Реферат: Компьютерное моделирование местной вентиляции

Охрана труда и экология

Постановка лабораторной работына компьютере по исследованию местной вентиляции

Цель работы

В работе исследуется зависимостьобъема удаляемого воздуха от количества тепла, выделяемого источником внутривытяжного шкафа. Разрабатывается программа, исследующую модель местнойвентиляции.

Содержание работы

Изучение методических указанийпо обеспечении оптимальных параметров воздушной среды в рабочей зоне.

Разработка программы, исследующеймодель местной вентиляции.

Построение графика зависимостиобъема удаляемого воздуха _от количества выделяющегося от нагретых поверхностейпод воздушным зонтом тепла _.

Построение графика зависимостиобъема удаляемого воздуха _от площади рабочих проемов вытяжного шкафа _.

Построение графика зависимостиобъема удаляемого воздуха _от количества тепла _, выделяемого внутри вытяжногошкафа.

Теоретическая часть

Приступая к проектированиювентиляции, необходимо прежде всего дать характеристику производственногопомещения и проводимых в нем технологических процессов. Следует указать всевиды выделений (влаги, вредных веществ, избытка тепла), характер их воздействийна человека, нормируемые предельно допустимые концентрации вредных веществ ипараметры микроклимата в помещении, где осуществляется производственныйпроцесс.

Влаговыделения

Влага выделяется в результатеиспарения со свободной поверхности воды и влажных поверхностей материалов икожи, в результате дыхания людей, а также химических реакций, работыоборудования 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 ивлаги, 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 _

Легкая _

180 _

145 _

150 _

8 _

40 _

200 _

_

Средняя _

215 _

195 _

165 _

8 _

70 _

280 _

_

Тяжелая _

290 _

290 _

195 _

16 _

135 _

415 _

_

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

_

где _- коэффициент, зависящий оттемпературы поверхности испарения (табл. 2); _- скорость движения воздуха надповерхностью испарения, м/с.; _, _- давление водяного пара, соответственно, притемпературе поверхности испарения и полном насыщении и в окружающем воздухе,кПа; _- площадь поверхности испарения, _; _- барометрическое давление, кПа.

Для некипящей воды температураповерхности испарения _ находиться из таблицы 3 по средней температуре воды _

Таблица 3. Температураповерхности испарения воды

Количество влаги, испарившейсяпри кипении воды, _, кг/ч, зависит от количества подводимого к воде тепла ивида укрытия воды и может быть определено по формуле:

— опытный коэффициент,учитывающий вид укрытия:

для плотных укрытий без отсосавоздуха — _, при отсосе воздуха — _; _- мощность теплового источникаиспарения, Вт; _- скрытая теплота испарения, кДж/кг.

Ориентировочно интенсивностьиспарения 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 количествообразовавшейся влаги может быть определено по таблице 4.

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

Горючей вещество _

Водный генераторный газ _

Ацетилен _

0,7 _

Бензин _

1,4 _

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

Влаговыделения оттехнологического оборудования обычно принимаются по справочным данным.

Газо- и пылевыделения

В помещении могут находитсяразличные источники выделений газов и пыли. Необходимо учитывать газовыделениясо свободной поверхности жидкостей, при сгорании топлива, через неплотностиаппаратуры 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 помещенииисточников других вредных выделений количество этих выделений в воздухе (газы,пары, пыль и др.) подсчитываются исходя из особенностей технологическогопроцесса и оборудования.

Таблица 5. Количество двуокисиуглерода, выделяемого человеком.

Расчеты выделений тепла

Тепловыделения от людей.

Тепловыделения человека зависятот 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 взрослогомужчины.

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

Тепловыделения от солнечнойрадиации

Расчет тепла, поступающего впомещение от солнечной радиации _и _, производиться по следующим формулам:

для остекленных поверхностей

_;

для покрытий

_;

где _, _- площади поверхностиостекления 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 (таблица8).

Таблица 6. Тепловыделения отсолнечной радиации через остекление _, _

Характер остекления _

При ориентации остекления погеографической широте _

Окна с двойным остеклением спереплетами: _

деревянными _

металлическими _

Фонари с двойным вертикальнымостеклением с переплетами: _

деревянными _

Для остекленных поверхностей,ориентированных на север, _= 0

Таблица 7. Тепловыделения отсолнечной радиации через покрытие _, _

Характер покрытия _

При географической широте _

Солнечную радиацию следуетучитывать при наружной температуре от 10 (С и выше.

Таблица 8. Значение коэффициента_

Характер остекления, егосостояние _

Двойное остекление в одной раме_

Одинарное остекление _

Обычное загрязнение _

За величину остекленияпринимается большая величина, полученная при расчете двух вариантов:

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

тепловыделение через остеклениев двух взаимно перпендикулярных стенах с коэффициентом 0,7 в сумме степловыделением через покрытие и фонари.

Тепловыделение отэлектродвигателей

Расчет тепловыделения отэлектродвигателей _, Вт, производиться по формуле:

 суммарная номинальная мощностьэлектродвигателей, кВт; _- коэффициент, учитывающий использование установочноймощности двигателей, их загрузку по мощности, одновременность их работы, долюперехода механической энергии в тепловою.

Приближенно дляэлектродвигателей, работающих с устройствами без принудительного жидкостногоохлаждения _; 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 натопливе:

для электрических печей

где _- расход топлива, кг/ч;_,_- коэффициенты, учитывающие долю тепла, поступающую в помещение (см. таблицу9); _- теплотворная способность топлива, кДж/кг (таблица 10); _- коэффициентнеполноты сгорания топлива, принимаемый равным _; _- суммарная мощностьэлектропечей, кВт.

Таблица 9. Значениекоэффициентов _и _

Вид оборудования,технологических процессов _

Доля тепла, поступающего впомещение _

где _- суммарная мощностьисточников освещения, кВт; _- коэффициент тепловых потерь (_для лампнакаливания, _для люминесцентных ламп).

Для расчета тепловыделений отрадиотехнических установок и устройств вычислительной техники используетсяаналогичная формула, в которой _для радиотехнических устройств и _для устройстввычислительной техники.

Определение потребноговоздухообмена

Необходимый расход воздухаопределяется вредными факторами, вызывающими отклонения параметров воздушнойсреды в рабочей зоне от нормируемых (поступление вредных веществ, влаги,избытков тепла).

Потребный воздухообмен припоступлении вредных веществ в воздух рабочей зоны

помещения, загрязненных вреднымипарами, газами или пылью, количество воздуха _, _/ч, необходимого дляразбавления концентрации вредных веществ до допустимых, рассчитывают поформуле:

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

Концентрация _ принимаетсяравной предельно допустимой для рассматриваемого вредного вещества.

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

В тех случаях, когда происходитодновременное выделение нескольких вредных веществ однонаправленного действия,расчет общеобменной вентиляции выполняется путем суммирования количестввоздуха, необходимого для разбавления каждого вещества до его предельнодопустимой концентрации _.

Воздухообмен, обеспечивающийудаление избытков тепла

В помещения со значительнымитепловыделениями объем приточного воздуха, необходимого для поглощения избытковтепла, _, _ч, рассчитывают по формуле:

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

Температуры приточного воздухапринимаются по СНиП-П-33-75 для холодного и теплого времени года. Температураудаляемого воздуха определяется по формуле:

где _- температура в рабочейзоне по ГОСТ 12.1.005-76; _- нарастание температуры на каждый 1 м высоты, (С /м; _- высота помещения, м.

Величина _в зависимости оттепловыделения _(С/м.

Определение потребноговоздухообмена при наличие избытков влаги

Расчет расхода воздуха _, _/ч,ведется по формуле:

где _- количество водного пара,выделяющегося в помещении, г/ч; _, _- влагосодержание вытяжного (принимаетсяравным предельно допустимому) и приточного воздуха, г/кг, определяется потемпературе и относительной влажности воздуха из _диаграммы; _- плотностьприточного воздуха, _.

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

Расчет устройств местнойвентиляции, устанавливаемых на рабочих местах

Воздушное душирование

Воздушное душирование следуетприменять, когда на работающего воздействует лучистая теплота с интенсивностью350 Вт/_ и более.

Нормы температуры _(С, искоростей _, м/с, воздушного душирования для работ средней тяжести приведены втабл.12, полученные данные для всех категорий работ даны в Санитарных нормахпроектирования промышленных предприятий СН 245-71 и ГОСТ 121.005-76 «Воздухрабочей зоны».

Таблица 12 Нормы температуры искоростей движения воздуха при воздушной душировании для категории работсредней тяжести

Тепловое _

Период года _

Душирующий воздух подается нарабочее место приточными патрубками. Патрубки необходимо устанавливать на такойвысоте, чтобы они создавали хорошее обдувание приточным воздухом верхней чаституловища человека и не затрудняли нормальную эксплуатацию оборудования.

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

Первоначально определяетсяотношение разности температур _:

где _,_ и _ — температура врабочей зоне, нормируемая температура воздуха на рабочем месте и температуравоздуха на выходе из душирующего патрубка.

При _ для достижения _достаточноадиабатного охлаждения воздуха, при _ требуется искусственное охлаждение.

В задачу расчета воздушного душавходит определение необходимой скорости воздуха _ на выходе из патрубка иплощади выходного сечения патрубка _.

При _ значение _определяется поформуле:

где _- расстояние от душирующегопатрубка до рабочего места, м; _- опытный коэффициент, характеризирующийизменение температуры по осу струн (для патрубков типа ППД _)

При _в пределах от _до _расчет_ведет по формуле:

Скорость воздуха на выходе изпатрубка _ (м/с), определяется как:

где _- скорость ветра на рабочемместе (нормируемая) м/с. По значениям _и _определяется расход воздуха черезпатрубок:

Воздушный зонт

Воздушный зонт представляетсобой металлический колпак, расположенный над источником вредных выделений.Сечение всасывающего отверстия колпака должно иметь форму, геометрическиподобную горизонтальной проекции зеркала вредных выделений.

Размер _ каждой из сторонвсасывающего сечения колпака определяется по формуле:

де _- размер стороны (илидиаметра) зеркала выделений вредностей, м; _- расстояние от поверхностиисточника выделения до приемного отверстия колпака, м. Минимальное значение _определяетсяудобством работы при конкретном технологическом процессе.

Для равномерности всасыванияугол раскрытия колпака следует принимать не менее 60(.

Объем удаляемого воздуха _, _ч,определяется по формуле:

где _- площадь приемногоотверстия колпака;

_- средняя скорость ветра вприемном отверстии зонта, м/с (данные о значениях _приведены в таблице 13).

Таблица 13. Рекомендуемыезначения средних скоростей воздуха в приемных отверстиях вытяжных зонтов.

Число открытых сторон зонта _

Часто зонты устанавливают узагрузочных отверстий печей. В этом случае размер зонта у загрузочногоотверстия печи должен соответствовать размерам вырывающейся свободной струи сучетом ее искривления под действием гравитационных сил.

Вылет зонта _ рассчитывают поформуле:

где _- высота загрузочногоотверстия печи м.

Ширину зонта необходимопринимать на _м больше ширины загрузочного отверстия. Зонт необходимоустанавливать на уровне верхней кромки окна. Для зонтов, расположенных наднагретыми поверхностями, объем воздуха в теплой струе, поднимающейся надисточником, равен:

где _- количество тепла,удаляющегося за счет конвекции, Вт; _-горизонтальная проекция источникатепловыделения, _; _- расстояние от плоскости тепловыделения до приемногоотверстия зонта, м.

Вытяжные шкафы

Вытяжные шкафы создают укрытияисточника вредных выделений со всех сторон. Для наблюдения за работой в шкафуимеется рабочие проемы, закрываемые подвижными шторками. Вытяжные шкафы смеханической тягой устраивают с верхним отсосом, с нижним отсосом и комбинированные.

Объем отсасываемого из шкафавоздуха рассчитывается по формуле:

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

Рекомендуемые значения _взависимости от характера работ приведены в таблице 14

Таблица 14. Рекомендуемыезначения

Характер технологическогопроцесса _

Средняя скорость движениявоздуха в рабочем проеме вытяжного шкафа, м/с _

Отсасывающие панели

Отсасывающие панели применяютсядля удаления вредных выделений, увлекаемых конвективными потоками, в том числе,когда зона вредных выделений относительно велика и более полное укрытиеорганизовать 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 отконструкции панели и ее расположения относительно источников тепла; _ — конвективная составляющая источника тепла, Вт.; _- расстояние от верхаплоскости до центра всасывающих отверстий панели, м.; _- ширина источникатепла, м.

Коэффициент _принимается равнымдля панелей:

тип 1 (односторонняя панель) _

тип 2 (панель с экраном) _

Бортовые отсосы

Бортовой отсос является основнымместным отсосом от ванн в гальванических и травильных цехах и участках. Внастоящее 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 двухее сторон (двубортные отсосы).

Описание программ

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

Для проведения расчетов выбратьодин из пяти типов расчета и нажать кнопку «Дальше». Затем необходимо ввестиначальное значение изучаемого диапазона, количество вычислений и шаг вычисленийи также нажать кнопку «Дальше».

После проведения расчетовпоявиться простейший график и, нажав на кнопку «Готово», можно сохранитьполученные результаты расчета.

Кнопка «Назад» служит длявозврата в предыдущее состояние программы и задания новых начальных величин иливыбора нового типа расчета.

По результатам исследованияработы программы с моделью воздушного зонта (горизонтальная проекция источникатепловыделений 0,75 кв.м., расстояние до плоскости тепловыделения 1 м.) надиапазоне входных значений _ (количества тепла, выделяемого под воздушнымзонтом, Вт) от 10 до 100 Вт с шагом в 10 Вт, построен график зависимости _(График 1)

График 1

Зависимость объема удаляемоговоздушным зонтом воздуха от количества тепла, выделяемого нагретымиповерхностями под зонтом _

По результатам исследованияработы программы с моделью вытяжного шкафа (внутри шкафа выполняютсялабораторные 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 графикзависимости _ (График 2)

График 2

Зависимость объема удаляемоговоздуха _ от площади рабочих проемов вытяжного шкафа _

По результатам исследованияработы программы с моделью вытяжного шкафа (высота рабочих проемов шкафа 1м.;площадь рабочих проемов шкафа __) на диапазоне входных значений_ (количестватепла, выделяющегося внутри шкафа) от 10 до 100 Вт с шагом 10 Вт, построенграфик зависимости _ (График 3)

График 3.

График зависимости объемаудаляемого воздуха _ от объема выделяющегося внутри шкафа тепла _

еще рефераты
Еще работы по безопасности жизнедеятельности