Промышленная вентиляция

Содержание:

1. Исходные данные…………………………………………..………………….2

2. Краткое описание технологического  процесса……………………………3

3. Тепловой баланс здания………………………………………………..…….4

4. Расчет зонта-козырька………………………………………………...………10

5. Принципиальные решения по  отоплению и вентиляции……...…………13

6. Расчет воздухообмена и воздухораспределения…………….…..…..…..14

7. Аэродинамический расчет приточных  воздуховодов…………………….18

8. Аэродинамический расчет вытяжных  воздуховодов……………………..23

9. Подбор вентиляционного  оборудования…………………………...………24

10. Расчет тепловой  завесы………………………………………………..........25

11. Список использованной  литературы……………………………………….27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Исходные  данные:

1) Объект проектирования  – Литейный цех.

Расположение – г. Брянск

Конструкция – каркасное  здание

Ориентация фасада здания – Юго-Восток

Выбор параметров: Осуществляется на основании требований, приведенных  в (2) пункт 5 и (1).

2) Параметры наружного  воздуха:

А) теплый период года:

- t_н = +22,8 ^оС

- Скорость ветра: V = 1 м/с

Б) переходный период года:

- t_н =  + 10 ^оС

В) холодный период года:

- t_н = -30 ^оС

- Скорость ветра: V = 4,7 м/с

3) Параметры внутреннего  воздуха:

А) теплый период года:

- t_в = t_н + 4^оС = 22,8 + 4 = 26,8 ^оС

- Влажность: φ ≤  60 %

- Скорость ветра: V ≤ 0,4 м/с

Б) переходный период года:

- t_в =  + 18 ^оС

- Влажность: φ ≤  60 %

- Скорость ветра: V ≤ 0,4 м/с

В) холодный период года:

- t_в = + 18 ^оС

- Влажность: φ ≤  60 %

- Скорость ветра: V ≤ 0,4 м/с

 

 

 

 

 

 

2. Краткое  описание технологического процесса.

Процесс литья представляет собой заполнение расплавленным металлом имеющей форму получаемой отливки полости в термостойкой изложнице. Для получения внутренней пустоты в будущем изделии в изложнице устанавливается стержень.

Основные принципы литейной технологии изменились незначительно за тысячи лет. Однако некоторые ее процессы стали механизированными, а отдельные - автоматизированными. Главные заказчики крупнейших заводов черной металлургии - автомобильная и строительная промышленность, производство сельскохозяйственных орудий.

По чертежам конструкторов создается модель конечной металлической отливки. Таким же образом изготавливаются стержни, необходимые для получения внутренней конфигурации готового изделия. Металлы или сплавы подготавливаются в печи - вагранке, карусельной, отражательной, тигельной,

электродуговой, индукционной электрической канального типа или индукционной тигельной. Выполняются соответствующие металлургические или химические анализы. Расплавленный металл заливается в собранную изложницу либо из ковша, либо непосредственно из печи. После охлаждения металла изложница и стержневой материал удаляются (выбивная решетка, стриппер, вставной постоянный стержень) и отливка очищается и отделывается (удаление литников и выпоров, дробеструйная очистка, гидроструйная очистка, а также другая абразивная отделка). В некоторых случаях отливки подвергаются

окончательной доделке  с помощью сварки, термообработки или покраски.

 

 

 

 

 

 

3. Тепловой баланс здания

3.1. Теплопоступления от технологического оборудования, связанного с тепловой обработкой материала (печи или сушила).

По заданию необходимо рассчитать две печи для отжига стального литья  размером 3x6x3 м, и одну камерную печь размером – 4,5x4,5x2,5 м.

Расчет печи для отжига стального литья.

Исходные данные для  расчета:

Ширина помещения В_п = 28 м

Высота помещения Н_п = 11,4 м

Температура внутреннего  воздуха t_в = t_н+4 =22,8+4= 26,8⁰С, где

tн – температура  наружного воздуха  в теплый  период года. Определяется как  средняя максимальная наиболее  жаркого месяца по таблице 2 СНиП 23 – 01 – 99; для г.Брянск tн = 22,8°С;

 Температура внутр.поверхности ограждения цеха в тёплый период года может быть принята равной температуре рабочей зоны t_вп = t_р.з =26,8⁰С

Температура поверхности печи t_пн= 45⁰С

Ширина печи В_пн= 3м

Длина печи L_пн= 6м

Высота печи H_пн= 3м

Ширина загрузочного отверстия  b₀= 1м

Высота загрузочного отверстия  h₀= 0,5м

Степень черноты поверхности печи E_пн= 0,85

Время открытия загрузочного отверстия  z = 15мин/ч

Решение:

1. Определяющая температура t_m:                                                  

2.Определяем параметры воздуха при определяющей температуре 35,9⁰С по таблицам. В данном случае:

- коэффициент теплопроводности  λ_m= 2,34∙10^-2 Вт/(м∙⁰С)

- коэффициент кинематической  вязкости ν_m= 16,57∙10^-6 м²/с

- критерий Pr_m=0,7

- температурный коэффициент  объемного расширения 

- коэффициент теплоотдачи  в области газовоздушной смеси

α_в=40÷60 Вт/(м²∙⁰С) и α_н=14÷17 Вт/(м²∙⁰С)

3. Коэффициент теплопроводности кирпича

_{, где} 

4. Площадь горизонтальной поверхности печи

5. Площадь загрузочного отверстия

6. Площадь вертикальной поверхности печи

7. Теплопоступления от  поверхности печи (без учета рабочего окна) в помещение цеха за счет конвекции и теплового излучения:

- Удельные конвективные теплопоступления

-Вычисляют для поверхности, имеющей наименьший определяющий размер    ( в данном случае горизонтальной ).

Следовательно, для вертикальной поверхности величина больше критического значения  .

Для горизонтальной поверхности:

Для вертикальной поверхности,

- Величина удельного теплового излучения .

 Коэффициент теплоотдачи  посредством теплового излучения

Тогда

Общие теплопоступления от поверхностей печи

8. Тепловыделения от рабочего окна и от поверхности дверцы, когда она закрыта.

- Тепловыделения от  открытого проема

Коэффициент диафрагмирования: К_д.=0,67

Тогда,

9. Теплопоступления от поверхности закрытой дверцы

, где коэффициент теплопередачи

Тогда

10. Суммарные теплопоступления от рабочего окна

11. Общие теплопоступления в цех от поверхности печи и рабочего окна

_{12. Общие теплопоступления  от всех печей  в цехе:}

 

 

_{3.2 Определение теплопоступлений от электрооборудования:}

Теплопоступления от электрооборудования можно определить по формуле:

_{, где}

_{Ny – расчетная мощность двигателя}

_{Ku – коэффициент установочной мощности двигателя (принимается 0,7-0,9)}

_{К3 – коэффициент одновременности работы двигателей (принимается 0,5-0,8)}

_{К0 – коэффициент загрузки двигателя (принимается 0,5-1,0)}

_{η –  КПД двигателя (0,75 – 0,92)}

_{Кт – коэффициент ассимиляции тепла (0,1-1,0)}

_{1) Поворотная  тележка:}

_{2) Тележка  передаточная: Q3 = 210 Вт}

_{3) Кран  мостовой элекрический: Q3 = 8663 Вт}

_{4) Кран  мостовой элекрический: Q3 = 3360 Вт}

_{5) Кран  мостовой элекрический: Q3 = 3717 Вт}

_{6) Кран  мостовой элекрический: Q3 = 7077 Вт}

_{7) Кран  мостовой элекрический: Q3 = 3360 Вт}

_{8) Станок  для обработки  торцов изложниц : Q3 = 1470 Вт}

_{9) Поперечно-строгальный  станок: Q3 = 840 Вт}

_{10) Однокривошипный  пресс: Q3 = 735 Вт}

_{11) Обдирочно- шлифовальный подвесной станок: Q3 = 1764 Вт}

12) Обдирочно- зачистной станок: Q₃ = 4862 Вт

13) Обдирочно – шлифовальный  станок: Q₃ = 4095 Вт

14) Дробеметный станок: Q₃ = 4452 Вт

15) Камера для отрезки  прибылей: Q₃ = 525 Вт

Итого: Q₃ = 45655 Вт, из них в рабочую зону: Q₃ = 19479 Вт.

3.3 Определение теплопоступлений от остывающего в помещении

металла.

Определить количество теплоты, поступающей  в цех при остывании стальных отливок от t_нач=1200 ⁰С до t_р.з.=26,8 ⁰С, если производительность цеха по выпуску металла G_м=60 кг/ч.

1. Средняя температура отливок

2. Удельная теплоемкость

3. Среднечасовое количество теплоты, поступающее в цех

3.4 Определение теплопоступлений от солнечной радиации.

 

1.Теплопоступления через остекление:

,

где q_ост -  удельные теплопоступления через остекление в зависимости от ориентации остекления и географической широты;

F_ост – площадь остекления;

53^о с.ш.

 Принимаем окна с двойным остеклением в металлическом переплете:

К_ост = 1,45

Остекление, ориентированное на юго-восток:

Остекление, ориентированное на северо-запад:

2. Остекления аэрационного фонаря:

 Принимаем фонарь  с двойным остеклением в металлическом  переплете

К_ост = 1,45

Ориентация на юго-восток:

Ориентация на северо-запад:

 

3. Теплопоступления через покрытие:

,

где q_покр-  удельные теплопоступления через покрытие в зависимости от географической широты q_покр= 17,8 Вт/м²

F_покр– площадь покрытия;

 

4. Суммарные поступления тепла от солнечной радиации:

3.5 Определение теплопотерь в холодный и переходный периоды.

,

где =0,29 Вт/(м² К) – удельная тепловая характеристика здания;

=22982,4м³ – объем здания;

=18^оС – средняя температура воздуха в здании;

= - 30^оС – наружная расчетная температура отопления.

Холодный период:

Переходный период:

3.6 В холодный период  года получаем недостатки явной  теплоты, которые должны быть компенсированы системой дежурного отопления.

_{Из них в  рабочую зону:}

 

 

Избытки (недостатки) явной теплоты в помещениях
Наименование	Потери теплоты, Вт				Поступления теплоты, Вт				Избытки (недостатки) теплоты, Вт
помещения	хол.пер.		перех.пер		тепловыделения		солн.радиация		хол. Период		перех.период		тепл.период
	всего	РЗ	всего	РЗ	всего	РЗ	всего	РЗ	всего	РЗ	всего	РЗ	всего	РЗ
литейный цех	378566	66415	60673	10644	339522	99157	183218	183218	-39044	32742	227552	79513	522740	282375
дежурное					233271	40925
отопление
всего	378566	66415	60673	10644	572793	140082	183218	183218	194227	73667	278849	88513	522740	240365

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Расчет зонта- козырька над загрузочным отверстием печи.

Высота окна h=0,5м, ширина b=1м, температура газов в печи t_печь=1200^оС, температура воздуха в рабочей зоне t_р.з.=26,8^оС.

 

1. Плотность воздуха в рабочей зоне и газов в печи:

;

;

Коэффициент расхода  принимается  при ;

Давление на поду печи принимают обычно равным нулю.

Давление в верхней  части рабочего окна:

;

Струя газа, выходящего из прямоугольного отверстия, ограниченного по бокам  щитами, может рассматриваться как  плоская.

Определяющим размером в таком  случае является высота отверстия .

Коэффициент затухания скорости и  температуры в плоской струе  воздуха соответственно: m=2,5; n=2,0 [2].

2. Среднее избыточное давление, под действием которого газы из печи выходят через открытое рабочее окно в помещение цеха:

;

3. Средняя скорость выхода газов из печи:

;

4. Расход газов, вытекающих из рабочего окна печи:

;

;

5. Значение критерия Архимеда на выходе струи из отверстия:

 следовательно, струя –  сильно неизотермическая.

6. Расстояние от плоскости наружной поверхности печи до точки пересечения искривленной под действием гравитационных сил оси потока с плоскостью приемного отверстия зонта-козырька:

;

7. Ширина струи b_x на расстоянии х от рабочего окна:

;

8. Габариты зонта:

минимальный вылет  ;

ширина зонта  ;

9. Расход смеси газов и воздуха в помещении на входе в зонт:

;

10. Расход воздуха, подмешиваемого к струе из помещения:

;

;

11. Поскольку температура смеси газов и воздуха не должна превышать рекомендуемых значений ( при естественной вытяжке ,при механической ), проверяют соответствие этим рекомендациям в конкретном случае:

;

Т. к. величина t_см больше рекомендуемых температур, необходимо пересчитать расход воздуха, удаляемого из помещения, исходя из указанных значений:

;

;

Тогда:

;

;

12. Диаметр воздуховода, по которому смесь газов и воздуха удаляется от зонта из помещения (рекомендуемые скорости в воздуховоде при естественной вентиляции и ):

.

 

;

Принимаем механическое удаление газовоздушной смеси, т.к  диаметр воздуховода при естественной вытяжке будет превышать габариты зонта.

 

Характеристика  вентиляционных укрытий
Технологическое оборудование			Вид выдел. вр.;	Расход воздуха
Позиция	Наименов.	Кол-во	тип укрытия	Объемный, м3/с		Массовый, кг/с
				на ед.	всего	на ед.	всего
1	Печь камерная	1	Избытки теплоты зонт-козырек	2,6	2,6	3,0	3,0
2	Печь для  отжига стального литья	2	Избытки теплоты зонт-козырек	2,6	5,2	3,0	6,0
Всего					7,8		9