Контрольная работа по «Вентиляция специальных сооружений»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

 

«ПОЛОЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

 

 

 

 

 

Кафедра  ТГСВ

 

 

 

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

 

по курсу «Вентиляция специальных сооружений»

 

вариант №18

 

 

 

 

 

 

 

                Группа  07-ТВ1

 

                    Разработал:                                                      Лашкевич А.В.                 

 

                   Руководитель:                                                    Королева Т.И.    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Новополоцк

  2011

 

1.  ВЫТЯЖНЫЕ ЗОНТЫ И ЗОНТЫ - КОЗЫРЬКИ

 

Вытяжные зонты и  зонты-козырьки относятся к местным  отсосам открытого типа, широко применяемым в вентиляции. При помощи местных отсосов обеспечивается улавливание вредностей у места их образования. При таком способе вентилирования помещений достигаются высокие технико-экономические показатели вентиляции при минимальных воздухообменах.

Вытяжным зонтом называется местный отсос, имеющий форму  усеченного конуса или пирамиды и располагающийся обычно над тепловым источником на некотором расстоянии от него. Угол раскрытия зонта принимается не более 60 °, так как при большей величине наблюдается значительная неравномерность поля скоростей по всасывающему сечению зонта.

 

                       

 

 

 

 

        Вытяжные зонты-козырьки устанавливают над рабочими отверстиями термических и кузнечных печей, сушил и другого подобного им оборудования для удаления выбивающихся из этого оборудования газов. Необходимо учитывать, что рабочее отверстие технологического оборудования, использующего электрическую энергию, находится под переменным давлением, в результате чего через нижнюю часть отверстия в оборудование входит воздух, а через верхнюю – наружу выходят горячие газы.

 

 

 

Задача № 1. Рассчитать зонт над конвективным источником теплоты.

 

Дано: размер теплового источника в плане, м, А – длина и Б – ширина; температура поверхности источника теплоты , °С; расстояние от верха источника теплоты до нижнего сечения зонта z, м; отношение площади сечения зонта к площади теплового  источника  в плане ; скорость воздуха в узком сечении зонта , м/с. Температуру внутреннего воздуха принять 20°С для всех вариантов.

 

Определить: объем удаляемого зонтом воздуха, м³/ч; размеры зонта: длину А_з, ширину Б_з, м, и высоту h_з, м; скорость воздуха в приемном сечении зонта V_сеч, м/с.

 

Таблица 1. Исходные данные для расчета зонта над конвективным источником теплоты:

№ варианта	Размеры теплоисточника, м		Температура поверхности  теплоисточника , °С	Расстояние от верха  теплоисточника до зонта z, м	Соотношение	Скорость воздуха в усеченном сечении зонта , м/с
	ширина Б	длина А
1	2	3	4	5	6	7
18	1,00	1,50	180	2,10	1,35	8

 

                                            Решение:

 

1. Конвективная составляющая  источника теплоты определяется  по формуле:

                                       

                                          (1)

где      – коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/(м²°С), для горизонтальных поверхностей  

                                                                    (2)

 

F_и = А´Б=1,5´1,0=1,5 – площадь источника теплоты, м²;

 ∆t = t_п – t_в =180-20=160– избыточная температура источника теплоты, °С.

.

.

Конвективная составляющая источника теплоты с учетом зависимости (2) может быть определена по формуле

 

                                                       

   (3)

                                  

 

2. Объем удаляемого  зонтом воздуха рассчитывается  по формуле 

 

                                                    

.      (4)

                                        

 

3. Размеры зонта равны:

 

длина зонта:                                ;            (5)

 

 

ширина зонта:                              ;             (6)

 

 

высота зонта при  угле раскрытия 60°:

 

                                                 – ,            (7)

 

где в – размер узкого сечения зонта, м, равный

 

                                              

;       (8)

 

Тогда высота зонта с  учетом (8) равна:

 

                                              

– ;        (9)

 

4. Скорость воздуха v_сеч , м/с, в приемном сечении зонта   

 

                                   

;       (10)

 

 

– =0,279.

 

 

 

 

 

 

 

Задача № 2. Рассчитать зонт-козырек у рабочего отверстия электрической термической печи (рис.2).

 

Исходные данные: размер рабочего отверстия, мм, ширина в и высота  h; температура, °С, воздуха рабочей зоны t_в (для всех вариантов  t_в = 20 °С), в рабочем пространстве печи  t_о  и смеси воздуха и выбивающихся газов, удаляемой зонтом-козырьком t_см.

 

Определить: размеры зонта-козырька l_з, в_з, м, и объем воздуха, удаляемого им L_см, м³/ч.

 

Таблица 2. Исходные данные для расчета зонта-козырька:

 

№ варианта	Высота загрузочного отверстия, h, мм	Ширина загрузочного отверстия, в, мм	Температура в печи, tо, °С	Температура смеси, tсм, °С
1	4	5	6	7
18	700	1100	550	80

 

                                        Решение:

 

1. Находим коэффициент к определяющий часть рабочего отверстия, работающего на приток, по формуле:

 

                                   

) ,          (11)

 

где Т_о = 273 + t_o =273+550=823К и Т_в = 273 + t_в =273+20=293К – абсолютная температура воздуха (газа), выбиваемого из печи и внутреннего, °К.

) = 0,585.

2. Определяем высоту  рабочего отверстия h_в, м, работающего на приток: 

                                             h_в = к·h         (12)

           h_в = 0,585·0,7=0,410.       

 

3. Находим среднее  по высоте отверстия избыточное  давление ∆р, Па, заставляющее газы выбиваться из печи:

 

                                              

– ,      (13)

 

где  – плотность воздуха, соответствующая температурам t_в и t_o , кг/м³ определяется по формулам

;       и       ;

g = 9,81 м²/с – ускорение свободного падения;

– 1,561.

 

 

4. Рассчитываем скорость  выбивания воздуха v_o , м/с, из рабочего отверстия по формуле

 

                             

,      (14)

 

5. Определим объемный  расход воздуха L_o,м³/ч, выбиваемого из рабочего отверстия:

 

                                    ,     (15)

.

 

6. Используя уравнение  теплового баланса

 

 

находим расход смеси  и заменяя отношение плотностей воздуха через отношение его абсолютных температур:

 

– – ,             (16)

 

где  T_см = 273 + t_см=273+80=353 –абсолютная температура воздушной смеси, К;

 – плотность воздуха, соответствующая  температуре t_см,кг/м³; 

с_р – удельная теплоемкость воздуха,  1 кДж/(кг°С).

– –    

7. Рассчитываем площадь  зонта-козырька F_в ,м², задаваясь скоростью воздуха в его рабочем сечении v_з = (1-6) м/с, но не менее v_о:

 

                                             

.       (17)

8. Ширину зонта в_з, м, по конструктивным соображениям принимаем равной

 

                                           

–   .        (18)

– .

 

9. Определяем вылет  зонта-козырька l_з, м:  

                                             

  .          (19)

 

 

2. БОРТОВЫЕ ОТСОСЫ

 

Бортовой отсос –  это местный    щелевой отсос,  занимающий промежуточное положение между отсосами "открытого" и "закрытого" типа. Воздухоприемная щель бортового отсоса располагается вдоль фронта вредных выделений в вертикальной (простые отсосы) или в горизонтальной (опрокинутые отсосы) плоскости. В некоторых случаях для более эффективного улавливания вредных выделений бортовой отсос снабжается поддувом воздуха (отсос с передувкой). Для уменьшения количества удаляемого через бортовой отсос воздуха поверхность испарения может быть укрыта пеной или различными плавающими телами, например пластмассовыми шариками диаметром 10-12 мм.

В настоящее время  для нормализированных гальванических и травильных ванн применяются специальные  опрокинутые одно- и двухбортовые отсосы без и с передувкой воздуха.

 

 

Задача № 3.

 

Рассчитать двухбортовой без  передувки отсос от промышленной гальванической ванны.

 

Исходные данные (табл.3): размер ванны; температура раствора t_р,°С; технологический процесс и условия его проведения. Температура внутреннего воздуха помещения для всех вариантов t_в =20 °С.

 

Определить количество удаляемого через бортовой отсос воздуха L, м³/ч, и скорость воздуха в живом сечении отсоса v ,м/с.

 

Таблица 3 – Исходные данные для расчета бортовых отсосов к задаче 3, 4.

 

№ варианта	Технологический процесс	Размер ванны (ширина, длина, мм)	Температура раствора, tр, °С	Условия проведения технологического процесса
1	4	5	6	7
Процессы в цианистых растворах
				Без воздушного перемешивания,  и  укрытия поверхности испарения
18	Золочение	1200 ´ 1500	70

 

 

 

 

 

 

Решение:

 

1. Количество воздуха L, м³/ч, отсасываемого через двухбортовой отсос от нормализированной гальванической ванны, определяем по формуле:

 

                                       

        (20)

 

здесь L_o – количество удаляемого воздуха, м³/ч, при значении поправочных коэффициентов равных единице (табл. 4); k_∆t – коэффициент, учитывающий разность температур раствора (см. табл. 3) и воздуха помещения t_в, определяемый по табл.5; k_Т – коэффициент, учитывающий токсичность и интенсивность выделения вредных веществ (табл. 6); k₁, k₂, k₃ – коэффициенты, учитывающие соответственно наличие воздушного перемешивания в ванне, укрытие поверхности испарения плавающими телами, укрытие поверхности испарения пеной (для двухбортовых отсосов без передувки k₁ =1,2, k₂ = 0,75, k₃ = 0,5).