Промышленная вентиляция кузнечного цеха в г. Рязань

Местная вытяжная система В7 удаляет воздух от масляной ванны (13) и масляного закалочного бака (28). Воздуховоды проложены в подпольных каналах. В системе установлен фильтр ФЭКВ 10/3, удаляющий масляные пары из вытяжного воздуха. Необходимое для функционирования системы разрежение создает центробежный вентилятор Ц4-70№6,3. Производительность системы составляет 11450 м3/ч.

Система В8 удаляет воздух от местных отсосов, установленных у шахтных печей (14) и охладительных колодцев (2). Воздуховоды проложены в подпольных каналах. В системе применяется вентилятор Ц4-70№10. Производительность системы составляет 23940 м3/ч.

Вытяжная система В9 удаляет воздух от вытяжных зонтов, установленных на аппарате Т.В.Ч. Суммарная производительность системы 904 м3/ч.

Вентилятор Ц4-70 №2,5 устанавливается на кронштейне на стене помещения. Выброс воздуха осуществляется выше крыши цеха на высоте 16,4 м. от уровня земли.

Аспирационная система В10 соединяет 3 гидропескоструйных аппарата (19) и полировальные бабки. Т.к. от данного вида оборудования выделяется пыль, то требуется установка фильтра для очистки вытяжного воздуха. В системе применяется фильтр ФВК-60, установленный вместе с вентилятором Ц4-70№6.3 на антресоли на высоте 6.5 м от уровня пола.

 

 

 

 

7.Аэродинамический  расчет вентиляционных систем

 

Расчет приточных и вытяжных систем воздуховодов сводится к определению размеров поперечного сечения каналов, их сопротивления движению воздуха и увязки напора в параллельных соединениях. Расчет потерь напора следует вести методом удельных потерь напора на трение.

Рассчитаем системы душирования рабочих мест П1 и местный вытяжной вентиляции В1. Аксанометрические схемы систем приведены на рисунках 2 и 3.  Расчеты сводим в таблицы № 6 и 7 .

Рис.4 – Аксанометрическая схема П1

 

Таблица №12 - аэродинамический расчет системы П1

 

№ уч.	наименование сопративления	ζ	∑ζ
1-2	Патрубок Пдн-3	3,2	4,3
	2 отвода 900	0,7
	Тройник на прямой проход	0,4
2-3	Тройник на прямой проход	0,23	0,23
3-4	Тройник на прямой проход	0,2	0,2
5-4	Тройник на прямой проход	0,2	0,2
5-6	4 отвода 900	1,4	1,6
	Тройник на прямой проход	0,2
6-7	отвод 900	0,35	0,55
	Тройник на прямой проход	0,2
7-8	отвод 900	0,35	0,83
	диффузор за вентилятором	0,48
8-9	решетка	1,8	2,16
	внезапное сужение	0,36
10-11	Патрубок Пдн-3	3,2	4,3
	2 отвода 900	0,7
	Тройник на прямой проход	0,4
11-12	Тройник на прямой проход	0,22	0,22
12-13	Тройник на прямой проход	0,2	0,2
13-14	2 отвода 900	0,7	0,9
	Тройник на прямой проход	0,2
14-7	отвод 900	0,35	1,2
	тройник в ответвлении	0,85
15-16	Патрубок Пдн-3	3,2	4,3
	2 отвода 900	0,7
	Тройник на прямой проход	0,4
16-17	Тройник на прямой проход	0,22	0,22
17-6	2 отвода 900	0,7	1,71
	тройник в ответвлении	1,01
14-18	2 отвода 900	0,7	0,88
	тройник в ответвлении	0,18

 

Таблица №13 - Коэффициенты местных сопротивлений системы П1.

 

Допустимая невязка главного направления с ответсвлениями для систем вентиляции составляет 15%. Для увязки часто приходится увеличивать потери давления в отводах с помощью диафрагм. Требуемое местное сопротивление диафрагм определяется по формуле:

 

где:

- разность потерь давления в  расчетном направлении и ответвлении, Па

- динамическоедавление в ответвлении, Па

Для приточной системы П1 производим увязку расчетного направление, начиная с точки 6 до точки 1 с участком 6-17

Потери давления в главном направлении составляют:

 

Потери давления в расчетном ответвлении составляют:

 

Требуемое местное сопротивление диафрагмы:

 

По [9] определяем, что отношения  площади диафрагма должна иметь отверстие 259 мм для создания сопротивления . Сопротивление участка 6-17 составит:

 

Тогда невязка составит:

 

 

 

Производим увязку  участков 14-18 и 14-10.

Потери давления на участке 14-10 составляют:

 

Потери давления на участке 14-18 составляют:

 

Требуемое местное сопротивление диафрагмы:

 

 

По [9] определяем, что отношения  площади диафрагма должна иметь отверстие 212 мм для создания сопротивления . Сопротивление участка 14-18 составит:

 

Тогда невязка составит:

 

 

Невязка для участков 6-7 и 7-14 составляет:.

 

 

Рис.5 – Аксанометрическая схема В1

Таблица №14 - Аэродинамический расчет системы В1

№ уч.	наименование сопративления	ζ	∑ζ
1-2	Комбинированный зонт	1	1,95
	Отвод 900	0,35
	тройник на прямой проход	0,6
2-3	тройник на прямой проход	0,47	0,47
3-4	тройник на прямой проход	0,45	0,45
4-5	тройник на прямой проход	0,3	0,3
5-6	2 отвода 900	0,7	1,2
	диффузор на входе в вентилятор	0,5
6-7	выход из цилиндрической трубы	1,1	1,1
2-8	Тройник в ответвлении	0,15	1,15
	Комбинированный зонт	1
3-9	Тройник в ответвлении	0,15	1,15
	Комбинированный зонт	1
4-10	Тройник в ответвлении	-0,4	0,6
	Комбинированный зонт	1
5-11	Тройник в ответвлении	-0,85	0,15
	Комбинированный зонт	1

 

Таблица №15 - Коэффициенты местных сопротивлений системы В1

 

Производим увязку  участков 1-2 и 2-8.

Потери давления на участке 1-2 составляют:

 

Потери давления на участке 2-8 составляют:

 

Требуемое местное сопротивление диафрагмы:

 

 

По [9] определяем, что отношения  площади диафрагма должна иметь отверстие 303 мм для создания сопротивления . Сопротивление участка 14-18 составит:

 

Тогда невязка составит:

 

 

 

Производим увязку  участков 1-3 и 3-9.

Потери давления на участке 1-3 составляют:

 

Потери давления на участке 3-9 составляют:

 

Требуемое местное сопротивление диафрагмы:

 

 

По [9] определяем, что отношения  площади диафрагма должна иметь отверстие 274 мм для создания сопротивления . Сопротивление участка 3-9 составит:

 

Тогда невязка составит:

 

 

Производим увязку  участков 1-4 и 4-10.

Потери давления на участке 1-4 составляют:

 

Потери давления на участке 4-10 составляют:

 

Требуемое местное сопротивление диафрагмы:

 

 

По [9] определяем, что отношения  площади диафрагма должна иметь отверстие 263 мм для создания сопротивления . Сопротивление участка 4-10 составит:

 

Тогда невязка составит:

 

 

Производим увязку  участков 1-5 и 5-11.

Потери давления на участке 1-5 составляют:

 

Потери давления на участке 3-9 составляют:

 

Требуемое местное сопротивление диафрагмы:

 

По [9] определяем, что отношения  площади диафрагма должна иметь отверстие 252 мм для создания сопротивления . Сопротивление участка 3-9 составит:

 

Тогда невязка составит:

 

 

Потери напора во всех ответвлениях составляют менее 15%, следовательно считаем увязку законченной.

 

8.Выбор  вентиляционного оборудования

 

8.1Выбор  типа и числа приточных камер

 

Т.к. для системы душирования воздуха требуется применять искуственное охлаждение воды для камеры орошения, то в качестве приточной камеры применяем центральный кондиционер КТЦ2А. По требуемой производительности Lд=14987 м3/ч выбираем кондиционер КТЦ2А-20 с номинальной производительностью L=20000 м3/ч. Кондиционер размещается на нулевой отметке пола в отгороженном помещении цеха. Т.к. термические цеха являются тихими, то требуется устройство звуковой изоляции помещения. Забор воздуха осуществляется наружной жалюзийной решеткой на высоте 2м. от уровня земли.

Т.к. в цеху в зимний период года наблюдаются теплонедостатки, то для создания общеобменной приточной вентиляции в зимний период необходимо использование механической вентиляции с подогревом воздуха. В данном проекте предусмотрено создание воздушного отопления. Общая требуемая производительность общеобменной вентиляции составляет Lоб=103759м3/ч. Принимаем к установке 2 приточные камеры 2ПК-60 с номинальной производительностью по 63000 м3/ч каждая. Камеры установлены на антресолях на высоте 8м от уровня пола цеха. С помощью одной из камер осуществляется подача приточного воздуха в отгороженные от основного объема цеха помещения.

 

8.2Выбор  калориферов

 

Плотность воздуха определяется из выражения:

 

 

Массовый расход воздуха составляет:

 

Требуемая тепловая мощность секций подогрева определяем по формуле:

 

Где: с – теплоемкость воздуха, кДж/кг0С

 – разность температур воздуха  на входе и выходе из калорифера, 0С

Часовой расход воды, проходящей через калорифер, определяется по формуле:

 

Где: – теплоемкость воды, кДж/кг0С

 – Разность температур сетевой  воды, 0С

Скорость движения воды по трубкам калорифера определяется как:

 

Где: – Плотность воды, кг/м3

 – число параллельно  соединенных калориферов по воде, шт.

 – Площадь живого  сечения для прохода воды, м2

Массовая скорость воздуха определяется как:

 

 

Где: – площадь живого сечения для прохода воздуха, м2

Потребная площадь нагрева находится из формулы:

 

Где: k – коэффициент теплопередачи,

 – средние температуры  теплоносителя и воздуха, 0С

Запас площади нагрева должен составлять от 5 до 20%. Запас площади нагрева находится как:

 

Где: – число последовательно соединенных калориферов, шт.

 

F – площадь нагрева одного калорифера, м2

В качестве теплоносителя в калориферах применяется сетевая вода с параметрами 110-70 0С.

Рассчитаем калориферную секцию для приточной общеобменной системы П3 с требуемой производительностью L=46480м3/ч. В качестве калориферов применяем 4 параллельно соединенных по воздуху калорифера КФБО-11, два из которых  попарно соединяются последовательно по воде с

 

последующим калорифером. Схема обвязки приведена на рисунке № 4.

Рис. 6 – Схема обвязки калориферов.

Тогда для одного калорифера:

 

 

 

Тогда:

 

 

 

 

 

 

 

При вычисленных значениях и по таблицам определяем для калорифера КФБО коэффициент теплопередачи k=123 

 

 

 

 

Т.к. Запас составил 6,4%, то считаем подбор калорифера законченным.

 

 

 

8.3Выбор  вентиляторов

 

Величину требуемого напора вентилятора определяют для систем с  механическим побуждением, для чего суммируют сопротивление на всех участках магистрали и сопротивление. Для рассчитанной системы П1

L=12440 м3/ч

РС = 1,1·Σ(Rlm + Z)+Z1 = 1,1·341,4+450 = 825,54 Па.

где Z1 сопротивление центрального кондиционера.

Принимаем вентилятор:Ц4-70 №8 (А8-3)

Для обеспечения заданного режима работы требуется создать дополнительное сопротивление в размере 20 Па

Находим мощность двигателя и количество оборотов в секунду по справочнику[12]:

Nу =4,0 кВт; n=850об/мин; η=77%

Тип электродвигателя:А02-51-6.

Для рассчитанной системы В1:

L=12350 м3/ч

РС = 1,1·Σ(Rlm + Z) 1 = 1,1·328,8 = 361,68 Па.

Принимаем вентилятор:Ц4-70 №8 (А8-1)

Для обеспечения заданного режима работы требуется создать дополнительное сопротивление в размере 120 Па

Находим мощность двигателя и количество оборотов в секунду по справочнику[12]:

Nу =2,1 кВт; n=670об/мин; η=81%

Тип электродвигателя:А02-41-6

В курсовом проекте допускается произвести подбор остальных вентиляторов систем вентиляции ориентировочно по требуемой производительности.

 

8.4 Выбор  оросительной камеры

 

Расчет камеры орошения для центрального кондиционирования воздуха ведется по методу Е.Е. Карписа. Задаемся температурой воздуха на выходе из душирующего патрубка tр=210С и влажностью φ=75%.

Исходными данными для расчета являются:

Массовая и объемная производительности камеры орошения: G=14936 кг/ч и L= 12440 м3/ч,

начальная и конечная температуры обрабатываемого воздуха по сухому термометру:

начальная и конечная температуры обрабатываемого воздуха по мокрому термометру:

начальная и конечная энтальпии обрабатываемого воздуха:

 

Определяем требуемую холодопроизводительность камеры орошения по формуле:

 

Принимаем к установке оросительную камеру Кт-10 м номинальной произ-

водительностью 10000м3/ч, с площадью живого сечения для прохода воздуха Fк=1,04 м2 и количеством форсунок n=48шт.Тогда массовая скорость воздуха в камере составит:

 

Коэффициент эффективности процесса теплообмена в камере может быть найден из выражения:

 

При диаметре форсунок dф=3,5мм по справочной литературе [11] определяем значение коэффициента орошения μ=1,2.

Тогда действительное значение коэффициента эффективности будет равно:

Конечная температура воды при процессе обработки воздуха в камере орошения может быть определена как:

 

 

Подставляя в выражение найденное графически значение конечной температуры воды , определяем начальную температуру воды как:

 

Тогда расход воды в камере орошения может быть найден как:

 

Найдем требуемую производительность одной форсунки:

 

По номограммам справочной литературы [11] определяем давление, которое необходимо создать перед форсунками .

Принимаем температуру воды на выходе из холодильной машины tх=50С. Тогда требуемый расход воды, поступающей из холодильной машины, определяем по формуле:

 

А количество рециркуляционной воды находим по формуле:

 

 

В качестве Источника холода применяем два поршневых компрессора ХМФВ 20 с частотой оборотов n=960 об/мин, конденсатор КРТР 18 общей холодопроизводительностью 28490 Кдж/ч.

 

Процесс обработки воздуха приведен на рис.