Проектирование механической вентиляции. Обоснование необходимости применения вентиляции и требования, предъявляемые к ней

5 Проектирование механической вентиляции

5.1 Обоснование необходимости применения вентиляции и

        требования, предъявляемые к ней

При проведении исследований на универсальном стенде для испытания топливной аппаратуры необходимо обеспечить требуемое физико-химическое состояние воздушной среды. Необходимость этого диктуется выделением в нее продуктов испарения дизельного топлива и смазочного масла. Система вентиляции удаляет из помещения загрязненный и подает в него чистый воздух, что способствует обеспечению нормального санитарно-гигиенического состояния человека, занимающегося проведением исследований. Кроме того, система вентиляции должна обеспечивать необходимые условия взрывопожаробезопасности [12].

Система вентиляции должна удовлетворять следующим требованиям:

- обеспечение сбалансированного воздухообмена, необходимого для удаления всех выделяющихся вредностей и обеспечения нормируемых метеоусловий;

- не должна создавать помех технологического процесса и выполнение работ;

- организация воздухообмена в помещении должна обеспечить полное удаление всех вредных веществ, а не их разбавление;

− не должна быть источником повышенного шума и вибраций.

Так как источник выделения вредных веществ расположен только в одном месте помещения, то необходимо проектировать местную вентиляцию. При этом для локализации вредных выделений устраиваются специальные устройства (местные отсосы), от которых осуществляется вытяжка воздуха. Применение таких устройств предупреждает распространение вредностей по помещению, и тем самым эффект действия вентиляции достигается при минимальных воздухообменах и минимальных затратах. Кроме вышеприведенных факторов, которые необходимо учитывать при проектировании вентиляции, для местной вентиляции необходимо учесть:

- местный отсос должен быть максимально приближен к источнику вредных выделений;

- местный отсос по своей конструкции должен максимально улавливать вредности с минимальным расходом воздуха;

- конструкция местного отсоса не должна мешать работе.

На основании вышеприведенных требований и будет проектироваться местная вентиляция помещения, оборудованного стендом для проведения исследований топливной аппаратуры тепловозных дизелей.

5.2 Расчет местной вентиляции

Целью расчета является определение параметров системы вентиляции и вентиляционного оборудования. Для выполнения расчета строго в масштабе вычерчивается аксонометрическая схема системы вентиляции, которая приведена на рисунке 5.1. Расчет заключается в определении размеров сечений участков системы и гидравлических потерь на этих участках при перемещении заданного количества воздуха. Необходимое количество воздуха на первом участке определяется по формуле (5.1) из условия обеспечения требуемой скорости воздуха в расчетном сечении вентиляционной панели [12], которая равна 0,5м/с. Площадь вентиляционной панели принимается равной 0,94м².

,                                                   (5.1)

где L_i – расход воздуха на участке, м³/ч;

F_i – площадь поперечного сечения воздуховода, м²;

v_i – скорость движения воздуха на участке, м/с;

Рисунок 5.1 – Аксонометрическая схема системы вентиляции

Тогда требуемый расход воздуха составит

L=3600·0,94·0,5=1700м³/ч.

Требуемый расход воздуха на втором участке (после вентилятора) принимается равным расходу воздуха на первом участке.

Далее определяется требуемое давление вентилятора на первом участке по формуле

   Р_в=1,1(Rl+z)                                                    (5.2)

где 1,1 – запас вентилятора по напору;

R – удельные потери давления по длине, Па/м;

l – длина участка, м;

z – потери давления в местных сопротивлениях, Па;

Длина первого участка принимается равной 7 м. Исходя из требуемого расхода воздуха по справочнику [12] определяется, что для круглого воздуховода диаметром 225 мм скорость воздуха составляет 11,9 м/с удельные потери давления на трение – 7,17 Па/м, динамическое давление – 86,6 Па. Суммарные местные сопротивления на участке, Па, определяются по формуле 

                                               ,                                                (5.3)

где Σξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений;

P_д − динамическое давление, Па;

На первом участке имеются следующие местные сопротивления:

− отсасывающая панель (ξ=1,33);

− четыре отвода 90° при соотношении радиуса отвода к диаметру воздуховода R₀/d=1,5 (ξ=0,17).

Таким образом, по формуле (5.3) суммарные местные потери составят

z=(1,33+0,17+0,17+0,17+0,17)·86,6=174 Па.

Следовательно, по формуле (5.2) требуемое давление вентилятора на первом участке составит

Р_в=1,1·(7,17·7+174)=246 Па.

Длина второго участка принимается равной 5 м. Исходя из требуемого расхода воздуха по справочнику [12] определяется, что для круглого воздуховода диаметром 225 мм скорость воздуха составляет 11,9 м/с, удельные потери давления на трение – 7,17 Па/м, динамическое давление – 86,6 Па. На втором участке имеется только одно местное сопротивление – факельный выброс с  коэффициентом местного сопротивления ξ=1,15. Тогда по формуле (5.3) местные сопротивления на втором участке будут

z=1,15·86,6=100 Па.

Следовательно, требуемое давление вентилятора по формуле (5.2) на втором участке составит

Р_в=1,1·(7,17·5+100)=149 Па.

Таким образом, суммарное давление вентилятора на двух участках составит 395 Па.

Полученное значение суммарного давления вентилятора удовлетворяет характеристике вентилятора В-Ц4-70 № 3,5 при максимальном его КПД 70% и воздухообмене 1700 м³/ч. Данный вентилятор изготавливается во взрывобезопасном исполнении. Потребная мощность на валу электродвигателя, кВт, определяется по формуле

где р_В – давление, создаваемое вентилятором, Па; р_В=391 МПа;

η_В – КПД вентилятора; η_в=0,7;

η_П – КПД передачи; η_п=0,95;

Учитывая потребный запас мощности, установочная мощность электродвигателя принимается равной 0,4 кВт. По справочнику [12] выбирается электродвигатель  марки ВАО-22-2 (N=2,2 кВт, n=2860 об/мин) с применением клиноременной передачи для получения требуемой частоты вращения 1655 об/мин.