Компьютерное моделирование местной вентиляции

| Категория реферата: Рефераты по безопасности жизнедеятельности
| Теги реферата: пяточная шпора, 11 контрольная работа
| Добавил(а) на сайт: Аристархов.

В помещении могут находится различные источники выделений газов и пыли.
Необходимо учитывать газовыделения со свободной поверхности жидкостей, при сгорании топлива, через неплотности аппаратуры и трубопроводов, при различных технологических операциях (окраске, сварке, гальванизации, пайке, травлении, нанесении фоторезисторов и т.д.). Пылевыделения имеют место при механической обработке материалов, их очистке, полировке, дроблении, транспортировке, сварочных работах и других операциях. Места пылеобразования, как правило, оборудуются местной вентиляцией.

Количество двуокиси углерода, содержащийся в выдыхаемом человеком воздухе, определяется по таблице 5.

При наличии в помещении источников других вредных выделений количество этих выделений в воздухе (газы, пары, пыль и др.) подсчитываются исходя из особенностей технологического процесса и оборудования.
Таблица 5. Количество двуокиси углерода, выделяемого человеком.
|Характер выполняемой работы |Расход [pic] |
| |объемный, л/ч |массовый, г/ч |
|Умственная |23 |45 |
|Физическая | | |
| |легкая |25 |50 |
| |средняя |35 |70 |
| |тяжелая |45 |90 |

Расчеты выделений тепла

Тепловыделения от людей.

Тепловыделения человека зависят от тяжести работы, температуры и скорости движения окружающего воздуха. Количество тепла, выделяемого одним человеком, приведено в таблице 1. Считается, что женщина выделяет 85%, а ребенок 75% тепловыделения взрослого мужчины.

В расчетах используется явное тепло, т.е. тепло, воздействующее на изменение температуры в помещении.

Тепловыделения от солнечной радиации

Расчет тепла, поступающего в помещение от солнечной радиации [pic]и
[pic], производиться по следующим формулам: для остекленных поверхностей

[pic]; для покрытий

[pic]; где [pic], [pic]- площади поверхности остекления и покрытия, [pic];
[pic], [pic] - тепловыделения от солнечной радиации, [pic], через
[pic]поверхности остекления (с учетом ориентации по сторонам света) и через
[pic]покрытия (таблицы 6 и 7); [pic]- коэффициент учета характера остекления (таблица 8).
Таблица 6. Тепловыделения от солнечной радиации через остекление [pic],
[pic]
|Характер |При ориентации остекления по географической широте |
|остекления | |

|Ю |ЮВ и ЮЗ |В и З |СВ и СЗ | | |35 |45 |55 |65 |35 |45 |55 |65 |35 |45
|55 |65 |35 |45 |55 |65 | |Окна с двойным остеклением с переплетами: |
|деревянными |128 |145 |145 |170 |100 |128 |145 |170 |145 |145 |170 |170
|75 |75 |75 |75 | |металлическими |165 |185 |185 |120 |128 |165 |185 |210
|185 |185 |200 |210 |95 |95 |95 |95 | |Фонари с двойным вертикальным остеклением с переплетами: | |деревянными |140 |170 |170 |175 |115 |145
|175 |175 |170 |170 |185 |185 |87 |87 |87 |80 | |металлическими |150 |185
|185 |200 |128 |165 |200 |200 |185 |185 |210 |210 |100 |100 |100 |95 | |Для остекленных поверхностей, ориентированных на север, [pic]= 0
Таблица 7. Тепловыделения от солнечной радиации через покрытие [pic], [pic]
Характер покрытия |При географической широте | | |35 |45 |55 |65 | |Плоское безчердачное |24 |21 |17 |14 | |с чердаком |6 |6 |6 |6 | |Солнечную радиацию следует учитывать при наружной температуре от 10 (С и выше.
Таблица 8. Значение коэффициента [pic]
Характер остекления, его состояние |[pic] | |Двойное остекление в одной раме |1,15 | |Одинарное остекление |1,45 | |Обычное загрязнение |0,8 |
|Сильное загрязнение |0,7 | |Забелка окон |0,6 | |Остекление с матовыми стеклами |0,7 | |Внешнее зашторивание окон |0,25 | |За величину остекления принимается большая величина, полученная при расчете двух вариантов: тепловыделение через остекление в одной стене в сумме с тепловыделением через покрытие и фонари; тепловыделение через остекление в двух взаимно перпендикулярных стенах с коэффициентом 0,7 в сумме с тепловыделением через покрытие и фонари.
Тепловыделение от электродвигателей
Расчет тепловыделения от электродвигателей [pic], Вт, производиться по формуле:
[pic], где [pic]- суммарная номинальная мощность электродвигателей, кВт; [pic]- коэффициент, учитывающий использование установочной мощности двигателей, их загрузку по мощности, одновременность их работы, долю перехода механической энергии в тепловою.
Приближенно для электродвигателей, работающих с устройствами без принудительного жидкостного охлаждения [pic]; для приводов станков с использованием эмульсии [pic]; для двигателей, приводящих устройства с местными отсосами, [pic].
Тепловыделение от печей
Расчет тепловыделения от печей [pic], Вт, производиться по следующим формулам: для печей, работающих на топливе:

[pic] ; для электрических печей

[pic], где [pic]- расход топлива, кг/ч;[pic], [pic]- коэффициенты, учитывающие долю тепла, поступающую в помещение (см. таблицу 9); [pic]- теплотворная способность топлива, кДж/кг (таблица 10); [pic]- коэффициент неполноты сгорания топлива, принимаемый равным [pic]; [pic]- суммарная мощность электропечей, кВт.
Таблица 9. Значение коэффициентов [pic]и [pic]
Вид оборудования, технологических процессов |Доля тепла, поступающего в помещение | | |при обогреве оборудования топливом, [pic] |при обогреве оборудования электричеством, [pic] | |Индукционные печи плавки емкостью
[pic] кг |- |[pic] | |Электродуговые печи плавки емкостью [pic]кг |- |[pic]
| |Тигельные газовые печи |[pic] |- | |Таблица 10. Теплотворная способность, [pic]
Топливо |[pic] | | |[pic] |[pic] | |Бутан |12250 | | |Пропан |91340 | |
|Ацетилен |47770 | | |Природный газ |35620 | | |Мазут | |38970 | |Условное твердое топливо | |29330 | |Каменный уголь | |29330 | |Кокс | |21780 |
|Тепловыделения от источников искусственного освещения
Расчет тепловыделения от источников искусственного освещения [pic], Вт, производиться по формуле:
[pic], где [pic]- суммарная мощность источников освещения, кВт; [pic]- коэффициент тепловых потерь ([pic]для ламп накаливания, [pic]для люминесцентных ламп).
Для расчета тепловыделений от радиотехнических установок и устройств вычислительной техники используется аналогичная формула, в которой [pic]для радиотехнических устройств и [pic]для устройств вычислительной техники.
Определение потребного воздухообмена
Необходимый расход воздуха определяется вредными факторами, вызывающими отклонения параметров воздушной среды в рабочей зоне от нормируемых
(поступление вредных веществ, влаги, избытков тепла).
Потребный воздухообмен при поступлении вредных веществ в воздух рабочей зоны
В помещения, загрязненных вредными парами, газами или пылью, количество воздуха [pic], [pic]/ч, необходимого для разбавления концентрации вредных веществ до допустимых, рассчитывают по формуле:
[pic] , где [pic]- количество вредных веществ, выделяющихся в помещении за 1 час, мг/ч; [pic], [pic]- концентрация вредных веществ в приточном и удаляемом воздухе, [pic].
Концентрация [pic] принимается равной предельно допустимой для рассматриваемого вредного вещества.
При одновременном выделении в воздух рабочей зоны нескольких вредных веществ, не обладающих однонаправленным действием, потребный воздухообмен следует принимать по тому вредному веществу, для которого требуется подача чистого воздуха в наибольшем количестве.
В тех случаях, когда происходит одновременное выделение нескольких вредных веществ однонаправленного действия, расчет общеобменной вентиляции выполняется путем суммирования количеств воздуха, необходимого для разбавления каждого вещества до его предельно допустимой концентрации
[pic].
Воздухообмен, обеспечивающий удаление избытков тепла
В помещения со значительными тепловыделениями объем приточного воздуха, необходимого для поглощения избытков тепла, [pic], [pic]ч, рассчитывают по формуле:
[pic] , где [pic]- теплоизбытки, Вт; [pic]- массовая удельная теплоемкость воздуха
([pic]); [pic]- плотность приточного воздуха ([pic]); [pic], [pic]- температура удаляемого и приточного воздуха (С.
Температуры приточного воздуха принимаются по СНиП-П-33-75 для холодного и теплого времени года. Температура удаляемого воздуха определяется по формуле:
[pic], где [pic]- температура в рабочей зоне по ГОСТ 12.1.005-76; [pic]- нарастание температуры на каждый 1 м высоты, (С / м; [pic]- высота помещения, м.
Величина [pic]в зависимости от тепловыделения [pic](С/м.
Определение потребного воздухообмена при наличие избытков влаги
Расчет расхода воздуха [pic], [pic]/ч, ведется по формуле:
[pic], где [pic]- количество водного пара, выделяющегося в помещении, г/ч; [pic],
[pic]- влагосодержание вытяжного (принимается равным предельно допустимому) и приточного воздуха, г/кг, определяется по температуре и относительной влажности воздуха из [pic]диаграммы; [pic]- плотность приточного воздуха,
[pic].
При одновременном выделении вредных веществ, тепла и влаги сравниваются соответствующий воздухообмены, потребные для их удаления, и выбирается из них наибольший.
Расчет устройств местной вентиляции, устанавливаемых на рабочих местах
Воздушное душирование
Воздушное душирование следует применять, когда на работающего воздействует лучистая теплота с интенсивностью 350 Вт/[pic] и более.
Нормы температуры [pic](С, и скоростей [pic], м/с, воздушного душирования для работ средней тяжести приведены в табл.12, полученные данные для всех категорий работ даны в Санитарных нормах проектирования промышленных предприятий СН 245-71 и ГОСТ 121.005-76 «Воздух рабочей зоны».
Таблица 12 Нормы температуры и скоростей движения воздуха при воздушной душировании для категории работ средней тяжести
Тепловое |Период года | |облучение |Теплый (температура наружного воздуха
+10(С и выше) |Холодный и переходный (температура наружного воздуха ниже
+10(С) | | |[pic], (С |[pic], м/с |[pic], (С |[pic], м/с | |350...700
|21...23 |0,7...1,5 |21...22 |0,7...1,0 | |700...1400 |20...23 |1,5...2,0
|20...21 |1,0...1,5 | |1400...2100 |19...21 |1,5...2,5 |19...20 |1,5...2,0
| |2100...2800 |18...21 |2,0...3,5 |19...21 |2,0...2,5 | |более 28000
|18...190 |3,0...3,5 |19...21 |2,0...25 | |Душирующий воздух подается на рабочее место приточными патрубками. Патрубки необходимо устанавливать на такой высоте, чтобы они создавали хорошее обдувание приточным воздухом верхней части туловища человека и не затрудняли нормальную эксплуатацию оборудования.
На рабочее место воздух может подаваться или горизонтально, или сверху по углом 45(. Расстояние от выходного патрубка до рабочего, обслуживающего установку, должно быть не менее 1 метра. Расчет душирующего патрубка ведется но следующей схеме:
Первоначально определяется отношение разности температур [pic]:
[pic], где [pic],[pic] и [pic] - температура в рабочей зоне, нормируемая температура воздуха на рабочем месте и температура воздуха на выходе из душирующего патрубка.
При [pic] для достижения [pic]достаточно адиабатного охлаждения воздуха, при [pic] требуется искусственное охлаждение.
В задачу расчета воздушного душа входит определение необходимой скорости воздуха [pic] на выходе из патрубка и площади выходного сечения патрубка
[pic].
При [pic] значение [pic]определяется по формуле:
[pic], где [pic]- расстояние от душирующего патрубка до рабочего места, м; [pic]- опытный коэффициент, характеризирующий изменение температуры по осу струн
(для патрубков типа ППД [pic])
При [pic]в пределах от [pic]до [pic]расчет [pic]ведет по формуле:
[pic].
Скорость воздуха на выходе из патрубка [pic] (м/с), определяется как:
[pic], где [pic]- скорость ветра на рабочем месте (нормируемая) м/с. По значениям
[pic]и [pic]определяется расход воздуха через патрубок:
[pic].
Воздушный зонт
Воздушный зонт представляет собой металлический колпак, расположенный над источником вредных выделений. Сечение всасывающего отверстия колпака должно иметь форму, геометрически подобную горизонтальной проекции зеркала вредных выделений.
Размер [pic] каждой из сторон всасывающего сечения колпака определяется по формуле:
[pic], где [pic]- размер стороны (или диаметра) зеркала выделений вредностей, м;
[pic]- расстояние от поверхности источника выделения до приемного отверстия колпака, м. Минимальное значение [pic]определяется удобством работы при конкретном технологическом процессе.
Для равномерности всасывания угол раскрытия колпака следует принимать не менее 60(.
Объем удаляемого воздуха [pic], [pic]ч, определяется по формуле:
[pic], где [pic]- площадь приемного отверстия колпака;
[pic]- средняя скорость ветра в приемном отверстии зонта, м/с (данные о значениях [pic]приведены в таблице 13).
Таблица 13. Рекомендуемые значения средних скоростей воздуха в приемных отверстиях вытяжных зонтов.
Число открытых сторон зонта |4 |3 |2 |1 | |Скорость воздуха [pic], м/с |
[pic] |
[pic] |
[pic] |
[pic] | |Часто зонты устанавливают у загрузочных отверстий печей. В этом случае размер зонта у загрузочного отверстия печи должен соответствовать размерам вырывающейся свободной струи с учетом ее искривления под действием гравитационных сил.
Вылет зонта [pic] рассчитывают по формуле:
[pic], где [pic]- высота загрузочного отверстия печи м.
Ширину зонта необходимо принимать на [pic]м больше ширины загрузочного отверстия. Зонт необходимо устанавливать на уровне верхней кромки окна. Для зонтов, расположенных над нагретыми поверхностями, объем воздуха в теплой струе, поднимающейся над источником, равен:
[pic], где [pic]- количество тепла, удаляющегося за счет конвекции, Вт; [pic]- горизонтальная проекция источника тепловыделения, [pic]; [pic]- расстояние от плоскости тепловыделения до приемного отверстия зонта, м.
Вытяжные шкафы
Вытяжные шкафы создают укрытия источника вредных выделений со всех сторон.
Для наблюдения за работой в шкафу имеется рабочие проемы, закрываемые подвижными шторками. Вытяжные шкафы с механической тягой устраивают с верхним отсосом, с нижним отсосом и комбинированные.
Объем отсасываемого из шкафа воздуха рассчитывается по формуле:
[pic], где [pic]- площадь рабочих проемов шкафа [pic]; [pic]- средняя скорость воздуха в рабочих проемах шкафа, м/с.
Рекомендуемые значения [pic]в зависимости от характера работ приведены в таблице 14
Таблица 14. Рекомендуемые значения
Характер технологического процесса |Средняя скорость движения воздуха в рабочем проеме вытяжного шкафа, м/с | |Обезжиривание мелких деталей |[pic]
| |Лужение |[pic] | |Растворение кислот, щелочей, солей: | | | |холодные растворы [pic] |[pic] | | |нагретые растворы |[pic] | |Кадмирование цианистое или серебрение |[pic] | |Свинцование |[pic] | |Травление | | |
|азотной кислотой |[pic] | | |соляной кислотой |[pic] | |Хромирование
|[pic] | |Цинкование цианистое |[pic] | |Пайка свинцом или третником |[pic]
| |Лабораторные работы |[pic] | |При наличие в шкафу теплового источника
(печи, горелки), объем удаляемого воздуха, [pic]ч, определяется по формуле:
[pic], где [pic]- высота рабочих проемов шкафа, [pic]ч; [pic]- количество тепла, выделяемое внутри шкафа, Вт.
Отсасывающие панели
Отсасывающие панели применяются для удаления вредных выделений, увлекаемых конвективными потоками, в том числе, когда зона вредных выделений относительно велика и более полное укрытие организовать трудно.
Отсасывающие панели следует применять при сварке, пайке, выдувке стекла, при удалении нагретых газов и пыли.
Расход воздуха через панель, [pic], [pic]ч, вычисляется по формуле:
[pic], где [pic]- коэффициент, зависящий от конструкции панели и ее расположения относительно источников тепла; [pic] - конвективная составляющая источника тепла, Вт.; [pic]- расстояние от верха плоскости до центра всасывающих отверстий панели, м.; [pic]- ширина источника тепла, м.

Коэффициент [pic]принимается равным для панелей: тип 1 (односторонняя панель) [pic] тип 2 (панель с экраном) [pic]
Бортовые отсосы
Бортовой отсос является основным местным отсосом от ванн в гальванических и травильных цехах и участках. В настоящее время распространение получили бортовые отсосы обычные и опрокинутые, каждый из которых может быть активирован поддувом воздуха (отсос с передувкой). Бортовые отсосы располагают с одной стороны ванны (однобортные отсосы) или с двух ее сторон
(двубортные отсосы).
Описание программ
Разработанная программа предназначена для моделирования местной вентиляции.
Программа имеет простой и интуитивно понятный интерфейс и предназначена для выполнения в среде Windows 9x.
Для проведения расчетов выбрать один из пяти типов расчета и нажать кнопку
«Дальше». Затем необходимо ввести начальное значение изучаемого диапазона, количество вычислений и шаг вычислений и также нажать кнопку «Дальше».
После проведения расчетов появиться простейший график и, нажав на кнопку
«Готово», можно сохранить полученные результаты расчета.
Кнопка «Назад» служит для возврата в предыдущее состояние программы и задания новых начальных величин или выбора нового типа расчета.
По результатам исследования работы программы с моделью воздушного зонта
(горизонтальная проекция источника тепловыделений 0,75 кв.м., расстояние до плоскости тепловыделения 1 м.) на диапазоне входных значений [pic]
(количества тепла, выделяемого под воздушным зонтом, Вт) от 10 до 100 Вт с шагом в 10 Вт, построен график зависимости [pic] (График 1)
График 1
Зависимость объема удаляемого воздушным зонтом воздуха от количества тепла, выделяемого нагретыми поверхностями под зонтом [pic]
[pic]

По результатам исследования работы программы с моделью вытяжного шкафа
(внутри шкафа выполняются лабораторные работы, скорость воздуха 0,4 м/с) на диапазоне входных значений [pic](площадь рабочих проемов шкафа [pic]) от
0,1 до 1 [pic] с шагом 0,1 [pic], построен график зависимости [pic] (График
2)
График 2
[pic]
Зависимость объема удаляемого воздуха [pic] от площади рабочих проемов вытяжного шкафа [pic]
По результатам исследования работы программы с моделью вытяжного шкафа
(высота рабочих проемов шкафа 1м.; площадь рабочих проемов шкафа
[pic][pic]) на диапазоне входных значений[pic] (количества тепла, выделяющегося внутри шкафа) от 10 до 100 Вт с шагом 10 Вт, построен график зависимости [pic] (График 3)
График 3.
[pic]
График зависимости объема удаляемого воздуха [pic] от объема выделяющегося внутри шкафа тепла [pic]