Расчет необходимого воздухообмена в производственных помещениях: Методические указания к выполнению раздела ''Безопасность труда'' в дипломных проектах

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет" Кафедра безопасности жизнедеятельности

А.Э. ЕГЕЛЬ, Е.Э. САВЧЕНКОВА, С.Х. КОРЧАГИНА

РАСЧЕТ НЕОБХОДИМОГО ВОЗДУХООБМЕНА В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАЗДЕЛА "БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА" В ДИПЛОМНЫХ ПРОЕКТАХ

Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет"

Оренбург 2004

ББК 38.762 Е 28 УДК 697.921.2 (07) Рецензент кандидат медицинских наук А.Н. Жилин. Е 28

Егель А.Э., Савченкова Е.Э., Корчагина С.Х. Расчет необходимого воздухообмена в производственных помещениях: Методические указания к выполнению раздела "Безопасность труда" в дипломных проектах. - Оренбург: ГОУ ОГУ, 2004.- 12 с. Методические указания представляют содержание и последовательность выполнения расчета необходимого воздухообмена в производственных помещениях, содержат необходимый справочный материал. Предназначенный студентам технических специальностей при выполнения ими раздела "Безопасность труда в дипломных проектах"

Е

ББК 38.762

© Егель А.Э., 2004 © Савченкова Е.Э., 2004 © Корчагина С.Х., 2004 © ГОУ ОГУ, 2004

1 Цель работы 1.1 Изучить методику определения необходимого воздухообмена в производственном помещении 1.2 Определить необходимый воздухообмен. Подобрать вентиляционную установку

2 Общие сведения В производственных помещениях воздух загрязняется различными посторонними примесями: вредными веществами, пылью, избыточным теплом. Эти выделения создают неблагоприятные условия для работающих и могут стать причиной заболевания. Одним из способов поддержания в помещениях чистого воздуха, отвечающего санитарно-гигиеническим требованиям, являются общеобменная вентиляция.

3 Определение необходимого воздухообмена в помещениях Необходимый воздухообмен в помещении определяется по следующим факторам: числу людей в помещении, выделению вредных веществ, избыточному теплу. Для получения достоверных данных при определении необходимого воздухообмена нужно учитывать все эти параметры и за расчетную величину принимать наибольшее значение, по которому подбирается вентиляционная установка. 3.1 Определение необходимого воздухообмена зависимости от числа находящихся в нем людей

в

помещении

в

Необходимый воздухообмен в помещении в зависимости от числа находящихся в нем людей L , м3/ч, определяется по формуле

L = n ∗ L′ ,

(1)

где L - необходимый воздухообмен в помещении м3/ч; n - число людей в помещении; L ′ - расход воздуха на 1 человека в зависимости от объема ( V ) помещения, м3/ч. При V - менее 20 м3 на одного человека L ′ принимается равным 30 м3/ч. При V более 20 м3 не менее 20 м3/ч, а при отсутствии естественной вентиляции L ′ принимается равным 60 м3/ч.

3.2 Определение необходимого воздухообмена по выделению вредных веществ Необходимый воздухообмен по выделению вредных веществ L , м3/ч, определяется по формуле

L=

G , q в − q пр

(2)

где G - количество вредных веществ, выделяемых в помещении. мг/ч; q в , q пр - концентрация вредных веществ в вытяжном и приточном воздухе соответственно, мг/м3. Концентрация вредных веществ в приточном воздухе должна быть минимальной и не должна превышать 30 % от предельно допустимой концентрации (ПДК) в воздухе рабочей зоны. Если в помещении одновременно выделяется несколько вредных веществ однонаправленного действия, их концентрация q , мг/м3 определяется из выражения

q = q1 / ПДК + q 2 / ПДК + ...... + q n / ПДК < 1 ВеличинуG можно определить по эмпирической формуле G=µ∗B∗K ,

(3)

где µ - коэффициент неорганизованного воздухообмена в помещении, обычно применяемый –2; В - объем помещения, м3; К - средне взвешиваемая концентрация вредных веществ в помещении, мг/м3. 3.3 Определение необходимого воздухообмена по избыткам тепла

Необходимый воздухообмен по избыткам тепла L , м3/ч, определяется по формуле L=

Q , C ∗ ρ ∗ (t ух − t пр )

где Q - избыточное тепло, выделяемое в помещении, Дж/ч; C - удельная весовая теплоемкость воздуха, равная 1004 Дж/кг; ρ - плотность воздуха, кг/м3 (см. Приложение А);

(4)

t пр , t ух - температура приточного, температура уходящего из помещения воздуха соответственно, °С. Температура воздуха, удаляемого из помещения t ух ,°С определяется по эмпирической формуле t ух = t р. з. + ∆t ( H − 2) ,

(5)

где t р. з. - температура воздуха в рабочей зоне,°С, ∆t - градиент температуры по высоте помещения (от 1 до 5 °С); H - расстояние от пола до центра вытяжных проемов, м; 2 - высота рабочей зоны, м.

4 Определение теплоизбытков в помещении 4.1 Тепловыделение от людей

Количество тепла, выделяемого человеком Q людей , Дж, зависит от его физической нагрузки и от температуры воздуха в помещении. Количество тепла, выделяемого взрослым мужчиной, можно определить из таблицы 1. Таблица 1 - Количество тепла, выделяемого взрослым мужчиной Физические нагрузки

Количества тепла, Дж, выделяемого в помещении при температуре воздуха,°С 10

В покое При легкой работе При работе средней тяжести При тяжелой работе

15

20

25

30

35

586040

523250

418600

334880

334880

334880

648830

565110

544180

523250

523250

523250

774410

753480

732550

711620

711620

711620

1046500

1046500

1046500

1046500

1046500

1046500

4.2 Тепловыделения от станков

Количество тепла, выделяемого от станков Qстанков , Дж, определяется по формуле

Qстанков = 860 ∗ N φ ∗ ϕ 1 ∗ ϕ 2 ∗ ϕ 3 ∗ ϕ 4 ,

(6)

где 860- тепловой эквивалент; N φ - номинальная мощность, расходуемая станками, кВт;

ϕ 1 - коэффициент использования мощности (обычно принимают ϕ 1 от 0,7 до 0,9);

ϕ 2 - коэффициент загрузки (обычно принимают ϕ 2 от 0,5 до 0,8); ϕ 3 - коэффициент одновременности работы (обычно принимают ϕ 3 от 0,5 до 1,0); ϕ 4 - коэффициент ассимиляции тепла воздухом, учитывающий, какая частота тепла затрачиваемой механической энергией передается в виде тепла воздуха помещения (колеблется от 0,1 до 1); Для определения тепловыделений в механических и механосборочных цехах ориентировочно ϕ 4 + 0,25 . 4.3 Тепловыделения от нагретого материала

Количество тепла, выделяемого в помещении нагретым материалом Qн. матер. , Дж, определяется по формуле

Q = G н ∗ C (t нач − t к ) ,

(7)

где G н - вес материала, кг; C - средняя теплоемкость материала, Дж (кирпич - 877,8 Дж, железо - 480,6 Дж, чугун - 418,6 Дж); t нач - начальная температура, °С; t к - конечная температура,°С. 4.4 Тепловыделения от источников искусственного освещения

Избытки тепла в помещении от источников света Qист.св. , Дж, можно определить из выражения

Qист.св. = 860 ∗ N Σ ,

(8)

где N ∑ - суммарная потребляемая мощность освещения, кВт. Практически принимается, что вся мощность источника света переходит в тепло. 4.5 Тепло, вносимое в помещение солнечной радиацией

В теплый период года (при наружной температуре более плюс 10°С) следует учитывать солнечную радиацию. Количество тепла, поступающего от солнечной радиации Qсолн. рад. , Дж, определяется по формуле Qсолн. рад. = Fост ∗ K ост ∗ q ост ,

(9)

где Fост - поверхность остекления, м2; К ост - коэффициент, зависящий от характеристики остекления; q ост - солнечная радиация через 1 м2 поверхности остекления в зависимости от ориентации по сторонам света, Дж. Таблица 2 - Значение коэффициента К ост Характеристика остекления Двойное остекление в одной раме Одинарное остекление Обычное загрязнение стекол Сильное загрязнение стекол Побелка стекол Остекление матовыми стеклами Внешнее зашторивание окон Солнечная радиация незначительности.

через

Значение коэффициента К ост 1,15 1,45 0,8 0,7 0,6 0,4 0,25 стены

не

учитывается

ввиду

ее

Таблица 3 - Значение коэффициента q ост Расчетная географическая широта, с.ш

52

Истинное солнечное время года до по- после лудня полудн я 5-6 18-19 6-7 17-18 7-8 16-17 8-9 15-16 9-10 14-15 10-11 13-14 11-12 12-13

Коэффициент

q ост , Дж С

СВ

В

ЮВ

Ю

ЮЗ

З

СЗ

196742 246974 255346 242788 226044 217672 213486

246974 351624 380926 347438 284648 246974 234416

263718 426972 464646 443716 359996 301392 259532

188370 326508 397670 410228 397670 351624 309764

113022 213486 272090 305578 313950 322322 326508

100464 154882 196742 226044 242788 259532 280462

100464 159068 192556 205114 213486 217672 234416

100464 159068 192556 209300 217672 221858 226044

Примечание - Данные приведены для одинарного остекления со стеклом толщиной от 2,5 до 3,5 мм. 4.6 Тепловыделения от нагретой поверхности воды

Тепловыделения от нагретой поверхности воды или других жидкостей Qпов.воды. , Дж, определяются по формуле Qпов.воды. = (4,9 + 3,5 ∗ V )(t w − t возд ) ∗ F ,

(10)

где V - скорость воздуха над водной поверхностью, м/с; t w - температура воды, °С; t возд - температура воздуха в помещении,°С; F - площадь водной поверхности, м2. Определяем суммарное избыточное тепло, поступающее в помещение Q изб , Дж Qизб = Q людей + Qн. матер. + Qстанков + Qсолн. рад. + Qистсв. + Qпов.воды

(11)

Избыточное тепло с учетом тепловых потерь Qизб , Дж, определяют по формуле Qизб = Qпост − Qт.п. ,

(12)

где Qпост - тепло, поступившее в помещение, Дж; Qт.п. - тепловые потери, Дж. Тепловые потери можно Qт.п , Дж, определить по формуле Qт.п = K ∗ F (t вн − t н ) ,

(13)

где К - коэффициент теплопередачи (для кирпичной стены К от 3348 до 3767 Дж, для бетонной К от 5441 до 6279 Дж); F - площадь поверхности ограждения, м2; t вн , t н - внутренняя и наружная температура воздуха в помещении соответственно, °С. Расчетные параметры наружного воздуха (СНиП 2.04.05-91) для Оренбурга составляют, в теплый период 26,9 °С, в холодный - 20 °С; для Орска 26,3 и 21 °С. Подставив Qизб. в формулу (4), найдем необходимый воздухообмен в помещении. Определив необходимый воздухообмен по фактору вредных веществ, количеству людей в помещении, избыточному теплу, принимаем за расчетную величину наибольшее количество. Используя расчетное значение, по аэродинамическим характеристикам подбирается вентиляционная установка. 4.7 Выбор вентиляционной установки

Для этого устанавливают точку на, оси абсцисс графика требуемого расхода воздуха (см. Приложение А). Из неё восстанавливают перпендикуляр до

пересечения с заданным давлением и тем самым устанавливают частоту вращения вентилятора и его К.П.Д. Мощность, потребления вентилятора N , определяется из выражения N=

Q∗P , 3600 ∗ 102 ∗ η в ∗ η п

(14)

где Q - производительность вентилятора, м3/ч; P - давление, создаваемое вентилятором, кгс/м2; 102 - коэффициент перевода, кг·м/с в кВт; η в - к.п.д. вентилятора; η п - к.п.д. передачи (при размещении вентилятора на одном валу с двигателем η п = 1, для клиноременной передачи 0,95, для плоскоременной - 0,9) Установочную мощность электродвигателя N уст , - определяют по формуле N уст = α ∗ N ,

где α - коэффициент запаса мощности, принимается равным от 1,1 до 1,5.

(15)

Список использованных источник 1 Охрана труда в машиностроении / Под редакцией Е.Я. Юдина - М.: Машино строе, 1976.- 335с. 2 Охрана труда на предприятиях автомобильного транспорта / А.И. Салов - М.: Транспорт, 1985. - 350 с. 3 Безопасность технологических процессов и производств (Охрана труда): Учеб. пособие для вузов / П.П. Кукин, В.Л. Лапин, Н.И. Сердюк - М.: Высш. шк., 2002. - 316 с. 4 Строительные нормы и правила. "Отопление, вентиляция и кондиционирование". СНиП 2.04.05-91 / Под ред. Б.В. Баркалов, Т.И. Садовская, Е.Е. Карпис, М.В. Шувалова, 2000 - 123с.

Приложение А (обязательное)

Рисунок А.1 - Характеристика центробежного вентилятора среднего давления для его подбора по производительности и давлению