Реферат: Компьютерное моделирование местной вентиляции

·    тепловыделение через остекление в одной стене в сумме с тепловыделением через покрытие и фонари;

·    тепловыделение через остекление в двух взаимно перпендикулярных стенах с коэффициентом 0,7 в сумме с тепловыделением через покрытие и фонари.

Тепловыделение от электродвигателей

Расчет тепловыделения от электродвигателей , Вт, производиться по формуле:

,

где - суммарная номинальная мощность электродвигателей, кВт;  - коэффициент, учитывающий использование установочной мощности двигателей, их загрузку по мощности, одновременность их работы, долю перехода механической энергии в тепловою.

Приближенно для электродвигателей, работающих с устройствами без принудительного жидкостного охлаждения ; для приводов станков с использованием эмульсии ; для двигателей, приводящих устройства с местными отсосами, .

Тепловыделение от печей

Расчет тепловыделения от печей , Вт, производиться по следующим формулам:

·    для печей, работающих на топливе:

                             ;

·    для электрических печей

                            ,

где  - расход топлива, кг/ч;, - коэффициенты, учитывающие долю тепла, поступающую в помещение (см. таблицу 9); - теплотворная способность топлива, кДж/кг (таблица 10); - коэффициент неполноты сгорания топлива, принимаемый равным ; - суммарная мощность электропечей, кВт.

Таблица 9. Значение коэффициентов и

Таблица 10. Теплотворная способность,

Тепловыделения от источников искусственного освещения

Расчет тепловыделения от источников искусственного освещения , Вт, производиться по формуле:

,

где - суммарная мощность источников освещения, кВт; - коэффициент тепловых потерь (для ламп накаливания, для люминесцентных ламп).

Для расчета тепловыделений от радиотехнических установок и устройств вычислительной техники используется аналогичная формула, в которой для радиотехнических устройств и для устройств вычислительной техники.

Определение потребного воздухообмена

Необходимый расход воздуха определяется вредными факторами, вызывающими отклонения параметров воздушной среды в рабочей зоне от нормируемых (поступление вредных веществ, влаги, избытков тепла).

Потребный воздухообмен при поступлении вредных веществ в воздух рабочей зоны

В помещения, загрязненных вредными парами, газами или пылью, количество воздуха , /ч, необходимого для разбавления концентрации вредных веществ до допустимых, рассчитывают по формуле:

 ,

где - количество вредных веществ, выделяющихся в помещении за 1 час, мг/ч; , - концентрация вредных веществ в приточном и удаляемом воздухе, .

Концентрация  принимается равной предельно допустимой для рассматриваемого вредного вещества.

При одновременном выделении в воздух рабочей зоны нескольких вредных веществ, не обладающих однонаправленным действием, потребный воздухообмен следует принимать по тому вредному веществу, для которого требуется подача чистого воздуха в наибольшем количестве.

В тех случаях, когда происходит одновременное выделение нескольких вредных веществ однонаправленного действия, расчет общеобменной вентиляции выполняется путем суммирования количеств воздуха, необходимого для разбавления каждого вещества до его предельно допустимой концентрации .

Воздухообмен, обеспечивающий удаление избытков тепла

В помещения со значительными тепловыделениями объем приточного воздуха, необходимого для поглощения избытков тепла, , ч, рассчитывают по формуле:

  ,

где - теплоизбытки, Вт; - массовая удельная теплоемкость воздуха (); - плотность приточного воздуха (); , - температура удаляемого и приточного воздуха °С.

Температуры приточного воздуха принимаются по СНиП-П-33-75 для холодного и теплого времени года. Температура удаляемого воздуха определяется по формуле:

,

где - температура в рабочей зоне по ГОСТ 12.1.005-76; - нарастание температуры на каждый 1 м высоты, °С / м; - высота помещения, м.

Величина в зависимости от тепловыделения °С/м.

Определение потребного воздухообмена при наличие избытков влаги

Расчет расхода воздуха , /ч, ведется по формуле:

,

где - количество водного пара, выделяющегося в помещении, г/ч; , - влагосодержание вытяжного (принимается равным предельно допустимому) и приточного воздуха, г/кг, определяется по температуре и относительной влажности воздуха из диаграммы; - плотность приточного воздуха, .

При одновременном выделении вредных веществ, тепла и влаги сравниваются соответствующий воздухообмены, потребные для их удаления, и выбирается из них наибольший.

Расчет устройств местной вентиляции, устанавливаемых на рабочих местах

Воздушное душирование

Воздушное душирование следует применять, когда на работающего воздействует лучистая теплота с интенсивностью 350 Вт/ и более.

Нормы температуры °С, и скоростей , м/с, воздушного душирования для работ средней тяжести приведены в табл.12, полученные данные для всех категорий работ даны в Санитарных нормах проектирования промышленных предприятий СН 245-71 и ГОСТ 121.005-76 «Воздух рабочей зоны».

Таблица 12 Нормы температуры и скоростей движения воздуха при воздушной душировании для категории работ средней тяжести

Душирующий воздух подается на рабочее место приточными патрубками. Патрубки необходимо устанавливать на такой высоте, чтобы они создавали хорошее обдувание приточным воздухом верхней части туловища человека и не затрудняли нормальную эксплуатацию оборудования.

На рабочее место воздух может подаваться или горизонтально, или сверху по углом 45°. Расстояние от выходного патрубка до рабочего, обслуживающего установку, должно быть не менее 1 метра. Расчет душирующего патрубка ведется но следующей схеме:

Первоначально определяется отношение разности температур :

,

где , и  - температура в рабочей зоне, нормируемая температура воздуха на рабочем месте и температура воздуха на выходе из душирующего патрубка.

При  для достижения достаточно адиабатного охлаждения воздуха, при  требуется искусственное охлаждение.

В задачу расчета воздушного душа входит определение необходимой скорости воздуха  на выходе из патрубка и площади выходного сечения патрубка .

При  значение определяется по формуле:

,

где - расстояние от душирующего патрубка до рабочего места, м; - опытный коэффициент, характеризирующий изменение температуры по осу струн (для патрубков типа ППД )

При в пределах от до расчет ведет по формуле:

.

Скорость воздуха на выходе из патрубка  (м/с), определяется как:

,

где - скорость ветра на рабочем месте (нормируемая) м/с. По значениям и определяется расход воздуха через патрубок:

.

Воздушный зонт

Воздушный зонт представляет собой металлический колпак, расположенный над источником вредных выделений. Сечение всасывающего отверстия колпака должно иметь форму, геометрически подобную горизонтальной проекции зеркала вредных выделений.

Размер  каждой из сторон всасывающего сечения колпака определяется по формуле:

,

где - размер стороны (или диаметра) зеркала выделений вредностей, м; - расстояние от поверхности источника выделения до приемного отверстия колпака, м. Минимальное значение определяется удобством работы при конкретном технологическом процессе.

Для равномерности всасывания угол раскрытия колпака следует принимать не менее 60°.

Объем удаляемого воздуха , ч, определяется по формуле:

,

где - площадь приемного отверстия колпака;

- средняя скорость ветра в приемном отверстии зонта, м/с (данные о значениях приведены в таблице 13).

Таблица 13. Рекомендуемые значения средних скоростей воздуха в приемных отверстиях вытяжных зонтов.

Часто зонты устанавливают у загрузочных отверстий печей. В этом случае размер зонта у загрузочного отверстия печи должен соответствовать размерам вырывающейся свободной струи с учетом ее искривления под действием гравитационных сил.

Вылет зонта  рассчитывают по формуле:

,

где - высота загрузочного отверстия печи м.

Ширину зонта необходимо принимать на м больше ширины загрузочного отверстия. Зонт необходимо устанавливать на уровне верхней кромки окна. Для зонтов, расположенных над нагретыми поверхностями, объем воздуха в теплой струе, поднимающейся над источником, равен:

,

где - количество тепла, удаляющегося за счет конвекции, Вт; -горизонтальная проекция источника тепловыделения, ; - расстояние от плоскости тепловыделения до приемного отверстия зонта, м.

Вытяжные шкафы

Вытяжные шкафы создают укрытия источника вредных выделений со всех сторон. Для наблюдения за работой в шкафу имеется рабочие проемы, закрываемые подвижными шторками. Вытяжные шкафы с механической тягой устраивают с верхним отсосом, с нижним отсосом и комбинированные.

Объем отсасываемого из шкафа воздуха рассчитывается по формуле:

,

где - площадь рабочих проемов шкафа ; - средняя скорость воздуха в рабочих проемах шкафа, м/с.

Рекомендуемые значения в зависимости от характера работ приведены в таблице 14

Таблица 14. Рекомендуемые значения

При наличие в шкафу теплового источника (печи, горелки), объем удаляемого воздуха, ч, определяется по формуле:

,

где - высота рабочих проемов шкафа, ч; - количество тепла, выделяемое внутри шкафа, Вт.

Отсасывающие панели

Отсасывающие панели применяются для удаления вредных выделений, увлекаемых конвективными потоками, в том числе, когда зона вредных выделений относительно велика и более полное укрытие организовать трудно. Отсасывающие панели следует применять при сварке, пайке, выдувке стекла, при удалении нагретых газов и пыли.

Расход воздуха через панель, , ч, вычисляется по формуле:

,

где - коэффициент, зависящий от конструкции панели и ее расположения относительно источников тепла;  - конвективная составляющая источника тепла, Вт.; - расстояние от верха плоскости до центра всасывающих отверстий панели, м.; - ширина источника тепла, м.

Коэффициент принимается равным для панелей:

·    тип 1 (односторонняя панель)  

·    тип 2 (панель с экраном)

Бортовые отсосы

Бортовой отсос является основным местным отсосом от ванн в гальванических и травильных цехах и участках. В настоящее время распространение получили бортовые отсосы обычные и опрокинутые, каждый из которых может быть активирован поддувом воздуха (отсос с передувкой). Бортовые отсосы располагают с одной стороны ванны (однобортные отсосы) или с двух ее сторон (двубортные отсосы).

Описание программ

Разработанная программа предназначена для моделирования местной вентиляции. Программа имеет простой и интуитивно понятный интерфейс и предназначена для выполнения в среде Windows 9x.

Для проведения расчетов выбрать один из пяти типов расчета и нажать кнопку «Дальше». Затем необходимо ввести начальное значение изучаемого диапазона, количество вычислений и шаг вычислений и также нажать кнопку «Дальше».

После проведения расчетов появиться простейший график и, нажав на кнопку «Готово», можно сохранить полученные результаты расчета.

Кнопка «Назад» служит для возврата в предыдущее состояние программы и задания новых начальных величин или выбора нового типа расчета.

По результатам исследования работы программы с моделью воздушного зонта (горизонтальная проекция источника тепловыделений 0,75 кв.м., расстояние до плоскости тепловыделения 1 м.) на диапазоне входных значений  (количества тепла, выделяемого под воздушным зонтом, Вт) от 10 до 100 Вт с шагом в 10 Вт, построен график зависимости  (График 1)

График 1

Зависимость объема удаляемого воздушным зонтом воздуха от количества тепла, выделяемого нагретыми поверхностями под зонтом

По результатам исследования работы программы с моделью вытяжного шкафа (внутри шкафа выполняются лабораторные работы, скорость воздуха 0,4 м/с) на диапазоне входных значений (площадь рабочих проемов шкафа ) от 0,1 до 1  с шагом 0,1 , построен график зависимости  (График 2)

График 2

Зависимость объема удаляемого воздуха  от площади рабочих проемов вытяжного шкафа

По результатам исследования работы программы с моделью вытяжного шкафа  (высота рабочих проемов шкафа 1м.; площадь рабочих проемов шкафа ) на диапазоне входных значений (количества тепла, выделяющегося внутри шкафа) от 10 до 100 Вт с шагом 10 Вт, построен график зависимости  (График 3)

График 3.

График зависимости объема  удаляемого воздуха  от объема выделяющегося внутри шкафа тепла