систем нецелесообразно или невозможно по каким-либо причинам. Для компенсации удаляемого воздуха аварийной вытяжной вентиляцией приточные системы не предусмотрены. Подача наружного воздуха осуществляется через проемы в ограждающих конструкциях или специальные проемы, открываемые во время аварии вручную или с помощью исполнительного механизма, сблокированного с аварийной вентиляцией. Правильная организация подачи наружного воздуха в помещение, где произошла авария, ускоряет снижение концентраций паров и газов до безопасных величин. Выброс взрывоопасных смесей из систем аварийной вентиляции должен осуществляться через трубы, не имеющие зонтов, вертикально вверх для рассеивания паров и газов в атмосфере.

Включение систем аварийной вентиляции должно быть автоматическим при достижении концентраций горючих веществ в воздухе помещений, превышающих 10% НКПРПгорючей смеси.

6.3.Аэродинамический расчет систем вентиляции с механическим побуждением

Аэродинамический расчет выполняется при проверке и выборе систем местной или общеобменной вентиляции, систем дымоудаления, вентиляционных установок, обеспечивающих подпор воздуха в тамбуршлюзах, лестничных клетках и лифтовых шахтах.

В соответствии с требованиями нормативных документов системы вытяжной общеобменной вентиляции с механическим побуждением для помещений категорий А и Б должны обеспечивать расход воздуха, необходимый для поддержания в помещениях концентрации горючих газов, паров или пыли, не превышающей 10 % НКПРП газо-, паро- и пылевоздушных смесей.

Требуемый воздухообмен Lтр, м3/ч, для помещений категорий А и Б с учетом обеспечения условий взрывопожарной безопасности определяется по формуле

где G – количество выделяющихся в объем помещения взрывоопасных смесей, г/ч;

СНКПРП – нижний концентрационный пределраспространенияпламени,г/м3. Для помещений, в которые возможно выделение вредных и горючих веществ, требуемый воздухообмен определяется из условий выполнения санитарно-гигиенических и противопожарных норм и принимается

бо́льшая величина.

Расход воздуха, удаляемого местными системами вентиляции, Lм,

м3/ч, принимается из условия, что концентрация горючих газов, паров,

130

аэрозолей и пыли в воздухе не превышает 50 % нижнего концентрационного предела распространения пламени:

гдеGм – массовый расход взрывоопасных смесей, выделяющихся в помещение. Воздухообмен для помещений в отдельных случаях может быть опре-

делен по кратности воздухообмена:

W – объем помещения, м3.

Кратностью воздухообмена называется отношение объема воздуха, подаваемого в помещение или удаляемого из него за 1 ч, к объему помещения. Значения кратности для помещений различного назначения приводятся в ведомственных нормативных документах.

Методика определения расхода воздуха, подаваемого в незадымляемые лестничные клетки и лифтовые шахты или удаляемого системами противодымной защиты, приведена в гл. 13.

По величине требуемого воздухообмена определяется производительность вентиляционной системы и выполняется аэродинамический расчет. Существует два вида расчетов: конструкторский и поверочный.

Конструкторский расчет выполняется при проектировании вентиляционных систем в целях выбора вентиляторов, электродвигателей, воздуховодов и других элементов системы. Существует три способа выполнения конструкторского расчета:

1.По известному расходу, задаваясь сечением или диаметром воздуховодов, определяют скорость движения воздуха и потери давления в системе.

2.Задаваясь скоростью движения воздуха, определяют сечение или диаметр воздуховодов и потери давления в системе.

3.Задаваясь суммарной величиной потерь давления в системе, определяют сечение или диаметр воздуховодов.

Первый способ встречается при расчете систем вентиляции, удаляющих взрывоопасные газы и пары, когда известной величиной является требуемый воздухообмен. При удалении пылей, волокон и аэрозолей нормами устанавливаются пределы скорости движения воздуха, исключающие их оседание внутри вентиляционной системы. Сечение или диаметр воздуховодов принимается с учетом этих скоростей и расходов воздуха, а потери давления определяются конструкторским расчетом по второму способу. Суммарной величиной потерь давления задаются при расчете естественной вентиляции, когда требуемое гравитационное давление определяется высотой вытяжной шахты.

Поверочный расчет выполняется в целях проверки эффективности работы действующих или правильности выбора запроектированных систем

131

вентиляции. При поверочном расчете известны: аксонометрическая схема системы вентиляции, диаметр и длина воздуховодов, расход воздуха, тип и марка вентилятора и электродвигателя. Расчетом устанавливается соответствие производительности вентилятора требуемому воздухообмену,

Перед расчетом аксонометрическая схема вентиляционной установки разбивается на отдельные участки. Участком называется воздуховод, в котором диаметр или размеры сторон в прямоугольных сечениях, а также расход воздуха по всей длине остаются постоянными. На каждом участке аксонометрической схемы указываются расход воздуха L, м3/ч, размеры сторон a и b, мм, длина воздуховода l, м (рис. 6.12).

2500;; 7 7 300×300х300

2 100; 3

2100; 3 300×300х

Рис. 6.12. Аксонометрическая схема вытяжной вентиляционной установки

Аэродинамический расчет механической системы вентиляции выполняется в следующем порядке:

−определяются потери давления на каждом участке системы;

−выбирается магистральная линия системы;

−производится увязка потерь давления в параллельных участках;

−определяются требуемые параметры вентилятора;

−определяется мощность электродвигателя на привод вентилятора;

−проверяется правильность выбора вентилятора и электродвигателя.

132

Потери давления на участке Руч, Па, определяются по формуле

где Рл, Рм – линейные и местные потери давления на участке, Па;

k1,k2 – поправочные коэффициенты, учитывающие влияние темпера-

туры перемещаемой среды на линейные и местные потери давления (значения приведены в табл. 6.1);

βш – коэффициент, учитывающий шероховатость стенок воздуховода (для воздуховодов из листовой стали βш = 1);

R – удельные потери давления на 1 м длины воздуховода, Па/м; l – длина воздуховода, м;

Σζ – сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке;

Pд – динамическое давление в воздуховоде, Па.

Таблица 6.1

Значения поправочных коэффициентов, учитывающих влияние температуры на потери давления

где λ – коэффициент сопротивления трению; d – диаметр воздуховода, м;

ρ – плотность перемещаемой среды, кг/м3; V – скорость движения среды, м/с.

133

Скорость движения среды в воздуховодеV, м/с,определяется по формуле

где L – расход воздуха в воздуховоде, м3/ч;

F – площадь сечения воздуховода, м2.

Коэффициент сопротивления трению λ определяется для различных воздуховодов по формуле Альтшуля:

где kэ – эквивалентная шероховатость внутренней стенки воздуховода, (значения kэ для различных материалов приведены в табл. 6.2);

Re – число Рейнольдса, которое определяется по формуле

Коэффициенты местных сопротивлений на каждом участке зависят от вида и размеров местных сопротивлений, а также от параметров перемещаемой среды.

При расчете прямоугольных воздуховодов за характерный размер принимается эквивалентный диаметр dэ, который определяется по формуле

где a и b – размеры сторон воздуховода, м.

Эквивалентный диаметр – диаметр круглого воздуховода, в котором потери давления на трение при одинаковой длине равны его потерям в прямоугольном воздуховоде. Следует иметь в виду, что при равенстве скоростей движения воздуха в прямоугольном и эквивалентном ему круглом воздуховоде потери давления на трение равны, а расходы воздуха не совпадают.

134

По известным величинам потерь давления на каждом участке определяется магистральная линия системы, т. е. линия от забора воздуха до выброса, в которой суммарные потери на последовательно соединенных участках имеют наибольшую величину. Остальные участки, не вошедшие в магистральную линию, считаются ответвлениями.

Потери давления в параллельных участках ответвлений, а также между ответвлениями и параллельными участками магистральной линии могут существенно отличаться. При этом возможно чрезмерное увеличение расхода на участках с меньшими потерями и уменьшение расхода на параллельных им участках с большими потерями, что приведет к нарушению воздухообмена в обслуживаемых помещениях. Поэтому расхождение потерь давления между параллельными участками допускается не более чем на 10 %.

Для обеспечения равенства потерь давления на параллельных участках производится увязка вентиляционной системы, т. е. на участках ответвлений с меньшими потерями увеличивают гидравлические сопротивления путем уменьшения диаметра воздуховодов или установки добавочного сопротивления в виде диафрагмы, дроссель-клапана и т. п. При расчете вентиляционных систем, обслуживающих взрывоопасные помещения, связанные с выделением пылей, увязку необходимо выполнять путем измерения диаметров воздуховодов. Увязку вентиляционных систем, удаляющих горючие газы и пары (особенно местных отсосов), предпочтительнее производить установкой диафрагм с острыми краями, так как в процессе эксплуатации чрезмерное открытие дроссель-клапана (нарушение увязки) может снизить расход воздуха на других участках и создать опасность взрыва или пожара.

Расхождение потерь давления (невязка) ∆, %, в узловых точках со-

единения параллельных участков определяется по формуле

где Pбол и Pмен – большие и меньшие потери давления на параллельных участках, Па.

Если расхождение потерь давления больше 10 %, то производится

где Pд.мен – динамическое давление на участке с меньшими потерями, Па.

135

Зная требуемый добавочный коэффициент местного сопротивления, можно найти угол закрытия дроссель-клапана или диаметр отверстия диафрагмы.

Вентилятор должен обеспечивать требуемые (расчетные) значения производительности и давления вентиляционной системы. Расчетная производительность вентилятора Lр, м3/ч, определяется с учетом подсосов или потерь воздуха в воздуховодах и общего расхода системы Lсист, м3/ч, по формулам:

при общей длине воздуховодов до 50 м

При выборе вентиляторов необходимо учитывать характер перемещаемой среды. При наличии в воздухе горючих газов и паров следует применять взрывозащищенные вентиляторы, при наличии пылей – пылевые вентиляторы, для агрессивных сред – коррозионно-стойкие и т. п. Для перемещения нормальной среды с температурой не выше 80°С и содержанием пылей не более 100 мг/м3 применяются обычные вентиляторы.

Аэродинамические параметры вентилятора должны соответствовать расчетным параметрам вентиляционной системы. Производительность вентилятора Lв должна быть не менее расчетного расхода вентиляционной

системы Lв ≥ Lр, а давление, развиваемое вентилятором Pв, – не менее рас-

четных потерь системы: Рв ≥ Рр. Исполнение и аэродинамические параметры вентилятора указываются в проектной документации на вентиляционную систему или могут быть определены по справочной литературе.

Расчетная мощность Nр, кВт, для привода вентилятора определяется по формуле

Nэ, кВт, должна быть не менее установочной мощности – Nэ ≥ Nу.

136