МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ государственное БЮДЖЕТНОЕ

образовательное учреждение

высшего образования

«НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

_______________________________________________________________________

Кафедра инженерных проблем экологии

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: « Промышленная вентиляция и кондиционирование воздуха»

на тему: «  Расчет системы вентиляции и кондиционирования кинозала объемом 64000  в ТПГ. Расчет и трассировка системы приточной вентиляции»

  Выполнил:                                                                   Проверил:

  Студент гр. СЭ-31, ФЛА                                             старший  преподаватель

  Иванов А.А.                                                                    Гусев К.П.

  «___» ______ 2015г.                                                   «___» ______ 2015г.

  _________________                                                   _________________

         (подпись)                                                                       (подпись)

Новосибирск

2015

Содержание

Введение. 3

Постановка задачи. 5

1. Определение расхода приточного воздуха для вентиляции цеха. 7

2.Определение расхода воздуха для общеобменной вентиляции. 11

3.Определение расхода приточного и рециркуляционного воздуха в ТПГ для  помещения кинотеатра. 12

4.Расчет воздуховодов приточных и вытяжных систем. 14

Заключение. 22

Список  использованных источников. 23

Введение

Вентиляция как организованный процесс удаления из помеще­ния загрязненного воздуха и подачи в него свежего является про­цессом воздухообмена.

Она представляет собой очень сложную систему, успешное функционирование которой напрямую зависит от правильной организации. Именно поэтому очень важно сделать все расчеты с соблюдением определенных требований и правил.

Планирование и расчет вентиляции начинается с выбора подходящего оборудования для данной системы. При этом важно обращать особенное внимание на такой аспект как производительность оборудования. Данная характеристика означает возможность оборудования прокачивать определенный объем воздуха за час. Сам объем воздуха принято измерять по количеству кубометров.

Когда выполняется расчет вентиляции, обращают внимание на кратность воздухообмена. Это свойство означает выполнение полного обмена воздуха в течение 60 минут в помещении. Подходящую величину данного показателя необходимо выбирать при учете нескольких важных факторов. К ним относится количество людей, постоянно находящихся в помещении, основное предназначение самого помещения, присутствие в нем определенного количества приборов, которые выделяют тепло.

 Установка вентиляционных систем связана, в первую очередь, с необходимостью устранения вредных выделений.

К опасным выделениям относятся:

1.                влага;

2.                тепло;

3.                токсичные вещества (в газообразном состоянии и виде пара);

4.                дым, а также вредоносные аэрозоли (частицы, перемещающиеся с воздушной массой);

5.                пыль.

В первую очередь приступают к проектированию воздухораспределительной сети, которая состоит из воздуховодов (прямые участки и фасонные изделия) и воздухораспределительных решеток. После того как сеть воздуховодов составлена, подбирается приточная установка, после чего рассчитывают скорость потока воздуха, уровень шума и напор воздуха в системе.

Одна из важных задач при расчете вентиляции - соблюсти баланс между шумностью и эффективностью системы. В случае если в системе устанавливается обогреватель воздуха (калорифер), его мощность рассчитывается исходя из требуемой в помещении температуры и нижнего уровня температуры воздуха за окном.

После составления схемы воздуховодов и подбора оборудования рассчитывают уровень шума, скорость потока воздуха и рабочее давление.

Рабочее давление зависит от длины трассы и количества поворотов и переходов на разные диаметры - чем она длиннее и чем больше элементов сети, тем выше должно быть давление, создаваемое вентилятором. Также важна скорость потока воздуха, которая зависит, в том числе, от диаметра воздуховодов. Как правило, эта скорость приблизительно равна четырём метров в секунду. Чем выше скорость воздуха, тем выше шум, создаваемой системой и потери давления. Однако этого можно избежать, используя воздуховоды большого диаметра, что не всегда это возможно из-за особенностей помещения.

Важнейшей задачей для проектировщика является поиск наиболее эффективного решения.

Постановка задачи

Имеются четыре расчетные задачи:

1)                Определение расхода приточного воздуха для вентиляции цеха

Условия задачи:

Определить расход приточного воздуха и требуемую кратность воздухообмена для вентиляции механического цеха самолето-строительного завода.

а) в теплый период года,

б) в холодный период года,

в) для переходных условий и

произвести выбор воздухораспределения.

Исходные данные для расчета:

Вентилятор создает разность давлений – 1300 Па. Вт=Дж/с.

Габариты цеха: длина – 65 м, ширина – 25, высота – 20 м.

Расчетная температура наружного воздуха – 24 ^оС.

Избытки теплоты – 290 КВт.

Расход воздуха, удаляемого из рабочей зоны – 6500 м³/ч.

Категория работ легкая I б.

Тепловой поток для отопления помещения в холодный период года – 17 КВт.

Температура воздуха в рабочей зоне  - 21 ^оС.

Избытки теплоты при переходных условиях – 180 КВт.

Технологические тепловыделения 390 КВт.

2)                Определение расхода воздуха для общеобменной вентиляции цеха.

Определить расход воздуха для общеобменной вентиляции цеха.

Исходные данные для расчета:

в помещение поступает 60 г/ч вредных газов, которые легче воздуха (сернистый газ, угарный газ и др.).

ПДК вредных газов в воздухе рабочей зоне = 10 мг/м³.

В наружном воздухе содержится  1 мг/м³ этих веществ.

Местными отсосами из рабочей зоны удаляется 1655 м³/ч воздуха.

Коэффициент воздухообмена – 2.

3)                Определить расход приточного и рециркуляционного воздуха (по

варианту) в заданный период года для помещения кинозала при кондиционировании и построить процесс обработки воздуха в кондиционере на I-d диаграмме.

Исходные данные для расчета:

Габариты кинозала: длина – 80 м, ширина – 40, высота – 20 м.

Избытки явной теплоты 70 КВт.

Коэффициенты воздухообмена К_t = 2  

Категория работ – легкая I а.

4)                Расчет воздуховодов и каналов приточных и вытяжных систем вентиляции.

Рассчитать систему приточных воздуховодов (потери давления и диаметры воздуховодов) согласно схеме и выбрать вентилятор для перемещения воздуха. Начертить в масштабе, согласно исходных данных в вертикальной и горизонтальной плоскостях расположение вентиляционной сети и оборудования. Решение обосновать.

Исходные данные для расчета:

Теплый период года.

Воздуховоды круглые, стальные, нормируемых размеров.

1. Определение расхода приточного воздуха для вентиляции цеха

Для расчёта воспользуемся формулой:

                                                      (1)

где:

L- расход приточного воздуха, м³/ч;

L_w,z- расход воздуха, удаляемого из обслуживаемой или рабочей зоны помещения системами местных отсосов и на технологические нужды, м³/ч;

Q - избыточный явный тепловой поток в помещении, Вт;

с - теплоёмкость воздуха, равная 1,2 кДж/(м³·с);

t_w,z- температура воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне помещения, удаляемого системами местных отсосов и на технологические нужды, ºС;

t_in- температура воздуха, подаваемого в помещение, ºС;

K_t- коэффициент воздухообмена.

Для определения кратности воздухообмена воспользуемя формулой:

                                                                                            
  (2)

где:

K- кратность воздухообмена;

L- расход приточного воздуха, м³/ч;

V-объем помещения .

         По условию заданы следующие параметры:

L_w,z= 6500 м³/ч; С= 1,2 кДж/(м³·с); P= 1300 Па.

Так же нам известно: K_t = 1.1 (Таблица значений коэффициентов воздухообмена Кt и Кq для помещений с незначительными избытками явной теплоты.)

По исходным данным мы можем найти объем цеха:

Поскольку габариты цеха: длина – 65 м, ширина – 25, высота – 20 м, то

Объем:

Определение расхода в теплый период года

Для определения расхода приточного воздуха в теплый период года, воспользуемся формулой (1).

Для расчета, необходимо знать разность температур и избытки теплоты.

Имеется расчетная температура, которая составляет 24 ⁰С. Поскольку расчет ведется в условиях города Новосибирска, допустимая температура рабочей зоны определяется как прибавка 4⁰C к расчетной температуре. Значение  не должно превышать 31⁰С - для легких работ; 30⁰С - для работ средней тяжести и 29⁰С - для тяжелых работ.

Поэтому определяем t_w,z как сумму 24⁰С+4⁰С. Получаем значение t_w,z=28⁰С - температура воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне помещения, удаляемого системами местных отсосов и на технологические нужды.

Температура воздуха, подаваемого в помещение, t_in, в теплый период года определяется формулой:

Избытки теплоты для данного периода будут определяться суммой избытков теплоты и технологических тепловыделений:

Подставляем все известные величины в формулу (1):

(м³/ч)

Таким образом, величина расхода приточного воздуха в теплый период года, для вентиляции цеха составляет (м³/ч).

Кратность воздухообмена найдём по формуле (2):

(ч^-1)

Отсюда, в теплый период года, требуемая кратность воздухообмена для вентиляции механического цеха составляет 0,035 (ч^-1).

Определение расхода в холодный период

В данном случае необходимо использовать ту же расчетную формулу, что и ранее, но с учетом особенностей холодного периода.

Значение температуры в холодный период года находим по таблице «Допустимые и оптимальные температуры в рабочей зоне». В условиях данной задачи, примем её равной 15⁰С. То есть, температура воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне помещения, удаляемого системами местных отсосов и на технологические нужды, t_w,z = 21⁰С.

t_in – значение температуры воздуха, подаваемого в помещение, при условии холодного периода примем равным -20,1⁰С.

Для определения избытков теплоты необходимо сложить: избытки теплоты, технологические тепловыделения и пепловой поток для отопления помещения в холодный период года:

Подставляем известные величины в формулу (1):

(м³/ч)

Таким образом, (м³/ч) – значение расхода приточного воздуха для вентиляции о цеха в холодный период года.

Кратность воздухообмена найдём по формуле (2):

 (ч^-1)

Отсюда, требуемая кратность воздухообмена для вентиляции механического цеха в холодный период года составляет 0,02(ч^-1).

Определение расхода для переходных условий

Для расчета расхода приточного воздуха, еще раз используем формулу (1).

Определим значения температур для переходных условий:

Температура воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне помещения, удаляемого системами местных отсосов и на технологические нужды, выбирается аналогично холодному периоду года. По таблице «Допустимые и оптимальные температуры в рабочей зоне» значение t_w,z = 15⁰С.

Температура воздуха, подаваемого в помещение, при переходных условиях, составит 11,4⁰С.

Для определения избытков теплоты необходимо сложить: избытки теплоты, технологические тепловыделения и избытки теплоты при переходных условиях:

По формуле (1) получим следующее выражение:

 (м³/ч)

Таким образом, для вентиляции механического цеха самолето-строительного завода, расход приточного воздуха для переходных условий, равен значению (м³/ч)

Кратность воздухообмена найдём по формуле (2):

 (ч^-1)

Отсюда, требуемая кратность воздухообмена для вентиляции механического цеха для переходных условий составляет 0,042 (ч^-1).

2.Определение расхода воздуха для общеобменной вентиляции

Расход воздуха определяем по формуле:

                                                          (3)

где:

- расход воздуха, удаляемого из обслуживаемой или рабочей зоны помещения системами местных отсосов и на технологические нужды, м3/ч;

 - расход каждого из вредных веществ поступающих в воздух помещения, мг/ч;

 - концентрация вредного вещества в воздухе, удаляемого из обслуживаемой или рабочей зоны помещения, мг/м3;

 К – коэффициент воздухообмена;

 - концентрация вредного вещества в воздухе, подаваемого в помещение, мг/м3

В условии задачи имеются все необходимые данные для расчета:

L=1655 м³/ч;

К=2;

m_po= 60 г/ч =60 000 мг/ч;

q_w,z=10 мг/м³;

q_in=1 мг/м³;

Подставляем данные в формулу (3) :

 (м³/ч)

Таким образом расхода воздуха для общеобменной вентиляции:

 (м³/ч)

3.Определение расхода приточного и рециркуляционного воздуха в ТПГ для  помещения кинотеатра

Определить расход приточного воздуха в ТПГ для помещения кинозала при кондиционировании и построить процесс обработки воздуха в кондиционере на I-d диаграмме.

Для каждого состояния воздуха в процессе кондиционирования определить все возможные параметры, свести результаты в таблицу.

Местность для расчета – с резко выраженным континентальным климатом, г. Новосибирск.

Исходные данные:

Категория работ – легкая Iа.

Оптимальные параметры воздуха в рабочей зоне принять согласно ГОСТ 12.1.005-88:

Расчетные параметры наружного воздуха принять согласно СНиП 02.04.05-91:

Период года – ТПГ.

Размеры помещения:

длина – 80 м;

ширина – 40 м;

высота – 20 м.

Число людей в помещении – n = 310.

Избыточная теплота от оборудования, солнечной радиации, отопления и др. – Q = 70 кВт.

Коэффициент воздухообмена – 2.

Помещение без чердака.

Решение:

Рассчитаем

Для ТПГ при категории работ легкая Iа

Для ТПГ , S_к = 80*40 = 3200 м²

По параметрам Б принимаем

Для построения I-d диаграммы найдем

Для ТПГ при категории работ легкая Iа

Вычисляем тепловлажностное отношение

Строим I-d диаграмму (См. приложение 1)

Сведем параметры состояния воздуха в таблицу 1

Таблица 1 – Параметры состояния воздуха в ТПГ

Параметры воздуха в ТПГ	Н	В	П	К	У
Температура – t,°С	28,4	28	25	21,4	29,6
Относительная влажность – φ, %	42	60	73	90	55
Влагосодержание – d, г/кг	10,1	14,05	14,5	14,5	14,1
Энтальпия – I, кДж/кг	54,8	64,6	61,9	58,1	66

4.Расчет воздуховодов приточных и вытяжных систем

Исходные данные:

Количество людей – n = 2

Высота дома – h = 3 м

Решение:

Для расчета вентиляции возьмем дом, в котором 4 комнаты, вентиляция проведена во все комнаты:

·                   гостиная (участок 1) –

·                   кухня (участок б) –

·                   спальня (участок а) –

·                   санузел – 

Приведем пример расчета расхода воздуха на основе комнаты 1.

Рассчитаем расход приточного воздуха по трем показателям: по количеству людей, теплоизбытками от оборудования и кратности воздуха.

Расчет по кратности воздуха

где K – кратность воздухообмена, для жилых помещений равна 2

V – объем комнаты

Расчет по количеству людей

Где q – минимальный расход наружного воздуха на 1 человека. Для жилых помещений  q = 60 м³/ч:

Расчет по теплоизбыткам от оборудования

Для расчета необходимо рассчитать теплоизбытки от каждого бытового прибора. Данные представлены в таблице 2 для всех помещений.

Таблица 2 – Значения мощностей бытовых приборов

Бытовой прибор	Значение мощности, Вт
Телевизор	250
Телевизор	250
Чайник	2000
Электрическая плита, 76х76 см	1500 (на 1 м2 верхней поверхности)
Стиральная машина	2000
Холодильник	550
СВЧ	1300

Среднее значения влаговыделений:

для кухни – 100 г/ч

для санузла – 700 г/ч

для спальни – 60 г/ч

Для остальных комнат рассчитаем по влаговыделениям от людей при легкой категории работ (w_л = 115 г/ч):

Тогда расход приточного воздуха по избыткам теплоты от бытового оборудования для 1 комнаты равен:

Из трех значений расхода приточного воздуха выбираем наибольшее. Результаты вычислений для всех комнат представлены в таблице 3.

Таблица 3 – Значения расхода приточного воздуха по трем показателям

Участок	,	,	,
Участок 1	192	120	1,03
Участок а	96	120	1,03
Участок б	126	120	19,45

Значения расхода вытяжного воздуха примем на 10% больше, чем приточного. Результаты сведены в таблице 4.

Таблица 4 – Значения расхода вытяжного воздуха

Участок	,
Участок 1	211,2
Участок а	132
Участок б	132
Участок в	138,6

Произведем расчет приточной вентиляции. Схема размещения приточной вентиляции представлена на рисунке 1. Данные расчета представлены в таблице 5 и 6.

Рисунок 1 – Трассировка приточной вентиляции

Таблица 5 – Значения местных сопротивлений для приточной вентиляции

№ участка	Элементы воздуховодов	Местное сопротивление,
1	поворот на 90o, воздухораспределитель	0,4+0,8	1,2
2	Тройник на проходе	0,1	0,1
3	Диффузор после вентилятора, тройник на проходе	1,5+0,1	1,6
4	Вход и поворот на 90°	1+0,4	1,4
а	Тройник на ответвлении, поворот на 90°	1,4+0,2	1,6
б	Тройник на ответвлении, поворот на 90°	1,4+0,2	1,6

Таблица 6 – Расчет приточного воздуховода

№	l, м	𝜉	Q,	d, мм	V, м/с	, Па	, Па	, Па	, Па	,Па	, Па	, Па
1	3,5	1,2	221	125	5	14,9	2,9	10,3	17,8	28,2	28,2	-
2	2,5	0,1	305	125	6,9	28,5	5,2	13,2	2,8	16,1	44,2	-
3	2	1,6	438	140	7,9	37,4	5,9	11,8	59,8	71,61	115,8	-
4	2,5	1,4	438	140	7,9	37,4	5,9	11,8	59,8	71,61	187,4	-
а	1,5	1,6	141	100	5	14,9	3,8	2,8	23,9	29,7	29,7	5,3%
б	1,5	1,6	170	100	6	21,6	5,4	8,1	34,5	42,6	42,6	3,6%

Пример расчета приточной вентиляции на примере 1-го участка

Из первого участка воздух подается в комнату 1, т.е. предполагаемый расход составляет 192 м³/ч (Q = 192 м³/ч). Скорость назначим 5 м/с (V = 5 м/с).

Найдем расчетную площадь поперечного сечения воздуховода:

Найдем расчетный диаметр сечения:

Находим ближайший стандартный диаметр из таблиц. В нашем случае d = 125 мм. Заносим его в таблицу 6.

По таблицам находим ближайший расход воздуха к предполагаемому, соответствующую ему скорость и заносим их в таблицу 6. В данном случае Q = 221 м³/ч, V = 5 м/с.

Из этих же таблиц находим значения . В данном случае ,
 Заносим эти результаты в таблицу 6.

Три следующих столбца заполняем по формулам, которые представлены в таблице. Элементы воздуховода, вызывающие местные сопротивления, смотрим по схеме размещения воздуховода. Для расчета сначала необходимо рассчитать все остальные участки воздуховода. Результаты расчета представлены в таблице 6.

Для определения расхода воздуха на участках типа 2 Q рассчитывается как сумма участков, воздух в которые подается через этот участок. Для 2 такими участками являются участки 1 и а.

После расчета всего воздуховода заполняем графу . Для этого суммируем все связанные , начиная с самого дальнего от вентилятора участка.

 считается только для ответвлений. Это расхождение между давлениями между основной магистралью и ответвлениями. Разница должны быть менее 10%. В данном случае основной магистралью является 1, 2, 3, 4 участки. Данные представлены в таблице 6.

Аналогично рассчитаем вытяжную вентиляцию. Основная магистраль вытяжной вентиляции состоит из 1, 2, 3, 4, 5 участков. Результаты представлены в таблицах 7 и 8. На рисунке 2 представлена трассировка вытяжной системы вентиляции.

Таблица 7 – Значение местных сопротивлений для вытяжной вентиляции

№ участка	Элементы воздуховодов	Местное сопротивление,
1	поворот на 90o, воздухораспределитель	0,4+0,8	1,2
2	Тройник на проходе	0,1	0,1
3	Тройник на проходе	0,1	0,1
4	Диффузор после вентилятора, тройник на проходе	1,5+0,1	1,6
5	Вход и поворот на 90°	1+0,4	1,4
а	Тройник на ответвлении, поворот на 90°	1,4+0,4	1,8
б	Тройник на ответвлении, поворот на 90°	1,4+0,4	1,8
в	Тройник на ответвлении, поворот на 90°	1,4+0,4	1,8

Таблица 8 – Расчет приточного воздуховода

№	l, м	𝜉	Q,	d, мм	V, м/с	, Па	, Па	, Па	, Па	,Па	, Па	, Па
1	4	1,2	212	110	6,2	23	5,1	20,4	27,6	48	48	-
2	2,5	0,1	184	110	6,5	25,3	6,2	15,6	2,5	18,1	66,1	-
3	2	0,1	170	110	6	21,5	5,4	10,8	2,1	12,9	79	-
4	2,5	1,6	615	160	8,5	43,3	5,7	14,3	69,3	83,6	162,6	-
5	2,5	1,4	615	160	8,5	43,3	5,7	14,3	69,3	83,6	246,2	-
а	1,5	1,8	170	100	6	21,6	5,4	8,1	38,8	46,9	46,9	2,3%
б	1,5	2	187	100	6,6	21,6	6,6	9,7	52,2	61,8	61,8	6,5%
в	1,5	2,2	198	100	7	29,4	7,2	10,8	64,7	75,5	75,5	4,4%

Рисунок 2 – Трассировка вытяжной вентиляции

Заключение 
В проделанной курсовой работе мы определяли расход приточного воздуха и требуемую кратность воздухообмена для вентиляции производственного цеха без внутренних стен и перекрытий, для заданных условий, также определили расход воздуха для общеобменной вентиляции цеха. Определить расход приточного воздуха в теплый и холодный период года для помещения сборочного цеха при кондиционировании. Рассчитали систему приточно-вытяжных воздуховодов согласно разработанной схеме, выбрали вентилятор для перемещения воздуха. Начертили систему вентиляции в масштабе, согласно исходных данных, в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Список  использованных источников

1.                Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. – М.: Стройиздат, 1977. – 502 с.

2.                Вентиляция и отопление цехов машиностроительных заводов / М.И. Гримитлин, О.Н. Тимофеева, В.М. Эльтерман и др. – М.: Машиностроение, 1978. – 272 с.

3.                Строительные нормы и правила. Нормы проектирования. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. СНиП II-33-75. – М.: Стройиздат, 1976. – 112 с