Компьютерное моделирование местной вентиляции

Охрана труда и экология

Постановка лабораторной работы на компьютере по исследованию местной вентиляции

Цель работы

В работе исследуется зависимость объема удаляемого воздуха от количества тепла, выделяемого источником внутри вытяжного шкафа. Разрабатывается программа, исследующую модель местной вентиляции.

Содержание работы

1) Изучение методических указаний по обеспечении оптимальных параметров воздушной среды в рабочей зоне.

2) Разработка программы, исследующей модель местной вентиляции.

3) Построение графика зависимости объема удаляемого воздуха от количества выделяющегося от нагретых поверхностей под воздушным зонтом тепла .

4) Построение графика зависимости объема удаляемого воздуха от площади рабочих проемов вытяжного шкафа .

5) Построение графика зависимости объема удаляемого воздуха от количества тепла , выделяемого внутри вытяжного шкафа.

Теоретическая часть

Приступая к проектированию вентиляции, необходимо прежде всего дать характеристику производственного помещения и проводимых в нем технологических процессов. Следует указать все виды выделений (влаги, вредных веществ, избытка тепла), характер их воздействий на человека, нормируемые предельно допустимые концентрации вредных веществ и параметры микроклимата в помещении, где осуществляется производственный процесс.

1. Влаговыделения

Влага выделяется в результате испарения со свободной поверхности воды и влажных поверхностей материалов и кожи, в результате дыхания людей, а также химических реакций, работы оборудования и т.д. Количество влаги, выделяемое людьми (см. табл. 1), г/ч, определяется по формуле:

W = n / w,

где n - число людей; w - количество влаги, выделенное одним человеком, г/ч.

Таблица 1. Количество тепла и влаги, выделяемое человеком.

Характер Выполняемой Работы Тепло, Вт Влага, г/ч

полное явное

при 10 С при 35 С при 10 С при 35 С при 10 С при 35 С

Умственная 160 93 140 16 30 115

Физическая

Легкая 180 145 150 8 40 200

Средняя 215 195 165 8 70 280

Тяжелая 290 290 195 16 135 415

Количество влаги, испаряющейся с открытой поверхности не кипящей воды, кг/ч, определяется по формуле:

где - коэффициент, зависящий от температуры поверхности испарения (табл. 2); - скорость движения воздуха над поверхностью испарения, м/с.; , - давление водяного пара, соответственно, при температуре поверхности испарения и полном насыщении и в окружающем воздухе, кПа; - площадь поверхности испарения, ; - барометрическое давление, кПа.

Таблица 2. Значение коэффициента

, С

30

40 50 60 70 80 90

0,02 0,028 0,033 0,037 0,041 0,046 0,051

Для некипящей воды температура поверхности испарения находиться из таблицы 3 по средней температуре воды

Таблица 3. Температура поверхности испарения воды

, С

20 30 40 50 60 70 80 90

, С

18 28 37 45 51 58 69 82

Количество влаги, испарившейся при кипении воды, , кг/ч, зависит от количества подводимого к воде тепла и вида укрытия воды и может быть определено по формуле:

,

где - опытный коэффициент, учитывающий вид укрытия:

для плотных укрытий без отсоса воздуха - , при отсосе воздуха - ; - мощность теплового источника испарения, Вт; - скрытая теплота испарения, кДж/кг.

Ориентировочно интенсивность испарения может быть принята равной кг в 1 час с 1 поверхности.

Количество водяных паров, образующихся при химических реакция, в том числе и при горении веществ, определяется по опытным данным. При сжигании 1 кг горючего количество образовавшейся влаги может быть определено по таблице 4.

Таблица 4. Количество влаги , образующейся при сгорании 1 кг топлива

Горючей вещество , кг/кг

Водный генераторный газ 0,61

Ацетилен 0,7

Бензин 1,4

Количество испаряющейся влаги (кг/ч) при применении охлаждающих эмульсий при охлаждении металлорежущих станков определяется по формуле , где - мощность станков, кВт.

Влаговыделения от технологического оборудования обычно принимаются по справочным данным.

Газо- и пылевыделения

В помещении могут находится различные источники выделений газов и пыли. Необходимо учитывать газовыделения со свободной поверхности жидкостей, при сгорании топлива, через неплотности аппаратуры и трубопроводов, при различных технологических операциях (окраске, сварке, гальванизации, пайке, травлении, нанесении фоторезисторов и т.д.). Пылевыделения имеют место при механической обработке материалов, их очистке, полировке, дроблении, транспортировке, сварочных работах и других операциях. Места пылеобразования, как правило, оборудуются местной вентиляцией.

Количество двуокиси углерода, содержащийся в выдыхаемом человеком воздухе, определяется по таблице 5.

При наличии в помещении источников других вредных выделений количество этих выделений в воздухе (газы, пары, пыль и др.) подсчитываются исходя из особенностей технологического процесса и оборудования.

Таблица 5. Количество двуокиси углерода, выделяемого человеком.

Характер выполняемой работы Расход

объемный, л/ч массовый, г/ч

Умственная 23 45

Физическая

легкая 25 50

средняя 35 70

тяжелая 45 90

Расчеты выделений тепла

Тепловыделения от людей.

Тепловыделения человека зависят от тяжести работы, температуры и скорости движения окружающего воздуха. Количество тепла, выделяемого одним человеком, приведено в таблице 1. Считается, что женщина выделяет 85%, а ребенок 75% тепловыделения взрослого мужчины.

В расчетах используется явное тепло, т.е. тепло, воздействующее на изменение температуры в помещении.

Тепловыделения от солнечной радиации

Расчет тепла, поступающего в помещение от солнечной радиации и , производиться по следующим формулам:

• для остекленных поверхностей

;

• для покрытий

;

где , - площади поверхности остекления и покрытия, ; , - тепловыделения от солнечной радиации, , через поверхности остекления (с учетом ориентации по сторонам света) и через покрытия (таблицы 6 и 7); - коэффициент учета характера остекления (таблица 8).

Таблица 6. Тепловыделения от солнечной радиации через остекление ,

Характер остекления При ориентации остекления по географической широте

Ю ЮВ и ЮЗ В и З СВ и СЗ

35 45 55 65 35 45 55 65 35 45 55 65 35 45 55 65

Окна с двойным остеклением с переплетами:

деревянными 128 145 145 170 100 128 145 170 145 145 170 170 75 75 75 75

металлическими 165 185 185 120 128 165 185 210 185 185 200 210 95 95 95 95

Фонари с двойным вертикальным остеклением с переплетами:

деревянными 140 170 170 175 115 145 175 175 170 170 185 185 87 87 87 80

металлическими 150 185 185 200 128 165 200 200 185 185 210 210 100 100 100 95

Для остекленных поверхностей, ориентированных на север, = 0

Таблица 7. Тепловыделения от солнечной радиации через покрытие ,

Характер покрытия При географической широте

35 45 55 65

Плоское безчердачное 24 21 17 14

с чердаком 6 6 6 6

Солнечную радиацию следует учитывать при наружной температуре от 10 С и выше.

Таблица 8. Значение коэффициента

Характер остекления, его состояние

Двойное остекление в одной раме 1,15

Одинарное остекление 1,45

Обычное загрязнение 0,8

Сильное загрязнение 0,7

Забелка окон 0,6

Остекление с матовыми стеклами 0,7

Внешнее зашторивание окон 0,25

За величину остекления принимается большая величина, полученная при расчете двух вариантов:

• 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