На головну

Комп'ютерне моделювання місцевої вентиляції - Безпека життєдіяльності

Охорона труда і екологія

Постановка лабораторної роботи на комп'ютері по дослідженню місцевої вентиляції

Мета роботи

В роботі досліджується залежність об'єму повітря, що видаляється від кількості тепла, що виділяється джерелом всередині витяжної шафи. Розробляється програма, досліджуючу модель місцевої вентиляції.

Зміст роботи

Вивчення методичних вказівок по забезпеченні оптимальних параметрів повітряного середовища в робочій зоні.

Розробка програми, що досліджує модель місцевої вентиляції.

Побудова графіка залежності об'єму повітря _от кількості тепла, що виділяється від нагрітих поверхонь під повітряною парасолькою, що видаляється _.

Побудова графіка залежності об'єму повітря _от площі робочих отворів, що видаляється витяжної шафи _.

Побудова графіка залежності об'єму повітря _от кількості тепла _, що видаляється, що виділяється всередині витяжної шафи.

Теоретична частина

Приступаючи до проектування вентиляції, необхідно передусім дати характеристику виробничого приміщення і технологічних процесів, що проводяться в йому. Потрібно указати всі види виділень (вологи, шкідливих речовин, надлишку тепла), характер їх впливів на людину, гранично допустимі концентрації шкідливих речовин, що нормуються і параметри мікроклімату в приміщенні, де здійснюється виробничий процес.

Влаговиделенія

Волога виділяється внаслідок випаровування з вільної поверхні води і вологих поверхонь матеріалів і шкіри, внаслідок дихання людей, а також хімічних реакцій, роботи обладнання і т.д. Кількість вологи, що виділяється людьми (див. табл. 1), г/ч, визначається по формулі:

W = n / w,

де n - число людей; w - кількість вологи, виділена однією людиною, г/ч.

Таблиця 1. Кількість тепла і вологи, що виділяється людиною.

Характер Роботи _,

що Виконується Тепло, Вт _

Волога, г/ч _

повна _

явна _

при 10 ( (твенная _

160 _

93 _

140 _

16 _

30 _

115 _

Легка _

180 _

145 _

150 _

8 _

40 _

200 _

_

Середня _

215 _

195 _

165 _

8 _

70 _

280 _

_

Важка _

290 _

290 _

195 _

16 _

135 _

415 _

_

Кількість вологи, що випаровується з відкритої поверхні не киплячої води, кг/ч, визначається по формулі:

_

де _- коефіцієнт, що залежить від температури поверхні випаровування (табл. 2); _- швидкість руху повітря над поверхнею випаровування, м/з.; _, _- тиск водяної пари, відповідно, при температурі поверхні випаровування і повному насиченні і в навколишньому повітрі, кПа; _- площа поверхні випаровування, _; _- барометричний тиск, кПа.

Для некипящей води температура поверхні випаровування _ знаходитися з таблиці 3 по середній температурі води _

Таблиця 3. Температура поверхні випаровування води

Кількість вологи, що випарувалася при кипінні води, _, кг/ч, залежить від кількості тепла, що підводиться до води і вигляду укриття води і може бути визначено по формулі:

- досвідчений коефіцієнт, що враховує вигляд укриття:

для щільних укриттів без отсоса повітря - _, при отсосе повітря - _; _- потужність теплового джерела випаровування, Вт; _- прихована теплота випаровування, кДж/кг.

Орієнтувально інтенсивність випаровування може бути прийнята рівної _ кг в 1 годину з 1_ поверхні.

Кількість водяних пар, що утворюються при хімічних реакція, в тому числі і при горінні речовин, визначається за досвідченими даними. При спаленні 1 кг пального кількість вологи, що утворилася може бути визначена по таблиці 4.

Таблиця 4. Кількість вологи _, що утворюється при згорянні 1 кг палива

Горючої речовина _

Водний генераторний газ _

Ацетилен _

0,7 _

Бензин _

1,4 _

Кількість вологи _(кг/ч), що випаровується при застосуванні охолоджуючих емульсій при охолоджуванні металоріжучий станків визначається по формулі _, де _- потужність станків, кВт.

Влаговыделения від технологічного обладнання звичайно приймаються за довідковими даними.

Газо- і пылевыделения

В приміщенні можуть знаходиться різні джерела виділень газів і пилу. Необхідно враховувати газовыделения з вільної поверхні рідин, при згорянні палива, через негустину апаратури і трубопроводів, при різних технологічних операціях (забарвленню, зварюванню, гальванізації, пайке, труєнню, нанесенню фоторезисторів і т.д.). Пылевыделения мають місце при механічній обробці матеріалів, їх очищенні, поліровці, дробленні, транспортуванні, зварювальних роботах і інших операціях. Місця пылеобразования, як правило, обладнуються місцевою вентиляцією.

Кількість двоокису вуглеводу, що міститься в повітрі, що видихається людиною, визначається по таблиці 5.

При наявності в приміщенні джерел інших шкідливих виділень кількість цих виділень в повітрі (гази, пари, пил і інш.) підраховуються виходячи з особливостей технологічного процесу і обладнання.

Таблиця 5. Кількість двоокису вуглеводу, що виділяється людиною.

Розрахунки виділень тепла

Тепловиділення від людей.

Тепловиділення людини залежать від тягаря роботи, температури і швидкостей руху навколишнього повітря. Кількість тепла, що виділяється однією людиною, приведена в таблиці 1. Вважається, що жінка виділяє 85%, а дитина 75% тепловиділення дорослого чоловіка.

У розрахунках використовується явне тепло, тобто тепло, що впливає на зміну температури в приміщенні.

Тепловиділення від сонячної радіації

Розрахунок тепла, що поступає в приміщення від сонячної радіації _и _, проводитися по наступних формулах:

для засклених поверхонь

_;

для покриттів

_;

де _, _- площі поверхні скління і покриття, _; _, _ - тепловиділення від сонячної радіації, _, через _поверхности остекления (з урахуванням орієнтації по сторонах світла) і через _покрытия (таблиці 6 і 7); _- коефіцієнт обліку характеру скління (таблиця 8).

Таблиця 6. Тепловиділення від сонячної радіації через скління _, _

Характер скління _

При орієнтації скління по географічній широті _

Вікна з двійчастим склінням з обкладинками: _

дерев'яними _

металевими _

Ліхтарі з двійчастим вертикальним склінням з обкладинками: _

дерев'яними _

Для засклених поверхонь, орієнтованих на північ, _= 0

Таблиця 7. Тепловиділення від сонячної радіації через покриття _, _

Характер покриття _

При географічній широті _

Сонячну радіацію потрібно враховувати при зовнішній температурі від 10 (З і вище.

Таблиця 8. Значення коефіцієнта _

Характер скління, його стан _

Двійчасте скління в одній рамі _

Одинарне скління _

Звичайне забруднення _

За величину скління приймається велика величина, отримана при розрахунку двох варіантів:

тепловиділення через скління в одній стіні в сумі з тепловиділенням через покриття і ліхтарі;

тепловиділення через скління в двох взаємно перпендикулярних стінах з коефіцієнтом 0,7 в сумі з тепловиділенням через покриття і ліхтарі.

Тепловиділення від електродвигунів

Розрахунок тепловиділення від електродвигунів _, Вт, проводитися по формулі:

сумарна номінальна потужність електродвигунів, кВт; _- коефіцієнт, що враховує використання настановної потужності двигунів, їх завантаження по потужності, одночасність їх роботи, частку переходу механічної енергії в тепловою.

Приблизно для електродвигунів, працюючих з пристроями без примусового рідинного охолоджування _; для приводів станків з використанням емульсії _; для двигунів, що приводять пристрої з місцевими отсосами, _.

Тепловиділення від печення

Розрахунок тепловиділення від печей _, Вт, проводитися по наступних формулах:

для печення, працюючу на паливі:

для електричних печей

де _- витрата палива, кг/ч;_, _- коефіцієнти, що враховують частку тепла, що поступає в приміщення (див. таблицю 9); _- теплотворна здатність палива, кДж/кг (таблиця 10); _- коефіцієнт неповноти згоряння палива, що приймається рівним _; _- сумарна потужність электропечей, кВт.

Таблиця 9. Значення коефіцієнтів _и _

Вигляд обладнання, технологічних процесів _

Частка тепла, що поступає в приміщення _

де _- сумарна потужність джерел освітлення, кВт; _- коефіцієнт теплових втрат (_для ламп розжарювання, _для люмінесцентних ламп).

Для розрахунку тепловиділень від радиотехнических установок і пристроїв обчислювальної техніки використовується аналогічна формула, в якій _для радиотехнических пристроїв і _для пристроїв обчислювальної техніки.

Визначення потребного повітрообміну

Необхідна витрата повітря визначається шкідливими чинниками, зухвалими відхилення параметрів повітряного середовища в робочій зоні від тих, що нормуються (надходження шкідливих речовин, волога, надлишків тепла).

Потребный повітрообмін при надходженні шкідливих речовин в повітря робочої зони

приміщення, забруднених шкідливими парами, газами або пилом, кількість повітря _, _/ч, необхідного для розбавлення концентрації шкідливих речовин до допустимих, розраховують по формулі:

де _- кількість шкідливих речовин, що виділяються в приміщенні за 1 годину, мг/ч; _, _- концентрація шкідливих речовин в приточном і повітрі, що видаляється, _.

Концентрація _ приймається рівної гранично допустимої для шкідливої речовини, що розглядається.

При одночасному виділенні в повітря робочої зони декількох шкідливих речовин, що не володіють однонаправленным дією, потребный повітрообмін потрібно приймати по тій шкідливій речовині, для якої потрібно подача чистого повітря в найбільшій кількості.

У тих випадках, коли відбувається одночасне виділення декількох шкідливих речовин однонаправленного дії, розрахунок общеобменной вентиляції виконується шляхом підсумовування кількостей повітря, необхідної для розбавлення кожної речовини до його гранично допустимої концентрації _.

Повітрообмін, що забезпечує видалення надлишків тепла

В приміщення зі значними тепловиділеннями об'єм приточного повітря, необхідного для поглинання надлишків тепла, _, _ч, розраховують по формулі:

де _- теплоизбытки, Вт; _- масова питома теплоємність повітря (_); _- густина приточного повітря (_); _, _- температура і приточного повітря, що видаляється ( Температура повітря, що видаляється визначається по формулі:

де _- температура в робочій зоні по ГОСТ 12.1.005-76; _- наростання температури на кожний 1 м висоти, (З / м; _- висота приміщення, м.

Величина _в залежності від тепловиділення _(З/м.

Визначення потребного повітрообміну при наявність надлишків вологи

Розрахунок витрати повітря _, _/ч, ведеться по формулі:

де _- кількість водної пари, що виділяється в приміщенні, г/ч; _, _- влагосодержание витяжного (приймається рівним гранично допустимому) і приточного повітря, г/кг, визначається по температурі і відносній вогкості повітря з _диаграммы; _- густина приточного повітря, _.

При одночасному виділенні шкідливих речовин, тепла і вологи порівнюються відповідний повітрообміни, потребные для їх видалення, і вибирається з них найбільший.

Розрахунок пристроїв місцевої вентиляції, що встановлюються на робочих місцях

Повітряне душирование

Повітряне душирование потрібно застосовувати, коли на працюючого впливає промениста теплота з інтенсивністю 350 Вт/_ і більш.

Норми температури _(З, і швидкостей _, м/з, повітряного душирования для робіт середнього тягаря приведені в табл. 12, отримані дані для всіх категорій робіт дані в Санітарних нормах проектування промислових підприємств СН 245-71 і ГОСТ 121.005-76 «Повітря робочої зони».

Таблиця 12 Норми температури і швидкостей руху повітря при повітряної душировании для категорії робіт середнього тягаря

Теплове _

Період року _

Душирующий повітря подається на робоче місце приточными патрубками. Патрубки необхідно встановлювати на такій висоті, щоб вони створювали хороше обдуття приточным повітрям верхньої частини тулуба людини і не утрудняли нормальну експлуатацію обладнання.

На робоче місце повітря може подаватися або горизонтальне, або зверху по кутом 45(. Відстань від вихідного патрубка до робітника, обслуговуючого установку, повинна бути не менше за 1 метри. Розрахунок душирующего патрубка ведеться але наступній схемі:

Спочатку визначається відношення різниці температур _:

де _,_ і _ - температура в робочій зоні, температура повітря, що нормується на робочому місці і температура повітря на виході з душирующего патрубка.

При _ для досягнення _достаточно адиабатного охолоджування повітря, при _ потрібно штучне охолоджування.

У задачу розрахунку повітряного душу входить визначення необхідної швидкості повітря _ на виході з патрубка і площі вихідного перетину патрубка _.

При _ значення _определяется по формулі:

де _- відстань від душирующего патрубка до робочого місця, м; _- досвідчений коефіцієнт, характеризирующий зміна температури по осу струн (для патрубків типу ППД _)

При _в межах від _до _расчет _ведет по формулі:

Швидкість повітря на виході з патрубка _ (м/з), визначається як:

де _- швидкість вітру на робочому місці (що нормується) м/з. По значеннях _и _определяется витрата повітря через патрубок:

Повітряна парасолька

Повітряну парасольку являє собою металевий ковпак, розташований над джерелом шкідливих виділень. Перетин всмоктуючого отвору ковпака повинно мати форму, геометрично подібну горизонтальній проекції дзеркала шкідливих виділень.

Розмір _ кожної з сторін всмоктуючого перетину ковпака визначається по формулі:

де _- розмір сторони (або діаметра) дзеркала виділень шкідливості, м; _- відстань від поверхні джерела виділення до приймального отвору ковпака, м. Мінімальне значення _определяется зручністю роботи при конкретному технологічному процесі.

Для рівномірності всмоктування кут розкриття ковпака потрібно приймати не менше за 60(.

Об'єм повітря _, що видаляється, _ч, визначається по формулі:

де _- площа приймального отвору ковпака;

_- середня швидкість вітру в приймальному отворі парасольки, м/з (дані про значення _приведены в таблиці 13).

Таблиця 13. Рекомендовані значення середніх швидкостей повітря в приймальних отворах витяжних парасольок.

Число відкритих сторін парасольки _

Часто парасольки встановлюють у завантажувальних отворів печей. У цьому випадку розмір парасольки у завантажувального отвору печення повинен відповідати розмірам вільного струменя, що виривається з урахуванням її викривлення під дією гравітаційних сил.

Виліт парасольки _ розраховують по формулі:

де _- висота завантажувального отвору печі м.

Ширину парасольки необхідно приймати на _м більше ширини завантажувального отвору. Парасольку необхідно встановлювати на рівні верхньої кромки вікна. Для парасольок, розташованих над нагрітими поверхнями, об'єм повітря в теплому струмені, що підіймається над джерелом, рівний:

де _- кількість тепла, що віддаляється за рахунок конвекції, Вт; _- горизонтальна проекція джерела тепловиділення, _; _- відстань від площини тепловиділення до приймального отвору парасольки, м.

Витяжні шафи

Витяжні шафи створюють укриття джерела шкідливих виділень з всіх сторін. Для спостереження за роботою в шафі є робочі отвори, що закриваються жвавими шторками. Витяжні шафи з механічною тягою влаштовують з верхнім отсосом, з нижнім отсосом і комбіновані.

Об'єм отсасываемого з шафи повітря розраховується по формулі:

де _- площа робочих отворів шафи _; _- середня швидкість повітря в робочих отворах шафи, м/з.

Рекомендовані значення _в залежності від характеру робіт приведені в таблиці 14

Таблиця 14. Рекомендовані значення

Характер технологічного процесу _

Середня швидкість руху повітря в робочому отворі витяжної шафи, м/з _

Отсасивающиє панелі

Отсасивающиє панелі застосовуються для видалення шкідливих виділень, що принаджуються конвективними потоками, в тому числі, коли зона шкідливих виділень відносно велика і більш повне укриття організувати важко. Отсасывающие панелі потрібно застосовувати при зварюванні, пайке, выдувке скла, при видаленні нагрітих газів і пилу.

Витрата повітря через панель, _, _ч, обчислюється по формулі:

де _- коефіцієнт, що залежить від конструкції панелі і її розташування відносно джерел тепла; _ - конвективна складова джерела тепла, Вт.; _- відстань від верху площини до центра всмоктуючих отворів панелі, м.; _- ширина джерела тепла, м.

Коефіцієнт _принимается рівним для панелей:

тип 1 (одностороння панель) _

тип 2 (панель з екраном) _

Бортові отсосы

Бортовий отсос є основним місцевим отсосом від ванн в гальванічних і травильных цехах і дільницях. У цей час поширення отримали бортові отсосы звичайні і перекинені, кожний з яких може бути активований поддувом повітря (отсос з передувкой). Бортові отсосы розташовують з одного боку ванни (однобортні отсосы) або з двох її сторін (двобортні отсосы).

Опис програм

Розроблена програма призначена для моделювання місцевої вентиляції. Програма має простій і інтуїтивно зрозумілий інтерфейс і призначена для виконання в середовищі Windows 9x.

Для проведення розрахунків вибрати один з п'яти типів розрахунку і натиснути кнопку «Далі». Потім необхідно ввести початкове значення діапазону, що вивчається, кількість обчислень і крок обчислень і також натиснути кнопку «Далі».

Після проведення розрахунків з'явитися найпростіший графік і, натиснувши на кнопку «Готове», можна зберегти отримані результати розрахунку.

Кнопка «Назад» служить для повернення в попередній стан програми і завдання нових початкових величин або вибору нового типу розрахунку.

За результатами дослідження роботи програми з моделлю повітряної парасольки (горизонтальна проекція джерела тепловиділень 0,75 кв.м., відстань до площини тепловиділення 1 м.) на діапазоні вхідних значень _ (кількості тепла, що виділяється під повітряною парасолькою, Вт) від 10 до 100 Вт з кроком в 10 Вт, побудований графік залежності _ (Графік 1)

Графік 1

Залежність об'єму повітря, що видаляється повітряною парасолькою від кількості тепла, що виділяється нагрітими поверхнями під парасолькою _

За результатами дослідження роботи програми з моделлю витяжної шафи (всередині шафи виконуються лабораторні роботи, швидкість повітря 0,4 м/з) на діапазоні вхідних значень _(площа робочих отворів шафи _) від 0,1 до 1 _ з кроком 0,1 _, побудований графік залежності _ (Графік 2)

Графік 2

Залежність об'єму повітря _, що видаляється від площі робочих отворів витяжної шафи _

За результатами дослідження роботи програми з моделлю витяжної шафи (висота робочих отворів шафи 1м.; площа робочих отворів шафи __) на діапазоні вхідних значений_ (кількості тепла, що виділяється всередині шафи) від 10 до 100 Вт з кроком 10 Вт, побудований графік залежності _ (Графік 3)

Графік 3.

Графік залежності об'єму повітря _, що видаляється від об'єму тепла, що виділяється всередині шафи _

© 8ref.com - українські реферати
8ref.com