Вопрос 14. Расчет системы вентиляции. Подбор вентиляторов и калориферов

Общеобменная вентиляция

Принцип действия общеобменной вентиляции заключается в том, что с помощью вентиляционного воздуха выделяющиеся в помещении вредности (теплоизбытки, газы и др.) удаляются наружу. В соответствии с этим принципом количество подаваемого в помещения воздуха (расчетный воздухообмен) должно обеспечивать разбавление выделяющихся вредностей до допустимых концентраций, а также поддержание допустимых метеорологических параметров воздушной среды на рабочих местах. Выполнение этого условия, учитывая, что расчет ведется на полный объем помещения, обеспечивается также рациональным размещением приточных и вытяжных отверстий относительно рабочих мест и выделяющего вредности оборудования, а также их конструктивным оформлением.

В расчетах часто пользуются кратностью воздухообмена , представляющей собой отношение объема вентиляционного воз­духа V, м³/ч, к внутреннему объему помещения :

(знак «+» соответствует кратности притока, знак «-» - кратности вытяжки).

По кратности, приведенной в СНиП для проектирования соответствующих помещений, определяется воздухообмен:

.

Многообразие технологических условий и вредностей часто не позволяет нормировать кратность воздухообмена производственных помещений. В этих случаях он рассчитывается по фактическим данным. За расчетный воздухообмен принимается наибольшее из значений, полученных при подсчете необходимого воздухообмена для борьбы с выделениями теплоты, влаги, вредных газов, паров и пыли.

Определение воздухообмена для удаления избыточной теплоты. При выделении в помещения избыточной явной теплоты воздухообмен V, м³/ч, определяется из выражения

,

где — избыточный тепловой поток, кДж/ч;

и - соответственно удельная теплоемкость, кДж/(кг К), и плотность, кг/м³, воздуха;

и - температуры соответственно уходящего и приточного воздуха, К.

При расчете V в м³/с формула получает вид

.

Для жилых и общественных помещений, имеющих обычно небольшие высоту и теплоизбытки, принимают воздуха на рабочих местах, задаваемую СНиП II-33-75 и ГОСТ 12.1.005-76.

Температуры и назначаются в зависимости от времени года и заданного уровня поддержания метеорологических параметров воздуха в помещениях (допустимые или оптимальные). Так, при подаче наружного вентиляционного воздуха в теплый период без тепловлажностной обработки нормы для разных помещений допускают принимать на 3 - 5°С выше температуры наружного воздуха (но не больше 27 - 28°С).

При тепловлажностной обработке приточного воздуха (подогрев наружного воздуха в холодный период и охлаждение — в теплый) его температура должна быть ниже температуры воздуха на рабочих местах, причем нормируемая разница - в зависимости от места и способа раздачи воздуха колеблется от 1 до 12 °С. Для снижения расчетного воздухообмена необходимо брать возможно большее значение разности - .

Избыточное количество теплоты в помещениях, подлежащее удалению вентиляцией, определяется выражением

,

где - тепловой поток, выделяемый в помещение различными источниками;

- то же, теряемый наружными ограждениями.

Наряду с теплопоступлением от людей, солнечной радиации, искусственного освещения, электродвигателей, поверхности технологического оборудования, через загрузочные проемы промышленных печей, может иметь место и расход теплоты, например на нагревание материалов и транспорта.

Определение воздухообмена при борьбе с вредными газами, парами и пылью. Поскольку содержание газов, паров и пыли в воздухе помещений не должно превышать предельно допустимых концентраций, необходимое количество воздуха для борьбы с газами составляет

,

где — количество газа, выделившегося в помещении, мг/ч;

и — предельно допустимая концентрация (ПДК) газа в помещении и концентрация газа в наружном воздухе, мг/м³.

Предельно допустимые концентрации СО₂ в воздухе помещений, л/м³:

Содержание СО₂ в наружном воздухе больших городов 0,5 л/м³, небольших – 0,4 л/м³, сельской местности – 0,3 л/м³. Формула пригодна и для расчета воздухообмена при борьбе с пылью; в этом случае соответствующие величины будут относиться к выделению и концентрации пыли. Следует, однако, учитывать, что пыль не растворяется в воздухе, а переносится им. Концентрация ее в отдельных зонах может возрастать с увеличением воздухообмена, так как пыль, осевшая в помещении, взмучивается воздушным потоком.

Количества выделяющихся газов и паров получают, как правило, на основании экспериментальных данных.

Определить количество газа , г/ч, поступающего в помещение при утечке через неплотности различного оборудования и аппаратов, можно по формуле Н.Н.Репина

,

где — коэффициент запаса, принимаемый в зависимости от состояния аппаратуры ( =1 2);

- коэффициент, зависящий от давления газа в последней ( =0,121 0,37);

V — внутренний объем аппарата, м³;

- молекулярная масса газа;

- абсолютная температура газа, К.

Определение воздухообмена при борьбе с влаговыделениями. Воздухообмен V, м³/ч, рассчитывается по формуле

,

где - количество водяных паров, выделяющихся в помещении, г/ч;

и - влагосодержание воздуха, соответственно удаляемого из помещения и приточного (1 г на 1 кг сухого воздуха);

- плотность воздуха при температуре помещения, кг/м³.

Для барометрического давления Р=99,3 кПа, являющегося среднегодовым для центральной зоны, плотность сухого воздуха в зависимости от температуры определяется по формуле

,

для районов с нерасчетным барометрическим давлением Р₁ плотность воздуха:

.

Нормами не предусматривается допустимое влагосодержание воздуха, а даются значения относительной влажности и температуры в помещении, по которым и определяется по -диаграмме.

Влаговыделения людьми характеризуются табличными данными (табл.9) и определяются из уравнения

,

где — число людей в помещении;

— выделяемая человеком влага, г/ч.

Таблица 9

Количества тепла, влаги и двуокиси углерода, выделяемые человеком

Примечание: в таблице приведены средние данные для мужчин, для женщин необходимо вводить коэффициент 0,85, для детей – 0,75

Значительные количества влаги поступают во многие производственные помещения (текстильные, кожевенные, пищевые цехи, бани, бассейны, прачечные) и принимаются сообразно с технологией [Ошибка! Источник ссылки не найден.].

Рис.26. К расчету воздухообмена

Определение воздухообмена при одновременном поступлении в помещение теплоты и влаги. Выявив тепло- и влагоизбытки, по -диаграмме (приложение 4) находят угловой коэффициент луча процесса (рис.26), представляющий собой отношение выделенного в помещении тепла к выделившемуся количеству влаги. Луч процесса будет характеризовать изменение состояния воздуха, поглощающего и тепло, и влагу.

Подбирать вентиляционное оборудование следует на требуемую наибольшую его производительность, выявляемую из сопоставления данных, полученных для зимнего, переходного и летнего периодов.

Добиваясь баланса воздухообмена по притоку и вытяжке, в промышленном здании следует компенсировать расходы воздуха, идущего на горение топлива, подсасываемого в дымоотводные устройства, удаляемого от местных отсосов технологического оборудования, через вентиляционные фонари, шахты и т.д. Общее количество приточного свежего воздуха обычно должно равняться суммарному, удаляемому из здания.

Локализующая вентиляция

Производительность V местных отсосов определяется физико-химическими свойствами и параметрами вредностей, конструкцией отсоса. Объем воздуха, извлекаемого из зонтов (колпаков) и вытяжных шкафов, м³/ч,

,

где - площадь расчетного сечения (основания зонта или открытого отверстия шкафа), м²;

- средняя скорость воздуха в отверстии, м/с.

При неядовитых (нетоксичных) вредностях допустимо принимать =0,15 - 0,25 м/с; при выделении ядовитых газов, а также при четырех, трех, двух или одной открытых сторонах зонта минимальное значение скоростей соответственно должно быть 1,05; 0,9; 0,75; 0,5 м/с. Значение =3 м/с принимается при особо ядовитых вредностях (пары свинца, горячей ртути, цианистые соединения, лаки и их растворители, дисперсная пыль металлов). При работе с радиоактивными веществами скорость воздуха назначается 2 – 3 м/с.

Объем воздуха, удаляемого бортовыми отсосами, рассчитывается из условия создания скорости не менее 0,2 м/с в наиболее удаленной от борта точке. При удалении окислов азота, паров серной кислоты эта скорость принимается равной 0,25 м/с, при парах едкой щелочи, фосфорной кислоты или хромового ангидрида - 0,3; азотной кислоты - 0,4. В среднем отсос составляет 1500 – 5000 м³/ч на 1 м² горизонтальной проекции ванны. При ширине щели в бортовом отсосе 40 – 100 мм скорость в ней составляет 11 - 15 м/с.

Производительность воздушного душа с шириной на рабочем месте 1 - 1,2 м определяется из этого же выражения (см.выше), только в этом случае за F принимается площадь живого сечения душирующего патрубка диаметром D, а за - скорость движения воздуха в его сечении.

Скорость выпуска воздуха из патрубка рассчитывается по специальной методике и должна обеспечивать необходимую подвижность воздуха на рабочем месте.

Подбор калориферов

В системах механической вентиляции нагревание приточного воздуха, как правило, осуществляется калориферами.

Классифицировать применяющиеся в настоящее время калориферы можно по нескольким признакам. По виду теплоносителя различают калориферы водяные, паровые, электрические. В свою очередь, водяные и паровые калориферы подразделяются по виду поверхности на гладкотрубчатые и ребристые, по характеру движения теплоносителя — на одноходовые и многоходовые. По количеству рядов труб выпускаемые в настоящее время калориферы делятся на две модели: среднюю (С) с тремя рядами труб и большую (Б) — с четырьмя рядами. Водяные и паровые калориферы в настоящее время получили преимущественное распространение. Нагревание воздуха происходит в них в основном за счет конвективной передачи теплоты при обтекании воздухом теплопередающей поверхности.

Основные элементы конструкции калориферов показаны на рис.27. Теплоноситель (вода или пар) поступает через штуцер 1, проходит по трубкам 4 и удаляется через штуцер 5. Нагреваемый воздух обтекает внешние поверхности труб.

По ходу движения воздуха трубки в калориферах могут располагаться в коридорном или в шахматном порядке. В последнем случае

Рис.27. Калорифер стальной пластинчатый КФС: 1 - штуцер; 2 - металлическая коробка (распределительная), 3 - пластины-ребра; 4 - трубки для теплоносителя; 5 - штуцер

обеспечиваются лучшие условия теплопередачи, однако вместе с этим возрастает и сопротивление движению воздуха.

В одноходовых калориферах доступ теплоносителя из распределительных коробок открыт во все трубки, и теплоноситель проходит по ним между распределительной и сборной коробками один раз.

Коробки многоходовых калориферов (рис.28) имеют поперечные перегородки, которые создают последовательное движение теплоносителя по трубкам. В таких калориферах скорость движения теплоносителя в трубках при одинаковом расходе по сравнению с одноходовыми больше, в связи с чем интенсивность теплопередачи возрастает. В то же время живое сечение трубок меньше, следовательно, больше сопротивление движению теплоносителя.

В ребристых калориферах наружная поверхность труб имеет оребрение, благодаря чему площадь теплопередающей поверх­ности увеличивается. Количество трубок у ребристых калориферов меньше, чем у гладкотрубчатых, но теплотехнические показатели выше. Последнее обстоятельство послужило причиной того, что в настоящее время применяются, как правило, ребристые калориферы, серийно выпускаемые отечественной промышленностью.

Оребрение поверхности трубок выполняется различными способами. В пластинчатых калориферах (рис.27) ребра образованы стальными пластинами, насаженными на трубки. Трубки калориферов могут иметь круглое или овальное сечение, пластины могут охватывать одну или несколько трубок и по своей форме быть прямоугольными или круглыми.

Нашей промышленностью выпускаются пластинчатые калориферы нескольких марок: одноходовые — КФС и КФБ, К3ПП и К4ПП; многоходовые — К3ВП и К4ВП, КВС-П и КВБ-П и др.

Рис.28. Многоходовой калорифер	Рис.29. Электрокалорифер: 1 – корпус; 2 – подвод электрокабеля; 3 – трубчатые нагревательные элементы

В спирально-навивных калориферах ребра на трубках образуются навивкой стальной ленты. При этом за счет большого усилия при навивке обеспечивается плотный контакт между трубкой и лентой, что улучшает условия теплопередачи. Однако при такой конструкции ребер сопротивление движению воздуха больше, чем у пластинчатых калориферов. В настоящее время находят широкое применение спирально-навивные (оребренные) калориферы КФСО (средней модели) и КФБО (большой модели).

В электрокалориферах (рис.29) нагревательным элементом служат трубки (иногда с оребрением для увеличения поверхности теплоотдачи), внутри которых находится омическое сопротивление. Трубки располагаются в несколько рядов в шахматном порядке и омываются нагреваемым воздухом. Мощность электрокалориферов, выпускаемых как секции к центральным кондиционерам, составляет 10, 50, 150 и 200 кВт, питание осуществляется электрическим током 220 и 380 В. Конструкция электрокалориферов предусматривает возможность регулирования теплоотдачи за счет включения части мощности по сравнению с номинальной.

Расчет и конструирование калориферной установки сводятся к определению необходимой площади теплоотдающей поверхности, числа калориферов и варианта их компоновки, а также способа подключения к трубопроводам теплоносителя. Одновременно с этим определяются сопротивления проходу воздуха через калорифер и теплоносителя по трубам необходимые для гидравлических расчетов системы.

Порядок расчета калориферов

1. Определяют тепловой поток, идущий на нагрев приточного воздуха , Вт:

,

где - объемный расход воздуха, м³/ч;

- плотность воздуха при температуре (после калорифера), кг/м³;

- массовая изобарная теплоемкость воздуха;

- температуры воздуха после калорифера и начальная (поступающего в калорифер воздуха), ^оС.

Температуру воздуха после калорифера для помещений без теплоизбытков следует брать равной расчетной температуре внутреннего воздуха данного помещения . Для остальных производственных помещений при наличии теплоизбытков .

2. Вычисляют площадь живого сечения (м²) калорифера для прохода воздуха:

,

где - расчетная массовая скорость воздуха. Для пластинчатых калориферов принимают =7÷10 кг/(м²·с).

Далее по таблице 10 подбирают модель и номер калорифера с живым сечением по воздуху, близким к расчетному.

Таблица 10

Технические характеристики калориферов КФС, КВБ и КФБ

3. Для выбранного калорифера вычислят действительную массовую скорость воздуха:

,

где — живое сечение калорифера для прохода воздуха, м².

В калориферной установке, предназначенной для нагревания воздуха, может быть несколько калориферов, которые по ходу движения воздуха располагаются последовательно, параллельно или по смешанной схеме. Как правило, в одной калориферной установке калориферы принимаются одинаковыми по типу и размеру.

Постановка калориферов последовательно один за другим применяется в случае необходимости нагрева воздуха на большую разность температур. При таком соединении калориферов средняя массовая скорость ( ), кг/(м^2·с), движения воздуха в живом сечении установки определяется так же, как и для одного калорифера.

Установку калориферов параллельно с подачей нагреваемого воздуха одновременно во все приборы целесообразно применять в случае больших количеств воздуха, нагреваемых на небольшой перепад температур. Если калориферная установка состоит из параллельно установленных калориферов, то массовая скорость воздуха через установку определяются выражением:

.

Т.е. при параллельной (по ходу воздуха) установке нескольких калориферов учитывают их суммарную площадь живого сечения.

В случае больших расходов воздуха, нагреваемых на значительную разность температур, калориферы устанавливаются по смешанной схеме, при которой несколько параллельных рядов калориферов располагаются последовательно один за другим. Скорость прохождения воздуха через такую установку будет определяться живым сечением калориферов, расположенных в одном ряду.

4. После этого по табл. 11 для принятой модели калорифера находят коэффициент теплопередачи К в зависимости от вида теплоносителя, его скорости (для воды) и значения . Скорость теплоносителя – воды (м/с) в трубках калорифера определяют по формуле:

,

где - плотность воды (1000 кг/м³);

– удельная теплоемкость воды, равная 4,19 кДж/(кг·К);

- температура воды на входе в калорифер и выходе из него, ^оС;

- площадь живого сечения трубок калорифера для прохода теплоносителя, м².

Таблица11

Коэффициенты теплопередачи калориферов

КФС, КВБ и КФБ (теплоноситель - вода)

Модель калорифера	Скорость воды, м/с	Коэффициент теплопередачи К, Вт/(м2·К), при массовой скорости ( ), кг/(м2·с)
КФС	0,02	14,1	15,1	15,8	16,9	17,0	17,6
0,04	16,1	16,9	17,7	18,5	19,1	19,7
0,06	16,9	17,7	18,5	19,0	19,6	20,3
0,08	17,8	18,7	19,5	20,5	21,0	21,6
0,1	18,7	19,8	20,7	21,6	22,2	22,9
0,2	21,7	23,1	24,3	25,2	26,2	27,1
0,3	23,0	24,6	25,8		27,9	28,9
0,5	24,4	26,0	27,5	29,0	30,2	31,4
КВБ (одноходовой)	0,02	16,6	17,3	18,0	18,6	19,1	19,6
0,04	19,0	19,8	20,5	21,2	21,7	22,3
0,06	20,5	21,4	22,1	23,0	23,4	24,1
0,08	22,0	22,9	23,5	24,3	25,0	25,6
0,1	23,1	23,9	24,6	25,6	26,4	27,2
0,2	26,3	27,7	28,8	29,9	30,9	31,7
0,3	28,4	29,3	31,0	31,7	33,5	34,5
0,5	31,2	32,1	33,9	35,0	36,7	38,0
КФБ	0,02	14,1	15,1	15,8	16,5	17,0	17,6
0,04	16,1	16,9	17,7	18,5	19,1	19,7
0,06	16,5	17,3	18,0	18,7	19,4	20,0
0,08	17,3	18,2	19,2	19,8	20,6	21,3
0,1	18,1	19,2	20,1	20,9	21,9	22,6
0,2	20,9	22,2	23,6	24,5	25,7	26,7
0,3	22,2	23,6	25,0	26,2	27,4	28,5
0,5	23,4	25,2	26,6	27,1	29,5	30,8

При параллельном присоединении калориферов к трубопроводам теплоносителя расход тепла на нагрев воздуха в каждом калорифере равен ; при последовательном – в расчет берут весь тепловой поток , вычисленный в пункте 1.

5. Определяют действительный поток тепла (Вт), подаваемый калориферной установкой нагреваемому воздуху:

,

где К – коэффициент теплопередачи калорифера, Вт/(м²·К);

- площадь поверхности нагрева калорифера, м² (при последовательной установке калориферов, учитывают их суммарную площадь поверхности нагрева);

- средняя температура теплоносителя (воды);

- средняя температура нагреваемого воздуха.

Выбор калорифера считается правильным, если .

В противном случае расчет повторяют, выбрав калорифер другого номера (а может быть и другой модели) или несколько последовательно установленных калориферов.

Принятые к установке калориферы имеют определенные аэродинамические характеристики. Сопротивления одного ряда пластинчатых калориферов проходу воздуха (Па) в функции массовой скорости приведены в табл. 12.

Таблица 12

Сопротивление пластинчатых калориферов проходу воздуха

Модель калорифера	Сопротивление одного ряда калориферов проходу воздуха (Па), при массовой скорости ( ), кг/(м2·с)
КФС	13,7	20,6	28,4	37,2	47,0	56,8	68,6	81,3	95,1
КВБ (одноходовой)	15,7	22,5	31,6	40,2	50,0	61,7	73,5	86,2	99,9
КФБ	18,6	27,4	37,2		60,8	75,5	90,2	105,8	124,5

Сопротивление калориферов при последовательной их установке равно .

Использование для конкретных условий различных схем установки калориферов дает различные эксплуатационные и строительные экономические показатели. Поэтому окончательный вывод об экономичности того или другого способа соединения калориферов в группу можно получить в результате сравнения расходов на строительство, ремонт и стоимость затрачиваемой энергии.

Решающими факторами чаще всего являются необходимый перепад температур воздуха в установке и конструктивные соображения. Так, в центральных кондиционерах предусматривается последовательная схема расположения калориферов по ходу движения воздуха. В установках, состоящих из паровых калориферов, предусматривается обводный канал с клапаном, необходимый для регулирования теплосъема с калорифера. Изменяя соотношение количества воздуха, проходящего через калорифер, и воздуха, идущего в обход его, добиваются получения необходимой температуры смеси из калорифера. Для паровых калориферов такое устройство регулирования их теплоотдачи оказывается необходимым, так как регулировка теплосъема путем изменения температуры пара практически исключается.

В установках водяных калориферов устройство обводного канала необязательно, так как регулирование теплоотдачи калориферов может быть осуществлено путем изменения температуры теплоносителя. Однако и здесь при наличии обводного канала улучшаются условия регулирования теплосъема и в ряде случаев повышается экономичность системы.

По ходу движения теплоносителя различают такие же три схемы подключения, что и при установке калориферов по ходу движения воздуха. При этом включение калориферов в сеть для подачи теплоносителя может быть произведено различными способами независимо от расположения их по ходу движения воздуха. При последовательном включении калориферов в тепловую сеть их живое сечение по теплоносителю — воде меньше, чем при параллельном, а следовательно, скорость движения теплоносителя больше.

Если в качестве теплоносителя применяется вода, то увеличение скорости ее движения вызывает интенсификацию теплопередачи, но вместе с тем требует большего напора в сети. Поэтому в разных условиях применяются различные схемы подключения калориферов к трубопроводам.

При теплоносителе — паре увеличение скорости его движения не оказывает существенного влияния на увеличение интенсивности теплопередачи. Кроме того, при последовательном подключении теплоотдача второго и последующих калориферов может резко упасть в связи с превращением пара в конденсат в первом калорифере. В связи с этим .обычно паровые калориферы подключаются в сеть параллельно. Направление движения пара в калорифере принимается сверху вниз.

Расчет и конструирование калориферной установки сводятся к определению необходимой площади теплоотдающей поверхности, числа калориферов и варианта их компоновки, а также способа подключения к трубопроводам теплоносителя. Одновременно с этим определяются сопротивления проходу воздуха через калорифер и теплоносителя по трубам, необходимые для гидравлических расчетов системы.

(Пример расчета калориферной установки и справочные данные см.[Ошибка! Источник ссылки не найден., С.248].)

Выбор вентиляторов

Подбор вентиляторов производится по их аэродинамическим характеристикам и номограммам (рис.30), составленным на основе стендовых испытаний. На графике с координатами L (производительность вентилятора) и р (полное давление) нанесены кривые давлений с указанием числа оборотов рабочего колеса, значения КПД ( ).

Производительность вентиляторов (м³/ч) для данного помещения принимают по значению расчетного воздухообмена с учетом утечек и подсоса воздуха в воздуховодах:

,

где - поправочный коэффициент на утечки и подсосы воздуха, равный 1,1 для стальных, пластмассовых и асбестоцементных воздуховодов длиной до 50 м, и 1,15 - для остальных;

- температура воздуха, проходящего через вентилятор, ^оС;

- температура воздуха в рабочей зоне помещения, ^оС.

Расчетное полное давление (Па), которое должен развивать вентилятор, определяют по формуле:

,

где 1,1 – запас давления на непредвиденные сопротивления;

- потери давления на трение по длине и в местных сопротивлениях в наиболее протяженной ветви вентиляционной сети, Па:

,

где - длина участка воздуховода, м;

- удельная потеря давления на трение, Па/м;

,

где - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке (табл.13);

- динамическое давление потока воздуха, Па:

,

где - скорость движения воздуха в трубопроводе (в магистральных линиях) 10 – 15 м/с, в ответвлениях 6 - 9 м/с;

- плотность воздуха в трубопроводе, кг/м³, определяют по формулам, указанным выше;

- динамическое давление на выходе из сети, Па;

- сопротивление калориферов, Па.

Значения определяют по номограмме (рис.30), составленной для стальных круглых трубопроводов диаметром .

Рис.30. Номограмма для расчета круглых стальных воздуховодов

Таблица 13

Коэффициенты местных сопротивлений для воздуховодов (приближенные значения)

Вид местного сопротивления
Вход в жалюзийную решетку с поворотом потока	2,0
Диффузор у вентилятора	0,15
Колено 90о круглого и квадратного сечения	1,1
Колено прямоугольного сечения в/а: 0,5; 1,0; 1,5; 2,0	1,65; 1,1; 0,77; 0,53
Внезапное расширение сечения 0,1; 0,3; 0,5; 0,7	0,8; 0,5; 0,25; 0,1
Внезапное сужение 0,1; 0,3; 0,5; 0,7	0,47; 0,38; 0,3; 0,2
Отвод 90о круглого и квадратного сечения : 1; 2; 3	0,25; 0,15; 0,12
Отвод 90о прямоугольного сечения при в/а: 0,5; 1,0; 1,5; 2,0	0,38; 0,25; 0,18; 0,12
То же при	0,23; 0,15; 0,11; 0,07
То же при	0,18; 0,12; 0,08; 0,06
Вход через боковое отверстие с острыми краями : 0,4; 0,6; 1,0; 1,2	1,3; 1,7; 1,8; 1,9
Вход с поворотом потока: без решетки	2,0
с решеткой	2,5
Вытяжная шахта с зонтом	1,3
Дефлектор цилиндрический	1,0

Этой же номограммой можно пользоваться и для расчетов воздухопроводов прямоугольного сечения , только в этом случае под величиной понимают эквивалентный диаметр . На номограмме указаны также значения динамического давлении потока воздуха, соответствующе плотности стандарта этого воздуха ( =20^оС, =50%, барометрическое давление 101325 Па, =1,2 кг/м³). При плотности динамическое давление равно показателю шкалы, умноженному на отношение .

Предельная окружная скорость рабочего колеса из условия допустимого шума не должна превышать предельных значений (табл.14).

Таблица 14

Предельные окружные скорости вентиляторов, м/с

Выбрав схему вентиляционной сети помещения, разбивают ее на отдельные участки с постоянным расходом воздуха. Диаметры трубопроводов (м) этих участков определяют, исходя из расхода и допустимой скорости движения воздуха:

.

Равномерное распределение приточного воздуха по длине вентилируемого помещения при помощи магистрального воздуховода постоянного сечения обеспечивается за счет различных по площади его воздуховыпускных отверстий. В начале определяют площадь (м²) последнего по ходу воздуха отверстия:

,

где - расход воздуха через рассчитываемый воздуховод, м³/ч;

- число отверстий (в животноводческих помещениях отверстия в приточном воздуховоде делают через каждые 1,5 - 2 м);

- скорость воздуха на выходе из отверстий (4 – 8 м/с).

Площадь i-го отверстия:

.

Коэффициент находят по формуле

,

где - коэффициент расхода;

- площадь сечения воздуховода, м².

Число отверстий в воздуховоде должно удовлетворять неравенству

.

Подбирают вентиляторы по номограммам, представляющим собой сводные характеристики одной серии. На рис.31. изображена номограмма для выбора центробежных вентиляторов серии Ц4-70. Эти вентиляторы обладают высокими аэродинамическими качествами, бесшумны в работе. Буква Ц означает, что вентилятор центробежный; цифра 4 соответствует значению коэффициента полного давления на оптимальном режиме, увеличенному в 10 раз и округленному до целой величины; число 70 – округленное значение быстроходности вентилятора, рад/с.

Из точки, соответствующей найденному значению подачи, , проводят прямую до пересечения с лучом номера вентилятора (№ вентилятора) и далее по вертикали до линии расчетного полного давления вентилятора. Точка пересечения соответствует КПД вентилятора и значению безразмерного коэффициента А, по которому подсчитывают частоту его вращения (об/мин)

.

Горизонтальная шкала номограммы показывает скорость воздуха в выхлопном патрубке вентилятора.

Подбор вентилятора надо вести с таким расчетом, чтобы его КПД был не ниже 0,85 максимального значения.

Рис.31. Рабочие характеристики и номограмма для подбора радиальных вентиляторов Ц4-70

Необходимую мощность (кВт) на валу электродвигателя для привода вентилятора подсчитывают по формуле:

,

где - КПД вентилятора, принимаемый по его характеристике;

- КПД передачи (при непосредственной насадке колеса на вал =1, для муфтового соединения =0,98, для клиноременной передачи =0,95).

Установленную мощность электродвигателя определяют по формуле:

,

где - коэффициент запаса мощности (табл.15).

Электродвигатели обычно поставляются в комплекте с вентилятором (вентиляторный агрегат).

Таблица 15

Мощность на валу электродвигателя, кВт	Коэффициент запаса,
центробежные вентиляторы	осевые вентиляторы
<0,5	1,5	1,2
от 0,5 до 1	1,3	1,15
от 1,01 до 2	1,2	1,1
от 2,01 до 5	1,15	1,05
>5	1,1	1,05

Площадь сечения (м²) всех вытяжных шахт при естественной тяге:

,

где - расчетный воздухообмен, м³/ч;

- скорость движения воздуха в вытяжной шахте, м/с.

Скорость воздуха в вытяжной шахте определяется по формуле:

,

где - высота вытяжной шахты (принимается от 2 до 10 м);

- расчетная температура внутреннего и наружного воздуха, ^оС.

Число вытяжных шахт:

,

где - площадь живого сечения одной шахты, м² (обычно принимают вытяжные шахты квадратного сечения со стороной квадрата 400, 500, 600 и 700 мм)

Вопрос 15. Варианты энергоснабжения и энергопотребление промышленных предприятий. (2, с.3..9)

Промышленные предприятия потребляют электроэнергию и тепло среднего (пар) и низкого (горячая вода) потенциала (температуры).

Существует три варианта системы энергоснабжения:

1. Раздельное энергоснабжение – независимо осуществляется

- электроснабжение от энергосистемы (местной или районной) или от электростанции на предприятии,

- теплоснабжение от местной или районной котельной.

Применяется в двух случаях: а) если предприятие не связано с энергосистемой; б) если есть небольшое сезонное теплопотребление (ТЭЦ экономически не целесообразна)

Годовой расход топлива:

,

где - выработка электроэнергии на КЭС, - выработка тепла в котельной.

2. Комбинированное энергоснабжение осуществляется от электроэнергетической системы и ТЭЦ предприятия, районной или промышленной ТЭЦ, а также установок, использующих ВЭР (вторичные энергоресурсы) – т.е. комбинированная выработка электроэнергии и тепла (использование пара из отборов турбин и турбин с противодавлением).

Общее количество электроэнергии, вырабатываемой на ТЭЦ:

,

где - по теплофикационному циклу, - по конденсационному циклу.

Предприятие может быть связано с электроэнергетической системой или нет.

Годовой расход топлива:

,

где - на выработку электроэнергии на ТЭЦ, - на выработку тепла, - экономия топлива.

3. Смешанная система энергоснабжения (сочетание 1 и 2) – теплоснабжение от турбин ТЭЦ (мятый пар) и непосредственно от котлов (острый пар).

Пар из котлов применяется, когда потребителям нужен пар с давлением, большим, чем в отборе турбины, но в таких малых расходах, что установка специальных противодавленческих турбин экономически нецелесообразна.

Годовой расход топлива: .

Экономичность больше, чем у раздельной схемы, но меньше чем у комбинированной.

В настоящее время тепло, потребляемой промышленностью, покрывается таким образом: 50% - комбинированное энергоснабжение, 38% - за счет котельных (раздельное), 12% - за счет ВЭР.

При централизованном теплоснабжении режимы теплопотребления отдельных предприятий сильно влияют на выбор оборудования источников тепла (ТЭЦ, котельных) и эффективность его использования.

Основной режимный фактор, который необходимо учитывать при проектировании – это большая неравномерность расхода тепла в течение суток, месяца, года.

Если технологический процесс непрерывен, то минимальная суточная неравномерность, если работа в 2 смены – то максимальная.

В течение месяца неравномерность еще больше из-за выходных и праздничных дней, плановых ремонтов.

Годовая неравномерность обусловлена изменением температуры наружного воздуха, смешанностью производства и т.п.

Например, при продолжительности работы 7500-8500 часов в год, число часов использования максимальной технологической тепловой нагрузки находится в пределах 4500-5500 часов. Теплопотребление системами отопления и вентиляции имеет еще более ярко выраженный сезонный характер (зависит только от температуры наружного воздуха).

Нагрузка горячего водоснабжения неравномерна даже в течение часа, т.к. зависит от бытовых условий ЖКС.