книги / Оптимизация систем обеспыливания воздуха в промышленных зданиях
..pdfr - |
Унд^пс*E6r _ |
^Hd^nc* Е&т~ ЧЬд^*п1сдоп^(№ д& р^Зоп) |
|
|
||||||||||
с |
Унд^л* |
|
|
|
|
Унд^п! |
|
|
|
|
||||
|
При подстановке |
ДСдол = сдоп~ сс |
|
|
|
|
||||||||
\г |
|
- г п |
|
¥ндЕп с'Е6т |
|
+Е&т ~Унд^л^до^^^Ьд^Р^доп) |
|
|||||||
|
|
|
|
V * L „ |
|
|
|
щ ^Гм |
(167, |
|||||
|
Для решения практических инженерных задач зависимость (167) |
|||||||||||||
удобнее использовать |
в |
виде, |
разрешенном относительно времени: |
|||||||||||
г* |
_ Уюм^доп^дсн)а |
_______ ^ |
^доп^нд^пс^/^доп~А ^доп^ |
^ |
|
|||||||||
* г ~ |
ш |
|
г |
е" |
ФндЕпс*Е6г~^Фнд£рссдоп)/(сдол~ л^доп) (168) |
|||||||||
|
В случае |
(рнд = 0 |
(воздухообмен в помещении прекращается пол |
|||||||||||
ностью) зависимость (168) содержит неопределенность. После ее |
|
|||||||||||||
раскрытия и подстановки |
(fiHg |
~ О |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
г доп = |
Ком ЛСдоп/№ ндЕлс * Е6т ) |
(169^ |
|||||||
|
Анализируя зависимость (168), можно заметить, что при доста |
|||||||||||||
точно больших значениях |
ДСд0П и |
ipHg |
и |
при достаточно |
малых значе |
|||||||||
ниях у/нд |
и |
Едт время ^доп стремится к бесконечности, |
т .е ., |
с , |
||||||||||
возрастая |
сколь угодно |
долго, не |
достигает |
Сдол . Это |
происходит |
|||||||||
в тех |
случаях, |
когда |
соблюдается |
неравенство |
|
|
||||||||
|
|
( &нд^лс * Е6т) ^ | Фнд Епссдоп/(сдоп ~ А Сдоп^ |
^^ |
^ |
||||||||||
|
Следовательно, неисправность СОВ, при которой соблюдается не |
|||||||||||||
равенство |
(170), не может вызвать концентрации пыли, равной Cgon |
|||||||||||||
независимо от того, как долго эта неисправность продолжается. |
|
|||||||||||||
|
Формулы |
(168), |
(169) и |
(170) моцут быть использованы для ре |
||||||||||
шения целого |
рада |
практических задач, |
направленных на определение |
|||||||||||
надлежащей надежности при проектировании и реконструкции СОВ произ водственных помещений.
Пример I . В помещении объемом Vn0ц= 80 м3 в специальном боксе осуществляются технологические операции, сопровождавшиеся выделени ем радиоактивной пыли. Из шкафа АУ удаляют LAV = 500 мэ/ч воздуха.
В рабочую зону помещения приточной системой вентиляции подают так же L n1 = 500 м3/ч воздуха. При нормальном режиме работы вентиляции
211
в помещение |
выделяется |
Е пс = |
40 мг/ч |
пыли. Вторичные |
пылевыделе- |
|||||||||||||||
ния составляют |
Е^ |
= 10 м г/ч . При отключении |
электроэнергии авто |
|||||||||||||||||
матически прекращается технологаческий процесс и отключаются сис |
||||||||||||||||||||
темы вентиляции |
(рнд |
= 0 . Пылевыделения при |
этом возрастают |
на 50 %9 |
||||||||||||||||
= 1,5 . |
Определить время |
|
, |
по истечении |
которого |
работа |
||||||||||||||
систем вентиляции должна быть возобновлена. |
|
пыли сс = Епс/ L nf |
||||||||||||||||||
Р е ш е н и е |
|
I . Расчетная концентрация |
||||||||||||||||||
= 40/500 = 0,08 мг/м3. |
2 . Из уравнения |
(156) |
значение |
&сдоп = |
||||||||||||||||
= С$оп |
- |
Сс |
|
= 0,10 -0,08 |
= 0,02 |
мг/м3. |
3 . По формуле |
(169) |
||||||||||||
|
|
VnOMACgon/Ol/HdEnc*E6TU |
80. |
0 ,0 2 /(1 ,5 .4 0 |
+ 20) |
= 0,02 Ч |
||||||||||||||
(7? с ) . |
|
Таким образом видно, что система |
электроснабжения помеще |
|||||||||||||||||
ния должна содержать источник аварийного питания, автоматически |
||||||||||||||||||||
включаемый в течение времени, не превышающего 0,02 ч (72 с ) . |
||||||||||||||||||||
Птзимео 2 . Для условий |
примера |
I |
и при |
VPOM |
= Ю0 м3 опреде |
|||||||||||||||
лить L nf |
, |
при котором время эвакуации |
работающих составляло бы |
|||||||||||||||||
180 с ( |
Тдоп |
= 0,05 |
ч ). В помещении |
имеется ЦПУ, |
т .е . вторичные |
|||||||||||||||
пылевыделения отсутствуют, |
Е&т = 0 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Р е ш е н и е |
|
I . |
Из формулы |
(169) Л Сдоп=тдоп( %дЕПс ’Еьт)1%ом |
||||||||||||||||
= 0,05 |
(1,5*40 |
|
+ 0)/Ю 0 |
= 0,03 |
мг/м3. |
2. Расчетная концентрация |
||||||||||||||
пыли Сс |
|
= |
сдоп - |
ДСд0П = 0,10-0,03 |
= 0,07 |
мг/м3 . |
3 . |
Расчетный |
||||||||||||
воздухообмен |
L n< |
= |
Епс/сс |
= |
40/0,07 - |
571,4 |
м3/ч . |
|
|
|||||||||||
Пример 3 . В помещении обрубного |
отделения |
( VnoM |
= |
10000 м3) |
||||||||||||||||
литейного цеха наблюдаются выделения пыли в количестве Епс- |
|
|||||||||||||||||||
= 0,3 кг/ч |
(300000 |
м г/ч ). Вторичные пылевыделения |
отсутствуют |
|||||||||||||||||
Е$т = 0 . Другие исходные данные: |
сдоп |
= ю |
мг/м3; Сс |
= 9 мг/м3 |
||||||||||||||||
( *Сдоп |
= |
1,0 |
мг/ “ 3 )* |
Ун* = |
1 .0 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Рассмотрим последствия, связанные с аварией тепловой сети, |
||||||||||||||||||||
по которой поступает теплота на нагревание воздуха в камерах |
||||||||||||||||||||
ПСОВ. В результате |
аварии |
поступает сокращенное |
количество |
тепло |
||||||||||||||||
носителя. Во избежание замерзания воздухонагревателей немного при крываются клапаны воздухозаборных устройств. При этом воздухообмен в отделении с учетом неорганизованного притока сокращается и сос тавляет 89 % от расчетного ( (рнд = 0 ,8 9 ).
Требуется опр|еделить допустимую продолжительность аварийно го состояния.
Р е ш е н и е I . Допустимая продолжительность аварийного состояния т$оп мажет быть определена из формулы (168). Но прежде чем воспользоваться ею, необходимо убедиться в конечности Ъдоп (в
противном случае пользоваться формулой (168) нельзя). Величину коэффициента ср^д # при которой искомое время бесконечно .найдем, воспользовавшись формулой (170):
'О/ЬдЕпс+ЕлтНСаоп-йОдт) (1,300000+0)(Ю-Ц
нд~ |
Епссдоп |
■ |
300000-ю |
~ 0,9 |
Поскольку (рнд |
= и,89 < |
0 ,9 , то искомое |
время конечно и мо |
|
жет быть |
определено |
по формуле |
(168): |
|
300000
fooooOo-O
^доп 0Л9ЗООООО 07 1-300000+0-0,89 Щ °00'Ю
0,761ч.
( 10- 1)
При продолжении более Тдоп = 0,762 ч (2743 с) допустимая концентрация пыли С$оп будет превзойдена.
Интересно заметить, что показатель надежности обеспыливания весьма чувствителен к величине принятого при проектировании запа
са |
концентрами |
&Сдоп. |
Например, если для условий примера 3 вмес |
|
то |
ДСд0П = 1#0 |
принять |
значение |
лс^оп = 1,075 (т .е . увеличение |
запаса составляет всего на 7,5 |
%)9 то допустимое время аварийной |
|||
ситуации возрастет в 2,5 раза и |
составит почти 2 часа (1,953 ч ). |
|||
Глава 5 . Оптимальное проектирование комплекса инженерных систем СКМ
5 .1 . Последовательность решения задач оптимального проектирования систем
При оптимальном проектировании ресурсо- и энергоэкономичных СКМ в промышленных зданиях с выделениями пыли можно наметить следу
ющую последовательность |
анализа: |
|
|
||
I . |
Постановка |
и анализ |
цели |
и задач оптимального проектирова |
|
ния СКМ. |
|
|
|
|
|
|
I . I . |
Формулировка |
цели |
оптимального проектирования СКМ, |
|
определение задач анализа и критерия оптимальности. На этом |
|||||
этапе |
устанавливается общая цель - запроектировать СКМ при за |
||||
данвдх критериях, анализируется существование самой проблемы, |
|||||
формируется критерий - составить |
проект с заданными технико |
||||
экономическими показателями с учетом достигнутого уровня тех |
|||||
нических решений в |
заданные |
сроки. |
|||
|
|
|
|
213 |
|
1 .2 . |
Анализ |
ограничений, сроков, ресурсов рабочего вре |
мени проектировщиков, |
наличия информации и типовых проектов |
|
прогрессивных решений |
по отдельным подсистемам, установкам л |
|
устройствам, |
наличия необходимее алгоритмов и программ для |
|
ЭВМ, необходимости в проведении спедеальных научных исследо ваний, привлечении смежных специализированных организаций и т .д .
2. Определение СКМ как сложной биотехнической системы и ее анализ:
2 .1 . Целью СКМ как биотехнической системы является под держание на необходимых уровнях в помещении запыленности воз духа и создание микроклиматических условий. На этом этапе и требуется определить уровни, которые назначают в зависимости от типа помещения и СКМ, времени года, характеристик климата района строительства и необходимой обеспеченности поддержа ния заданных уровня запыленности воздуха и параметров микро климата.
2 .2 . Формулировка критерия и ограничений СКМ для опти мального ее проектирования. Как правило, таким критерием бу дет минимум приведенных или энергетических затрат. Однако в ряде сдучаев критерий определяется конкретными условиями. Наряду с основным (глобальным) критерием возможно существо вание локальных критериев (см .гл .1 ), а также тех или иных ограничений, например возможности поставки определенного обеспыливающего и отопительно-вентиляционного оборудования или, наоборот, наличие такого оборудования на месте (при ре конструкции систем), обеспеченность холодом или электроэнер гией и др. В этих случаях необходимо установить приоритеты по критериям и ограничениям. Это весьма важный этап системно
го анализа |
при проектировании |
СКМ. |
2 .3 . |
Качественный анализ |
иерархической структуры (струк |
туризация) системы, декомпозиция системы на подсистемы и спе цификация подсистем.
2 .4 . Спецификация основных параметров, входов и выходов
СКМ как системы.
3 . Определение возможного множестве альтернатив (вариантов) подсистем и СКМ как системы. Альтернативы различных подсистем бу дут рассмотрены ниже. Здесь отметим лишь, что в зависимости от числа возможных технологических, структурных и конструктивных от личительных признаков общее количество вариантов СКМ достигает
иногда нескольких сотен» Однако на практике с учетом конкретных условий входных параметров СКМ и имеадегося опыта проектирования и эксплуатации количество возможных альтернатив значительно умень
шается» 5 результате для детального системного и функционально-стои мостного анализа оставляют ограниченное количество (как правило не сколько десятков) вариантов СКМ.
4» Обор информации» 4»1» Установление расчетных параметров.
4 .2» Установление зависимости между технологаческими, конструктивными, энергетическими и стоимостным! параметрам! и переменными•
4.3» Определение факторов и переменных, не поддающихся количественному определению, в оценка их значимости при при нятии решения (например оценка возможности размещения обеспыли вающего и вентиляционного оборудования, возможности снабжения водой, возможности расширения помещения в развития СКМ и д р .)» 5» Разработка отдельных вариантов СКМ и построение ММдля оп
тимального проектирования» 5 .1» Формализация системы (спецификация процессов вари
антов подсистем,перечень параметров, входов в выходов подсис тем и управляемых переменных»
5»2. Построение моделей подсистем (установление количест венных связей, идентификация моделей).
6» Оптимальное проектирование вариантов структур и парамет
ров СКМ на основе ММ (синтез |
систем). |
|
6 .1 . Выбор метода |
оптишзации |
и количественного матема |
тического и функционально-стоимостного анвлиза системы и оценка |
||
его точности. |
|
|
6.2» Установление множества альтернатив управляемым пере |
||
менным, зависимости выхода системы, |
т .е . количественного выра |
|
жения (если это возможно) принятого критерия оптимальности от входа системы, управляемых переменных и параметров на основа нии решения эконошко-математической модели (ЭММ) системы.
6 .3 . Определение чувствительности решения, т .е . степени зависимости функции цели от управляешх переменных и парамет ров.
6 .4 . Оценка точности исходной информации, ее возможных изменений; оценка количественного изменения критерия оптималь ности при возможном изменении исходной информации.
и элементов общей СКМ. Машинно-ориентированная формализация и раз работка алгоритмов расчета на ЭВМ является при этом основой машин ного анализа СКМ и последующей оптимизации* При этом одновременно решаются санитарно-гигиенические, технологические, энергетические, эконодечесгае. и экологические задачи.
Рассмотрим общие положения оптимального проектирования КИС СКМ. Рекомендации СН, СНиП и отраслевых нормативных документов по проектированию систем ОВ и КВ оставляют большую свободу выбора структуры КИС; численных значений конструктивных и технологичес ких параметров* позволяющих достигать нормируемых микроклиматичес ких условий в помещениях, однако материальные и энергетические затраты цри реализации различных вариантов могут существенно отли чаться. При проектировании варианты практически не сравнивают,так как* без. ЭВМ и специальных вычислительных методов технико-экономи ческая оценка затруднена.
ПОВ И'ПМК являются многофакторными, поэтому при решении за дач оптимального проектирования необходимо рассматривать всю СКМ в целом в соответствии с иерархической схемой, так как отдельные подсистемы и процессы оказывают непосредственное влияние друг на друга.
Целью структурной и параметрической оптимизации КИС СКМ яв ляется определение такого состава подсистем и установок и-значе ний конструктивных и технологических параметров, при которых обес печение норквруемого микроклимата в помещении достигается с наимень шими проведенными затратами.
Для решения задач оптимизации необходимо создать ММКИС, включающую ММ подсистем. Каждый процесс в системе рассматриваем ся как подсистема, характеризующаяся своим! входными и выходными параметрами. ММкаждой подсистемы включает основные переменные, влияющие на ПОВ и ПКМ, связи между переменными в виде различных
уравнений, ограничения на процессы в виде уравнений или неравенств, в пределах которых функционирует подсистема, выполняя свои техно логические задачи.
При оптимальном проектировании КИС СКМ используется, как правило, совместно экстремальный и вариантный (декомпозиционный) метода. Первый применяется цри оптимизации на нижних уровнях иерар хии (например, оптимизация отдельных ПОВ я ПКМ), второй - на верх них иерархических уровнях (например, отдельная установка, подсис тема и система). Это не означает, что экстремальный метод не мажет использоваться при оптимизации на более высоких уровнях и наоборот, вариантный метод - на более низких. Все зависит от воз-
