Проектування вентиляційної системи деревообробного цеху

Введення

Правильно спроектована і належним чином експлуатована вентиляція сприяє створенню здорових умов праці, зменшення стомлюваності працюючих, підвищення продуктивності праці і якості продукції, що випускається. У поняття «вентиляція» входять регульований повітрообмін і пристрої, які його створюють. Завдання вентиляції полягає в тому, щоб підтримувати в приміщенні або в робочій зоні приміщень (на постійних і непостійних робочих місцях) склад і стан повітря, що задовольняє гігієнічним вимогам, а також вимогам, що випливають з особливостей технології виробництва.

1. Характеристика будівлі

1.1 Архітектурно-будівельна характеристика об'єкта

Місце будівництва: місто Ула-Уде.

Характеристика будівлі: будівля цеху однопрогонові. Несучі конструкції - залізобетонні колони перерізом 500х1000 мм. Товщина стін з цегли 640 мм. Вбудовані приміщення висотою 3,0 м із залізобетонних плит товщиною 100 мм. Ворота розсувні 3,0 х3, 0 м. Теплоносій - вода з параметрами 130/70 ^про C. У цеху передбачені системи чергового опалення, підтримують температуру внутрішнього повітря + 5 ^о C в неробочий час.

Таблиця 1 - Характеристика обладнання деревообробного цеху

Коефіцієнт одночасності роботи електродвигунів приймається рівним 0,7.

1.2 Характеристика технологічного процесу

Деревообробний цех призначений для випуску пиломатеріалів з ​​колод і виготовлення виробів з деревини. Такі цеху часто входять до складу різних підприємств, в яких за технологією передбачено використання деревних матеріалів і виробів з неї (меблеві фабрики, підприємства будівельної індустрії, випуск товарів народного споживання, модельні цеху ливарних виробництв та інші).

Даний цех деревообробки складається з розкроювального ділянки і ділянки механічної обробки матеріалу деревини.

Раськроєчний ділянка призначена для розкрою дощок на заготовки у відповідності з особливостями виробів, що випускаються. Основною технологічною операцією в ньому є пиляння, яке виробляється на верстатах різного призначення, в даному випадку круглопильні і торцювання верстати. Верстати подовжнього розпилювання призначені для пиляння вздовж волокон, тобто розпилювання дощок на рейки. Відрізні верстати, навпаки, призначені для поперечного різання дощок. Відходами розкроювального ділянки є обрізки дощок і тирса.

Ділянка механічної обробки призначений для виготовлення окремих деталей виробів із заготовок, що надходять з розкроювального ділянки. Тут використовуються фугувальні, рейсмусові верстати. Усі верстати обладнуються місцевими відсмоктувачами.

Фуговальні верстати призначені для отримання гладкої поверхні виробу. У процесі стругання з виробу знімається стружка різних розмірів. Освіта пилової фракції так само відбувається, так як на відміну від звичайного ручного рубанка, на механічних верстатах утворюється не довга вита стружка, а коротка і дрібна. Це відбувається тому, що найчастіше рубанок має ріжучі ножі, розташовані на обертовому циліндрі. Ножі в процесі обертального руху знімають короткі стружки при кожному оберті робочого органу.

При роботі деревообробних верстатів утворюється велика кількість відходів, значну частку з яких становить пил. Дисперсний склад пилу, що утворюється залежить від виконуваної технологічної операції. При всіх операціях утворюється деревний пил.

Загальна кількість відходів і частка пилу в них залежать від марки устаткування.

1.3 Шкідливості, що виділяються при виробництві та їх вплив на організм людини

Атмосферне повітря, потрапляючи у виробничі приміщення забруднюється домішками шкідливих речовин, що утворюються в процесі виробництва. Потрапляючи в організм людини при диханні, а також через шкіру або стравохід, такі речовини можуть зробити шкідливий вплив. Погіршення здоров'я людини, причиною якого є низька якість повітря приміщень, може проявитися появою великого набору гострих і хронічних симптомів і у формі множини специфічних захворювань.

Основним забруднюючим речовиною, на деревообробних підприємствах, є пил. Пилу, зважені в повітрі, утворюють аерозолі, скупчення осілого пилу - аерогелі.

Шкідлива дія пилу на організм людини залежить від кількості вдихається пилу, ступеня її дисперсності, від форми частинок пилу, від її хімічного складу і розчинності.

Зі зменшенням розмірів пилових частинок збільшується їх проникаюча здатність до органів дихання. При цьому знижується їх механічне подразнюючу дію і головною стає хімічна активність. Дрібні пилові частки здатні хімічно впливати за біологічним середовищем організму завдяки їхній великий питомої поверхні.

Токсичні властивості деревини визначаються змістом так званих побічних речовин - дубильних смол, ефірних масел, мінеральних речовин, пектинів, жирів. Їх зміст залежить від виду, місця зростання пори року та віку дерева.

На деревообробних підприємствах утворюються дратівливі пилу, які не володіють здатністю добре розчинятися в рідких середовищах організму, але можуть впливати на організм, дратуючи шкіру, очі, вуха, ясна, викликаючи алергічні реакції.

Вплив деревного пилу на працюючого може призвести до різного роду захворювань органів дихання, шкірних покривів і очей. Тривала робота в повітряному середовищі, що містить деревний пил, може призвести до розвитку в працюючого пневмоконіозу і пилового бронхіту, які пояснюються як результат механічного і хімічного впливу пилу на органи дихання.

Пневмоконіози є загальним хронічним захворюванням організму з переважним ураженням легень. Зміни в органах дихання починаються з верхніх дихальних шляхів. Пил, проникаючи в легені, викликає їх захисну реакцію: відбувається стиснення легень, зменшується робочий об'єм, дихання стає частим і поверхневим. У результаті зменшується збагачення артеріальної крові киснем, розвивається киснева недостатність. Ранніми ознаками пневмоконіозу є підвищена стомлюваність і загальна слабкість, які в міру розвитку хвороби прогресують і призводять до втрати працездатності.

2. Вибір розрахункових параметрів

2.1 Вибір розрахункових параметрів зовнішнього повітря

Для міста Ула-Уде:

-Розрахункова географічна широта 52 ^про с.ш.;

-Барометричний тиск 950 ГПа;

-Параметри для теплого періоду року (параметри А):

температура повітря t _н ^т = 23,7 ⁰ С, питома ентальпія I ^т = 49,8 кДж / кг, швидкість повітря v ^т = 1 м / с;

-Параметри для холодного періоду року (параметри Б):

температура повітря t _н ^х =- 37 ⁰ С, питома ентальпія I ^х =- 37,1 кДж / кг, швидкість повітря v ^х = 3 м / с.

Тривалість опалювального періоду - Z _от.п = 237 добу, середня температура повітря періоду з середньодобовою температурою повітря ≤ 8 ⁰ С - t _от.п = -10,5 ⁰ С

2.2 Вибір розрахункових параметрів внутрішнього повітря

Для категорії робіт деревообробного виробництва середньої тяжкості II а, для постійних робочих місць приймаються параметри в припустимих межах:

-Параметри для теплого періоду року: температура повітря t _у ^т = 18-27 ^о С, відносна вологість повітря φ ^т = 65%, рухливість повітря v ^т = 0,2-0,4 м / с;

-Параметри для холодного періоду року: температура повітря t _в ^х = 17-23 ⁰ С, відносна вологість повітря φ ^х = 75%, рухливість повітря v ^х ≤ 0,3 м / с.

Для розрахунку шкідливих виділень приймається температура t _у ^т = 27 ^о С.

3. Характеристика місцевої витяжної вентиляції

В якості місцевої витяжної вентиляції в деревообробному цеху передбачена система аспірації, що видаляє відходи у вигляді пилу, тирси, стружки та спрямовує їх до пиловловлюючого устаткування.

Сучасні аспіраційні системи представлені компонуванням наступних елементів: аспіраційного укриття, транспортної повітродувної магістралі, вентилятора і пиловловлюючих пристроїв.

Аспіраційне укриття - це засіб локалізації відходів різання і створення умов для спрямованого руху їх у транспортну магістраль.

Відходи різання з аспіраційних укриттів видаляють в підвішеному стані по воздуховодам, що забезпечується за рахунок високих значень швидкості повітря, який перешкоджає осіданню часток.

Пиловловлюючі установка забезпечує видалення частинок стружки і пилу з аспіріруемого повітря перед подальшим його рухом в атмосферу.

Вентилятори аспіраційних систем створюють необхідне розрядження в аспіраційних укриттях, забезпечуючи необхідні швидкості повітря на всьому шляху руху відходів різання до пилеуловлювальне установці.

У деревообробному цеху запроектована централізована напірно-всмоктуюча система аспірації з розгалуженою мережею повітроводів.

Розгалужена мережа більш проста у виготовленні, так як збирається тільки з прямих і фасонних частин повітроводів.

Повітропроводи для системи аспірації виготовляються звареними з чорної листової сталі, круглого перерізу.

Для прочищення і ревізії повітроводів у разі їх закупорки на них через кожні 15 м, а також слідом за відводами влаштовують лючки, конструкція яких повинна бути герметичною.

4 Тепловий баланс будівлі

4.1 Розрахунок теплопоступленій

4.1.1 теплопоступленія від сонячної радіації, штучного освітлення, людей

Теплопоступленія від сонячної радіації:

а) через вікна

де q _ср - теплопоступленія від проникнення сонячної радіації;

Вікна орієнтовані на протилежні сторони: північ і південь

F _ок = 5 * (1 * 3,0 +1,8 * 3,0) = 42м ² - площа поверхні віконних прорізів, що виходять на південно-східну сторону;

F _ок = 4 * (1 * 3,0 +1,8 * 3,0) = 33,6 м ² - площа поверхні віконних прорізів, що виходять на північно-західну сторону.

q _сер = (q _пр · До _інс - q _рас · До _обл) · До _отн · τ ₂

де q _пр, q _рас - кількість тепла від прямої і розсіяної сонячної радіації / 7, табл. 22.1 /, Вт / м ²:

для південно-східної сторони: q _пр = 448; q _рас = 114.

для північно-західної сторони: q _пр = 391; q _рас = 106.

До _отн - коефіцієнт відносного проникнення сонячної радіації; для подвійного засклення зі склом листовим віконним товщиною 4,0 мм, без сонцезахисних пристроїв, в роздільних металевих палітурках До _отн = 0,8 / 7, табл. 22.5 /; До _інс - коефіцієнт інсоляції

де L _г, L _в - виступ площині стіни від поверхні вікна; для цегляної будівлі L _г = L _в = 0,14 м / 4 /; Н, В - висота і ширина вікон;

Н _ср = (1,8 +1,0) / 2 = 1,4 м; У = 3м

а, с - укіс сонцезахисних козирків від вікна.

Так як у проектований будинок козирки не передбачені, то а = с = 0;

β = arctg (ctg h · cos A _{c. о.)}

де h - висота стояння сонця / 4, табл. 22.3 /;

h = 38град

A _{c. O.} - Сонячний азимут / 4, табл. 22.3 /, град;

A _c (ю) = 72град

A _c (с) = 180-72 = 108град

β = arctg (ctg 38 · cos 72) = 21,6

Для південно-східної сторони:

Для північно-західної сторони:

До _обл - коефіцієнт опромінення; за відсутності сонцезахисних пристроїв і при ширині і висоті вікна більше 1м приймається

До _обл = 1

τ ₂ - коефіцієнт, що враховує затінення світлового прорізу палітурками / 7, табл. 22.6 /; τ ₂ = 0,6

Для південно-східної сторони:

q _сер = (448 · 0,75 + 114 · 1) · 0,8 · 0,6 = 216

Для севернозападной сторони:

q _сер = (391 · 0,75 + 106 · 1) · 0,8 · 0,6 = 191,6

q _m - теплопоступленія, зумовлені теплопередачею,

де R _ок - термічний опір вікна / 4, табл. 22.6 /, :

R _ок = 0,34

t _н.усл. - умовна температура зовнішньої поверхні вікна, ° С:

де t _н.ср. = 25,9 ° С - середня температура найбільш теплого місяця (липень) / 9, табл. 2 /;

А t _н = 13,2 ° С - середня добова амплітуда коливання температури зовнішнього повітря / 9, табл. 2 /;

β ₂ = 0 - облік гармонійного зміни температури зовнішнього повітря / 7, табл. 22.7 /;

S _в = 281 ; Д _в = 130 - Кількість тепла, що надходить на вертикальну поверхню, орієнтовану на північно-західну сторону в 8-9 годин

S _в = 521 ; Д _в = 154 - Кількість тепла, що надходить на вертикальну поверхню, орієнтовану на південно-східну сторону в 8-9 годин / 7, табл. 22.8 /;

α _н - коефіцієнт тепловіддачі

α _н = 5,8 + 11,6 √ V

α _н = 5,8 + 11,6 √ 1 = 17,4

ρ = 0,4 - наведений коефіцієнт поглинання сонячної радіації / 7, табл. 22.5 /;

Для південно-східної сторони:

Для північно-західної сторони:

Для південно-східної сторони:

Для північно-западнойсторони:

Для південно-східної сторони:

Для північно-західної сторони:

Теплопоступленія від сонячної радіації через світлопрозорі конструкції будуть рівні

б) через покриття теплопоступленія визначаються за такою формулою:

Q _{ср п} = ((T _ну - t _у ^т ) * F _п) / R _п

де F _п = 30х12 = 360 м ² - площа покриття; R _п - опір теплопередачі покриття; t _ну - умовна зовнішня температура повітря над покриттям.

Розрахуємо градусо-добу опалювального періоду:

_{D d} = (t _в ^х - t _{від. П)} * Z _{від. П} = (17 +37) * 237 = 12798 ⁰ С на добу.

Опір теплопередачі покриття:

R _п = 3,12 (м ^{2 0} С) / Вт

Умовна зовнішня температура над покриттям визначається за формулою:

t _ну = t _н ^т + (q _ср * ρ _п) * α _н,

α _н - коефіцієнт тепловіддачі зовнішньої поверхні:

α _н = 8,7 +2,6 * √ 1 = 11,3 Вт / м ²

ρ _п = 0,65 - коефіцієнт поглинання сонячної радіації шифером;

q _сер = 319 Вт - середньодобовий тепловий потік сонячної радіації на горизонтальну поверхню для широти 52 ^про с.ш.

t _ну = 23,7 + (319 * 0,65) / 11,3 = 42 ⁰ С;

Q _{ср п} = (41,2-27) * 360 / 3,12 = 1736,5 Вт

Сумарні теплопоступленія від дії сонячної радіації, що надходять в приміщення деревообробного цеху, складаються з двох доданків: теплопоступленій через світлопрозорі конструкції і теплопоступленій через плити покриття. Таким чином

в) тепловиділення від штучного освітлення

Q _{і. О.} = EF · q _осв · η _осв,

де E - освітленість робочих поверхонь цеху; F - площа підлоги приміщення, м ^2; q _осв - максимальна питома встановлена ​​потужність освітлення для світильників прямого світла, Вт / м ² / 8, табл.18 /; η _осв - частка тепла, що надходить від світильника в різні зони приміщення;

Е = 200

А _пл = 360 м ²

q _осв = 0,073 Вт / м ^2,

η _осв = 1, люмінесцентні лампи під стелею.

Тоді тепловиділення від штучного освітлення рівні

Q _іс.ос = 200 * 360 * 0,073 · 1 = 5256 Вт

Теплопоступленія від штучного освітлення в холодний період і в теплий період однакові.

4.1.2 теплопоступленія від електродвигунів верстатів

Тепловиділення під час роботи в цеху обумовлюються теплопоступленія від нагріваються двигунів верстатів, які визначаються за формулою:

Q _{ел.двіг} = N _у * до _сп * (1-до _п * η) * 10 ^3,

де до _сп = 0,5 - коефіцієнт попиту на електроенергію деревообробного виробництва (1, табл. 25);

до _п = 1 - Коефіцієнт, що враховує повноту завантаження електродвигунів (завантаження двигуна 0,7); η = 0,84 - ККД електродвигуна, приймається однаковим для всіх верстатів, тому що потужності електродвигунів всіх верстатів знаходяться в межах 0,5-5Вт, N _у - потужність електродвигуна, дивись табл. 1.

Q _{ел.двіг} = (2,8 +2,2 +3,6 +4,2 +2,2 +2,8 * 2) * 0,5 * (1-1 * 0,84) * 10 ³ * 0.7 = 1 154 Вт

4.1.3 теплопоступленія від приладів чергового опалення

- Питомі тепловтрати приміщення, визначаються за формулою

-Питома теплова характеристика будівлі, кДж / (м ³ · год · º С), / 1, табл. 1.7 /

Для деревообробних цехів обсягом менше 5000м ³, значення

Визначимо значення

- Розрахункова температура зовнішнього повітря для холодного періоду, приймається рівною -37 º С

-Розрахункова внутрішня температура повітря в деревообробному цеху в холодний період, приймається рівною 17 º С

-Середня температура теплоносія в опалювальному приладі, визначається як середнє арифметичне двох температур: на вході і на виході з опалювального приладу.

Є всі дані для визначення теплопоступленій від приладів чергового опалення. Підставимо дані у формулу (5.15) і зробимо обчислення

4.2 Розрахунок тепловтрат

4.2.1 Тепловтрати через зовнішні огородження за питомою тепловій характеристиці будівлі для холодного періоду

де - Питомі тепловтрати приміщення, Вт / º С; t _в, t _н - температура внутрішнього і зовнішнього повітря в опалювальний період; - Середня температура в опалювальному приладі:

4.2.2 Тепловтрати за рахунок інфільтрації

,

де с - теплоємність повітря; t _в, t _н - температура внутрішнього і зовнішнього повітря; G _H - нормативна повітропроникність визначається за формулою:

де G _Н1 - повітропроникність стін і покриттів, приймаємо промисловості рівної 1кг / (м ² * ч); G _н2 - повітропроникність вікон, приймаємо рівною 8 кг / (м ² * ч); F - площі, м ^2.

Таким чином, тепловтрати на нагрівання інфільтруючого повітря складуть

Вт

Таким чином, загальні втрати тепла будуть визначатися сумою двох доданків

4.3 Складання рівнянь теплового балансу і визначення теплонадлишків у зимовий та літній періоди

-Сумарне втрати теплоти приміщенням цеху за певний період, Вт.

-Сумарне надходження теплоти в приміщення цеху за певний період, Вт.

Для холодного періоду рівняння теплового балансу буде мати вигляд

Q _інф + Q _нок - Q _осв - Q _ст - Q _{деж .. від} = 0

Необхідно усунути дефіцит тепла в зимовий період на величину рівну

Для теплого періоду рівняння теплового балансу буде мати наступний вигляд

Q _ср ^ок + Q _ср ^пл + Q _ст = 0

Необхідно усунути надлишок тепла в літній період на величину рівну

Таблиця 5 - Тепловий баланс деревообробного цеху

5. Розрахунок повітрообміну в приміщеннях

5.1 Визначення кількості повітря, що видаляється місцевими відсмоктувачами

Мінімальна кількість повітря видаляється місцевими відсмоктувачами від верстатів і підлоговими відсмоктувачами зазначено в таблиці 1, тоді загальна кількість повітря видаляється місцевими відсмоктувачами:

L _мо = 850 +840 +1320 +1764 +1320 +2 * 3648 +1100 * 2 = 15590м ³ / год

5.2 Визначення продуктивності припливної системи

Кількість припливного повітря в робочу зону приймається рівною кількості повітря, що видаляється місцевими відсмоктувачами L _вит. Повітрообмін за надлишку явного тепла:

L _прит = L _вит = 15590 м ³ / год,

Витрата повітря при даному повітрообміні складе:

де ρ - щільність повітря, прийнята рівною 1,2 кг / м ^3.

кг / год

t _пр = t _н ^т +1,0 = 23,7 +1,0 = 24,7 ⁰ С

температура припливного повітря в теплий період року; с - теплоємність повітря; G _р - розрахункове значення повітрообміну; Q _я - явні теплопоступленія в літній період.

Розрахуємо температуру повітря, що видаляється:

t _{в-приймається} рівною 27 ^про С.

Тому що температура повітря, що видаляється для теплого періоду року перевищує допустиму температуру (27 º С), отже, потрібно перерахувати витрата припливного повітря.

G _пр <G _р → додаткового повітрообміну не потрібно.

5.3 Визначення температури повітря в робочій зоні в літній період при розрахованому повітрообміні

Спочатку визначається температура повітря, що видаляється t _у, а далі температура в робочій зоні і порівнюється з допустимою межею для теплого періоду року, даними в пункті 3.2:

t _в = t _в + grad t * (Н _пом - 2)

t _рз = 27 - 0,4 * (6-2) = 25,4 ^о С

Отримана температура в робочій зоні t _рз = 25,4 ^о С знаходиться в допустимому інтервалі температур 18-27 ^о С

^о С

Т.к температура видаляється повітря перевищує допустиму, то потрібен додатковий повітрообмін.

Продуктивність систем вентиляції:

Приплив повітря також здійснюється в припливну камеру.

У венткамере робимо по кратності.

Кратність на венткамере дорівнює 2.

Температура не нижче 15 ° С.

Обсяг приміщення 90м ^3.

L _{пріт.кам.} = 180м ^3.

Таким чином загальна витрата припливного повітря становить

24404 +180 = 24584 м ³ / ч.

5.4 Визначення температури припливного повітря в зимовий період при розрахованому повітрообміні

Так як в зимовий період у цеху спостерігається дефіцит тепла, то доцільно виконати повітряне опалення, поєднане з системою загальнообмінної вентиляції приточування. Потрібно визначити температуру припливного повітря в зимовий період.

Так як деревообробне виробництво має категорію В, то рециркуляція повітря не допускається, тому виконується прямоточна система повітряного опалення. Для повітряного опалення необхідно подавати припливне повітря з температурою більшої температури робочої зони. Визначимо чисельне значення цієї температури за формулою

Визначимо значення температури повітря, який потрібно подавати в приміщення цеху для усунення дефіциту тепла в зимовий період та здійснення вентиляції.

= 24,67 º С

Повітря з необхідно подавати в приміщення деревообробного цеху, для того щоб температура повітря в робочій зоні була не нижче 17 º С

6. Аеродинамічний розрахунок систем вентиляції

6.1 Розрахунок системи аспірації

Метою аеродинамічного розрахунку є визначення діаметра трубопроводів та аеродинамічного опору мережі.

Втрати тиску на ділянках повітроводів визначаються з урахуванням впливу, що транспортується, тобто за формулою

Δ Р = (1 + к * μ) * Σ (Rl + Z),

де

μ - масова концентрація матеріало - повітряної суміші.

к = 1,4 - коефіцієнт враховує рух матеріалу по повітропроводу.

Визначаємо масову концентрацію матеріало-воздушнойт суміші за формулою:

μ = Σ G _м / (L * ρ _в),

де

Σ G _м = 357,5 +69 +191 +225 +57,2 +410 * 2 = 1719,7 кг / год - максимальний вихід відходів від верстатів (Таблиця 1).

μ = 1719,7 / (15590 * 1,2) = 0,09

Розрахункова схема представлена ​​в додатку А. Результати аеродинамічного розрахунку зведені в Таблицю 9.

Коефіцієнти місцевих опорів на ділянках магістралі і відгалуження визначаються за таблицями 22.53, 22.52 / 1 / (трійники на прохід і на відгалуження приймаються при α = 30 ⁰⁾ і представлені в Таблиці 9.

Таблиця 7 - Приєднувальні патрубки відсмоктувачів

Таблиця 8. Підбір повітроводів.

Таблиця 9 - Коефіцієнти місцевих опорів на ділянках магістралі і відгалуження.