (i = 0 , t = 0, d = 0 ) нанесены линии углового масштаба со значением ε от  

• ¥ до + ¥. Чтобы эти лучи не мешали основным линиям, оставлены только

концы лучей на поле диаграммы (рис. 3.5) [3]. По оси абсцисс диаграммы отложены значения влагосодержания и на-   несена сетка вертикальных линий d = const , а линии постоянной энтальпии   (i ) проведены под углом 135° к оси ординат. Также на диаграмме нанесены кривые равных значений относительной влажности от 0 до 100 %, линии по- стоянных температур в виде прямых под небольшим углом к оси абсцисс и линия парциальных давлений водяного пара. Каждая точка диаграммы харак- теризуется взаимно согласованными параметрами t, d, i,j, pп . Состояния не ненасыщенного воздуха определяют точки находящиеся     над кривой j = 100 %, насыщенного воздуха точки на кривой j = 100 % и на- сыщенного воздуха, содержащего капельки жидкой влаги или льда под кри- вой j = 100 %. Пример. Диаграммой (рис. 3.5) пользуются следующим образом. Пусть известно, что воздух имеет температуру 20 °С и относительную влажность j = 60 %. На пересечении изотермы 20 °С с линией j = 60 % получаем точку А (рис. 3.4) и тогда легко прочитать ос- тальные параметры воздуха: dA = 8,8 г/кг, iA = 42,2 кДж/кг, pп A = 1,4 кПа.

• Расход воздуха для обеспечения норм взрывопожарной безопас-

  ности следует определять по формуле (3.3), заменив в ней qуд на 0,1qg Воздухообмен по пунктам 3.2-3.4 рассчитывается по данным ПР-1 «Гигиеническая оценка и определение класса условий труда по парамет- рам метеорологических факторов» и ПР-2 «Гигиеническая оценка пара- метров воздушной среды и определение класса условий труда по химиче- скому фактору». Расход воздуха следует определять отдельно для теплого и холодно- го периодов года.

• Если источники выделения вредных веществ расположены на конкретных (фиксированных) рабочих местах, то их локализация осущест- вляется местной вытяжной вентиляцией посредством вытяжных зонтов или других устройств. Количество воздуха, удаляемого местной вентиляцией, оп- ределяется по формуле

Lm   = 3600 × F × v ,                                            (3.7) 3 где  Lm    – количество удаляемого воздуха, м /ч;  F  – площадь открытого проема вытяжного  зонта или устройства, м²;  v  – скорость воздуха  в  проеме,  м/ с  ( рекомендуемые скорости воздуха – табл. 3.2) [1]. Таблица 3.2 Рекомендуемые скорости всасывания воздуха в проемах местных систем вентиляции  

Наименование веществ	Скорость всасывания, м/с
Азотная кислота	0,7-1,0
Аэрозоль свинца	1,5-1,6
Олово и другие сплавы без свинца	0,7-1,0
Металлы и окислы марганца	1,5
Газы и пары при ПДК (мг/м3): более 10	0,5
от 10 до 1	0,1-1,0
менее 1	1,2-1,6

Обычно в производственных помещениях имеют место различные вредные производственные факторы (тепло, повышенная или пониженная влажность и температура, газы, пары и пыль), поэтому необходимо опре- делить воздухообмен для каждого ВПФ отдельно и в качестве расчетного   принимать наибольшее из полученных значений L1 — L4 .  

3. Определить необходимое давление (напор) ( Pв , Па), которое дол- жен создавать вентилятор для подачи или удаления расчетного количества воздуха определяется по формуле

 

тр

в

P =1,2 × (P

• Pмс

),                                      (3.8)   где 1,2 – коэффициент, учитывающий непредвиденные потери давления;     Ртр – давление, необходимое для преодоления трения транспортируемой смеси о   стенки воздуховодов, Па; Рмс – сумма местных сопротивлений (при изменении   направления, разветвлении и слиянии потоков, преодоление сопротивления запорно-регулирующей арматуры и т. д.), Па.   Величина Ртр и Рмс определяется согласно аэродинамическому расчету   вентиляционной сети (в данной работе их величина принимается согласно варианту, см. табл.3.4).

4. По рассчитанному количеству воздуха и напору подобрать вентилятор по номограммам (рис. 3.6) с таким расчетом, чтобы его КПД ³ 0,
5. Произвести расчет необходимой мощности на валу вентилятора, кВт, по формуле

  Nв = Lв × Pв 3600 ×1020 × ηв × ηn ,                                  (3.9)   где Lв

• производительность вентилятора м³/ч; Р

• полное давление, создавае-

 

в

мое вентилятором, Па; ηв

• КПД вентилятора; ηп

• КПД передачи; 3600 и 1020

  – переводные коэффициенты.

6. Определить установочную мощность электродвигателя вентилятора, кВт, по формуле

    где К j N уст  = Nв × К j ,                                              (3.10)

• коэффициент запаса (табл. 3) [1].

    Значение коэффициента запаса K j Таблица 3.3    

Установочную мощность электродвигателя вентилятора, кВт	Центробежный вентилятор	Осевой вентилятор
До 0,5	1,50	1,20
От 0,51 до 1	1,30	1,15
От 1,01 до 2	1,20	1,10
От 2,01 до 5	1,15	1,05
Свыше 5	1,10	1,05

7. Заполнить протокол отчета ПР-3 по приведенной ниже форме табл. 3.5 сделать вывод.
8. Показать отчет преподавателю.

      Таблица 3.4 Варианты заданий  

Вариант	Рабочее место	Qизб, кДж/ч	W, г/ч	Давление, развиваемое вентилятором, Па
				Pmp	Pмс
1	Электросварщика	3700	2960	430	590
2	Маляра	3000	3490	300	420
3	Отделочника	3500	2750	350	450
4	Паркетчика	3450	2890	40	90
5	Литейщика	4000	2900	270	450
6	Лаборанта-химика	3200	3460	260	370
7	Газорезчика	3800	3860	190	240
8	Токаря	3300	3580	130	210
9	Слесаря-электрика	3150	2920	370	480
10	Фрезеровщика	3100	3480	170	210
11	Шлифовщика	3050	2850	120	190
12	Загрузчика термических печей	3020	2700	110	230
13	Вулканизаторщика- шиномонтажника	3320	3640	160	280
14	Кузнеца-штамповщика	3260	3340	350	370
15	Слесаря по ремонту ДВС	3380	3010	270	350
16	Сепараторщика в углеподготови- тельном цехе	3620	3020	80	90
17	Сортировщика	3990	3950	90	195
18	Клеймовщика горячего металла	3330	3990	100	200
19	Оператора-термиста	3950	3620	80	120
20	Производственного рабочего	3020	3330	220	340
21	Вырубщика пороков металла	3010	3380	170	240
22	Маркировщика горячего металла	3340	3260	70	190
23	Арматурщика	3640	3320	230	350
24	Подручного сталевара электропечи	2700	3020	30	95
25	Плотника	2850	3050	30	105
26	Вальцовщика стана горячей про- катки	3480	3100	40	110
27	Рабочего гаража	2920	3150	230	380
28	Аккумуляторщика	3580	3300	170	220
29	Транспортировщика (грузчика)	3860	3800	210	300
30	Автомеханика	3460	3200	350	370

Примечание: Q_изб – количество полной теплоты, выделяющейся в помещении, кДж/ч; W – количество поступающего в помещение пара, г/ч; I – интенсивность теплового излучения, Вт/м²;  Р     –  давление,  необходимое  для преодоления  трения транспортируемой тр   смеси о стенки воздуховодов, Па; Рмс

• сумма местных сопротивлений (при изменении

  направления, разветвлении и слиянии потоков, преодоление сопротивления запорно- регулирующей арматуры и т. д.), Па.       Таблица 3.5 Протокол отчета ПР-3 Номер варианта              Вид деятельности (рабочего места)                                           Дата                      ; tc  = ; tн  = ;   Таблица А   Фактические и нормируемые значения факторов микроклимата  

Наименование факторов микроклимата	Фактическое значение	Нормируемое значение
		оптимальное	допустимое
1.
2.
3.
4.

t уд  = ; tпр  = ;  Qизб  = ; LQ   = ; j уд  = ; jпр  = ;  d уд  = ; dпр = ; W = ; LW    = . Таблица Б Санитарно-гигиеническая оценка состава воздуха РМ  

Наименование веществ	Фактическая концентрация, мг/м3	ПДК, мг/м3	Преимущественное агрегатное состоя- ние веществ в усло- виях производства	Класс опасно- сти	Особенности действия
1.
2.
3.

Вид воздействия комбинации химических веществ на организм                                           Vпом = А× В × Н = ; G = m ×V × Cф1 =                                                      ;  

пом

пом

1

2

G = m ×V × Cф2 = ; G3 = m ×V × Cф3 = ;  

пом

qуд 1   =      qпр 1  =       ; qуд 2  =       qпр 2  =        ;   qуд 3 = qпр 3 = ; LBB1  = ; LBB 2  = ; LBB 3  = ;   Наибольший требуемый воздухообмен LTP   = Напор Pв    =                                                 Тип вентилятора                    _ nвент = ; w = ; h = ; h   = ;  

вент

пер

Nвент = K j = N уст  =                                            ВЫВОД:                                                                                                                                           Вопросы для самоконтроля

1. По какой формуле определяется объем воздуха, удаляемого местной венти- ляцией?
2. Какие технические мероприятия могут уменьшить отрицательное воздействие пыли на организм человека?
3. С помощью, какой системы вентиляции можно создать избыточное давле- ние, обуславливающее предупреждение проникновение пыли в производст- венное помещение?
4. Как должны соотноситься объемы приточного и удаляемого воздуха, чтобы предотвратить подсос загрязненного воздуха?
5. По какой формуле определяется объем воздуха необходимый для обеспечения нормативного значения вредных веществ в помещении?
6. В каком случае используется общеобменная система вентиляции?
7. В каком случае используется местная система вентиляции?
8. Перечислите достоинства искусственной системы вентиляции.
9. Каково основное назначение общеобменной системы вентиляции?
10. Перечислите недостатки искусственной системы вентиляции.
11. К какой системе вентиляции относится воздушная завеса?
12. Каково должно быть содержание примесей в воздухе, подаваемом в помеще- ние?
13. Для чего предназначена приточная система вентиляции воздуха.
14. Для чего предназначена вытяжная система вентиляции воздуха.
15. Какое давление создается в помещении при работе приточной системы вен- тиляции.

Библиографические ссылки

1. Балыкова Л. И. Вентиляция и кондиционирование воздуха : учеб.-метод. пособие (практикум). – Петропавловск-Камчатский : КамчатГТУ, – 110 с.
2. Безопасность жизнедеятельности и охрана труда в строительстве : учеб. посо- бие / А. В. Фролов [и др.]. – Ростов н/Д : Феникс, 2010. – 704
3. Бэр Г. Д. Техническая термодинамика. – М. : Мир, 1977. – 519 с.
4. ГН 2.2.5.1313-03. Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных ве- ществ в воздухе рабочей зоны. – М. : Изд-во стандартов, 2003. – 125 с.
5. Раздорожный А. А. Безопасность производственной деятельности: учеб. по- собие. – М. : ИНФРА-М, 2003. – 208 с.
6. СанПиН 2.2.4.548-96. Гигиенические требования к микроклимату производ- ственных помещений. – М. : Информационно-издательский центр Минздрава России, 1997. – 20 с.
7. СНиП 41-01–2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование. – СПб : Изд-во ДЕАН, – 142 с.
8. Соломахова Т. С, Чебышева К. В. Центробежные вентиляторы. Аэродинами- ческие схемы и характеристики : Справочник. – М. : Машиностроение, 1980. – 176 с.